Chemické vlastnosti dusíku, fosforu a jejich sloučenin – online prezentace

Chcete-li vědět: nejdůležitější vlastnosti a použití dusíku, fosforu, amoniaku, oxidů dusíku a fosforu, kyseliny dusičné a fosforečné, dusičnanů; nejdůležitější minerální hnojiva (dusík, fosfor a draslík), podmínky pro jejich racionální skladování a použití; zařízení na výrobu amoniaku v laboratorních podmínkách; kvalitativní reakce na dusičnanové, fosforečnanové ionty a amonné ionty; chemické reakce při výrobě čpavku a kyseliny dusičné, podmínky jejich realizace; obecné vědecké principy chemické výroby.
Být schopný: charakterizovat podskupinu prvků; sestavit rovnice studovaných reakcí, zvážit je z hlediska redoxního a iontového konceptu; v praxi stanovit dusičnanové a fosforečnanové ionty, jakož i amonné ionty; řešit kombinované problémy.
koncepty: donor-akceptorový mechanismus tvorby vazby, amonný ion, nesůlnotvorný (indiferentní) oxid dusičnan, hnojiva (hnojiva), alotropie fosforu, anhydrid fosforu, anhydrid dusný, anhydrid dusnatý, nitridy, fosfidy.

Kontrolní otázky

1. Jaká je struktura atomu dusíku?
2. Jaké jsou možné valence a oxidační stavy dusíku?
3. Kde se v přírodě nachází dusík?
4. Jak se získává dusík v laboratoři a v průmyslu?
5. Jaké jsou fyzikální vlastnosti dusíku?
6. Jaké jsou chemické vlastnosti dusíku? Napište reakční rovnice.
7. Kde se používá dusík?
8. Jaká je struktura molekuly amoniaku? Jaký typ chemické vazby je v molekule NH₃?
9. Jak vzniká vazba donor-akceptor v amonném iontu?
10. Proč je amoniak schopen oxidace?
11. Jaké jsou fyzikální vlastnosti amoniaku?
12. Jak dochází k interakci amoniaku s vodou a kyselinami?
13. Jaké dva způsoby oxidace čpavku znáte? Uveďte rovnice pro odpovídající reakce.
14. Kde se používá amoniak?
15. Proč jsou amonné soli podobné solím draselným?
16. Jaká je rozpustnost amonných solí ve vodě?
17. Jak se získává amoniak v laboratoři a ve výrobě? Zapište reakční rovnice pro produkci NH₃.
18. Jaké jsou obecné vlastnosti amonných solí? Napište reakční rovnice.
19. Jaké jsou specifické vlastnosti amonných solí? Podpořte svou odpověď reakčními rovnicemi.
20. Jaká je kvalitativní reakce na amonné soli? Napište rovnici pro reakci.
21. Jaké znáš oxidy dusíku?
22. Jak můžete získat oxid dusnatý? Jaké jsou jeho fyzikální vlastnosti?
23. Jak můžete získat oxid dusičitý? Jaké jsou jeho fyzikální vlastnosti?
24. Jak interaguje oxid dusičitý s vodou a zásadami? Napište reakční rovnice.
25. Jaké jsou fyzikální vlastnosti kyseliny dusičné?
26. Jaká je struktura molekuly kyseliny dusičné?
27. Jaké je mocenství a oxidační stav dusíku v kyselině dusičné?
28. Jak můžete získat kyselinu dusičnou? Uveďte reakční rovnici.
29. Proč je kyselina dusičná silným oxidačním činidlem?
30. Jak reaguje kyselina dusičná s kovy?
31. Jaké plynné látky se mohou uvolňovat při redukci dusíku v kyselině dusičné?
32. Které kovy nereagují s koncentrovanou kyselinou dusičnou? Proč?
33. Jak spolupůsobí měď a stříbro se zředěnou kyselinou dusičnou? Napište reakční rovnice.
34. V jaké nádobě lze skladovat kyselinu dusičnou?
35. Jak se rozkládá kyselina dusičná?
36. Jak interagují nekovy s kyselinou dusičnou? Uveďte reakční rovnice.
37. Jaké další sloučeniny dusíku znáš?
38. Jak se nazývají soli kyseliny dusičné? Jaké jsou jejich fyzikální vlastnosti?
39. Jaké dusičnany jsou hnojiva?
40. Jaké znáte způsoby získávání dusičnanů? Napište reakční rovnice.
41. Jak se mohou dusičnany při zahřívání rozkládat? Napište reakční rovnice pro rozklad KNO₃, Cu(NO₃)₂ a AgNO₃.
42. Proč mohou být dusičnany oxidačními činidly?
43. Jak odlišit dusičnany od ostatních solí?
44. Jaká je struktura atomu fosforu?
45. Jaké jsou možné oxidační stavy fosforu?
46. ​​Kde se v přírodě nachází fosfor?
47. Jaké alotropní formy tvoří fosfor?
48. Která forma prvku fosfor je nejaktivnější?
49. Jak se v průmyslu získává fosfor?
50. Jaké jsou chemické vlastnosti fosforu? Uveďte reakční rovnice.
51. Jak fosfor interaguje s Bertholletovou solí?
52. Kde se používá fosfor?
53. Jaký je vzorec anhydridu fosforu? Jaké jsou jeho fyzikální vlastnosti?
54. Jak reaguje anhydrid fosforu s vodou? Napište rovnici pro reakci.
55. Jaká je chemická podstata oxidu P₂О₅? Jak reaguje s alkáliemi?
56. Kde se používá anhydrid kyseliny fosforečné?
57. Vyjmenujte vzorce hlavních kyselin fosforečných.
58. Jak můžete získat kyselinu ortofosforečnou? Napište rovnici reakce.
59. Jak dochází k disociaci kyseliny ortofosforečné?
60. Kolik druhů solí může tvořit kyselina fosforečná?
61. Jak se nazývají soli kyseliny ortofosforečné? Uveďte příklady vzorců solí kyseliny ortofosforečné, ve kterých je nahrazen jeden, dva a tři atomy vodíku. Pojmenujte tyto soli.
62. Jak rozpoznat soli kyseliny fosforečné?
63. Kde se používá kyselina ortofosforečná a její soli?
64. Jaké látky se nazývají hnojiva?
65. Jaké znáte druhy hnojiv?
66. Uveďte nejdůležitější hnojiva každé skupiny.
67. Které prvky tvoří rodinu dusíku?
68. Jak se mění vlastnosti prvků skupiny Va a jejich sloučenin s rostoucím atomovým číslem? Proč?
69. Kde se používá arsen, antimon a vizmut?
70. Co víte o fosfinu?
71. Jaké sloučeniny se nazývají fosfidy? Jak interagují s vodou a kyselinami?
72. Jak dokázat, že bílý a červený fosfor jsou alotropní formy téhož prvku?

5.1. Některé sloučeniny dusíku a jejich vlastnosti

5.1.1. Oxidy dusíku

– oxid dusnatý (I), oxid dusný, rajský plyn, oxid netvořící sůl. Získejte N₂O rozkladu dusičnanu amonného:

Zařízení na výrobu oxidu dusnatého (I) se skládá ze stojanů, zkumavky, zátky s trubicí pro výstup plynu, krystalizátoru, válce a lihové lampy, jak je znázorněno na obr. 1. Vložte dusičnan amonný do suché zkumavky, uzavřete ji zátkou s trubicí pro výstup plynu a opatrně zahřejte. Plyn se shromažďuje ve válci naplněném vodou.

Obr. 1. Získání oxidu dusnatého(I) v laboratoři

Oxid N₂O se při zahřátí rozkládá:

Oxid N₂O reaguje s vodíkem:

– oxid dusnatý (II), oxid netvořící sůl. NO se získává reakcí mědi s kyselinou HNO₃ (rozděleno) (obr. 2).

Zařízení na výrobu oxidu dusnatého se skládá ze stojanů, zkumavky, zátky s trubicí pro výstup plynu, krystalizátoru, válce a lihové lampy. Vložte několik měděných hoblin do zkumavky a přidejte zředěnou kyselinu dusičnou. Zkumavka se uzavře zátkou s hadičkou pro výstup plynu a zajistí se ve stojanu. Konec výstupní trubky plynu je spuštěn do krystalizátoru s vodou a poté do válce, jak je znázorněno na obr. 2. Při zahřívání se začíná uvolňovat bezbarvý plyn – oxid dusíku (II).

Obr. 2. Získání oxidu dusnatého(II) v laboratoři

Oxid dusnatý NO se snadno oxiduje vzdušným kyslíkem, to znamená, že působí jako redukční činidlo:

Při reakci s oxidem siřičitým je oxid NO oxidační činidlo:

– oxid dusnatý (III), anhydrid dusný (odpovídá kyselině dusité HNO₂ a dusitanové soli, NaNO₂ – dusitan sodný); Je to kyselý oxid a má všechny vlastnosti kyselých oxidů. Získá se oxid N₂O₃ podle reakce:

– oxid dusíku (IV), oxid dusičitý, hnědý plyn (toxický).

ŽÁDNÉ oxidové reakce₂

3) Dimerizace po ochlazení:

Při teplotě –11 °C je rovnováha zcela posunuta doprava a při +140 °C zcela doleva.

– oxid dusnatý (V), anhydrid dusnatý, oxid kyselý, silné oxidační činidlo.
Oxid N₂O₅ snadno se rozkládá:

5.1.2. Speciální vlastnosti kyseliny dusičné.
NE₃ – silné oxidační činidlo

Při interakci s HNO₃ Vodík se nikdy neuvolňuje s kovy (M):

M + HNO₃ sůl + voda + plyn.

Směs HNO₃ (konc.) s HCl (konc.) v objemovém poměru 1:3 (1V HNO₃ + 3V HCl) se nazývá „aqua regia“.

5.2. Řešení problémů na téma „Podskupina dusíku“

1 výzva. Určete minimální objem roztoku s hmotnostním zlomkem kyseliny dusičné 80 % a hustotou 1,45 g/ml, který bude potřeba k rozpuštění stříbra získaného reakcí 10 g železa s roztokem obsahujícím
48 g dusičnanu stříbrného.

rozhodnutí

2 výzva. Za normálních podmínek má 12 litrů směsi plynů sestávající z amoniaku a oxidu uhličitého hmotnost 18 g. Kolik litrů každého plynu směs obsahuje? Jaké jsou objemové podíly jednotlivých složek ve směsi?

rozhodnutí

Sebekontrolní úkoly

1. Napište rovnice prakticky proveditelných reakcí:

2. Napište reakční rovnice pro následující transformace:

3. Vytvořte diagramy elektronické váhy, uspořádejte koeficienty do reakčních rovnic:

4. Při interakci 28 litrů (n.a.) amoniaku s roztokem kyseliny dusičné o hmotnosti 400 g, který obsahuje 0,24 hmotnostních zlomků HNO₃vznikne dusičnan amonný o hmotnosti 90 g. Vypočítejte výtěžek reakčního produktu v procentech z teoreticky možného.

5. Při ohřevu technického dusičnanu měďnatého o hmotnosti 75,2 g se uvolňuje kyslík o objemu 4 litry (č.). Vypočítejte hmotnostní podíl nečistot ve vzorku dusičnanů.

6. Existuje směs chloridu sodného, ​​uhličitanu a dusičnanu o hmotnosti 50 g Určete hmotnostní zlomek každé složky směsi, je-li známo, že při nadbytku kyseliny chlorovodíkové vzniká plyn o objemu 2,24 l (. č.) se uvolňuje a při kalcinaci takové Stejná hmotnost směsi uvolňuje kyslík o objemu 2,24 litrů (n.u.).

7. Když je 80g vzorek vápence obsahující 20% nečistot vystaven přebytku zředěné kyseliny dusičné, uvolňuje se oxid uhelnatý (IV), který prochází roztokem obsahujícím 25,6 g hydroxidu sodného. Určete, která sůl (kyselina nebo médium) se tvoří. Jaká je jeho hmotnost?

8. Určete, jaká sůl vzniká a jakou má hmotnost, pokud 200 ml roztoku hydroxidu vápenatého, jehož koncentrace je 0,2 mol/l, reagovalo s 9,8% roztokem kyseliny ortofosforečné o hmotnosti 200g.

9. Oxid fosforečný, získaný oxidací 31 g fosforu, se rozpustí ve 495 g vody za vzniku kyseliny ortofosforečné. Do tohoto roztoku bylo převedeno 44,8 litrů amoniaku. Určete složení výsledné soli a její koncentraci v roztoku (hmotnostní zlomek v procentech).

Odpovědi na úkoly pro sebeovládání

5.2. Řešení problémů na téma „Podskupina dusíku“

Dusík
Pozice v periodické tabulce chemických prvků
elementy
Dusík se nachází v hlavní podskupině skupiny V (nebo v 15
skupina v moderní podobě PSHE) a ve druhé
období periodické tabulky chemických prvků D.I.
Mendělejev.

3.

Chemické vlastnosti dusíku
Za normálních podmínek je dusík chemicky neaktivní.
1. Dusík vykazuje vlastnosti oxidačního činidla (s prvky umístěnými níže a
vlevo v periodické tabulce) a vlastnosti redukčního činidla (u prvků,
nachází se
nad
и
doprava).
Tak
dusíku
reaguje
s kovy i nekovy.
1.1 Molekulární dusík za normálních podmínek nereaguje s kyslíkem. Reaguje
pouze s kyslíkem při vysoké teplotě (2000 °C), na elektrickém oblouku (v
příroda – během bouřky):
Proces je endotermický, tj. probíhá za absorpce tepla.

4.

1.2. Při silném zahřátí (3000 °C–5000 °C nebo při působení
elektrickým výbojem) vzniká atomární dusík, který
reaguje se sírou, fosforem, arsenem, uhlíkem
tvorba binárních sloučenin:
Molekulární dusík proto nereaguje se sírou,
fosfor, arsen, uhlík.

5.

1.3 Dusík reaguje s vodíkem za vysokého tlaku
a vysoké teplotě za přítomnosti katalyzátoru. V tomto případě,
amoniak se tvoří:
Tento proces je exotermický, tj. probíhá s uvolňováním
teplo.

6.

1.4. Dusík reaguje s aktivními kovy: s lithiem za
při pokojové teplotě, vápník, sodík a hořčík při
zahřívání. V tomto případě vznikají binární sloučeniny – nitridy.
Například lithium reaguje s dusíkem za vzniku nitridu
lithium:

7.

Amoniak
Amoniak je bezbarvý plyn s ostrým charakteristickým zápachem. Jedovatý. Váží méně.
vzduch. Vazba NH je vysoce polární, takže mezi molekulami amoniaku v kapalině nedochází ke kontaktu
fázi vznikají vodíkové vazby. Zároveň je amoniak velmi dobře rozpustný ve vodě,
protože molekuly amoniaku tvoří vodíkové vazby s molekulami vody.
Chemické vlastnosti amoniaku
1. Ve vodném roztoku vykazuje amoniak zásadité vlastnosti (díky nesdíleným
elektronový pár). Přijetím protonu (iontu H+) se přemění na amonný iont. Reakce
může se vyskytovat jak ve vodném roztoku, tak v plynné fázi:
Prostředí vodného roztoku amoniaku je tedy alkalické. Amoniak je však slabá
základna. Při 20 stupních jeden objem vody absorbuje až 700 objemů amoniaku.

8.

2. Jako báze reaguje amoniak s kyselinami v
roztoku a v plynné fázi za vzniku amonných solí.
Například amoniak reaguje s kyselinou sírovou za vzniku
nebo kyselá sůl – hydrogensíran amonný (pokud je jí nadbytek
kyseliny) nebo střední sůl – síran amonný (pokud je jí nadbytek
amoniak):

9.

3. Vodný roztok amoniaku reaguje jako báze s
roztoky solí těžkých kovů, tvořící nerozpustné
hydroxidy.
Například vodný roztok amoniaku reaguje se síranem
železa (II) za vzniku síranu amonného a hydroxidu
železo (II):

10.

4. Amoniak hoří ve vzduchu za vzniku dusíku a vody:
Pokud se reakce provádí za přítomnosti katalyzátoru (Pt), pak dusík
oxiduje na NO:

11.

6. Vzhledem k dusíku v oxidačním stavu -3 vykazuje amoniak
obnovující
vlastnosti.
Moci
zapojit se
se silnými oxidačními činidly – chlorem, bromem, peroxidem
vodík, peroxidy a oxidy některých kovů.
V tomto případě se dusík zpravidla oxiduje na jednoduchou látku.
Například amoniak je oxidován chlorem na molekulární dusík:

12.

Kyselina dusičná
Struktura molekul a fyzikální vlastnosti
Kyselina dusičná HNO3 je silný jednosytný hydroxid kyseliny. Za normálních podmínek je bezbarvá, dýmá a
kapalina na vzduchu, bod tání -41,59 °C, bod varu
+82,6 °C (za normálního atmosférického tlaku). Dusík
Kyselina se mísí s vodou ve všech poměrech. Na světle
částečně se rozkládá.

13.

Chemické vlastnosti
Kyselina dusičná je silná kyselina. Díky dusíku.
stupeň
oxidace
+5
dusík
kyselina
vykazuje silné oxidační vlastnosti.
1. Kyselina dusičná disociuje téměř úplně v
vodný roztok.

14.

2. Kyselina dusičná reaguje s bazickými oxidy,
báze, amfoterní oxidy
a amfoterní
hydroxidy.
Například kyselina dusičná reaguje s oxidem měďnatým
(II.):
Další příklad: kyselina dusičná reaguje s hydroxidem sodným:

15.

3. Kyselina dusičná vytěsňuje slabší kyseliny z jejich solí
(uhličitany, sulfidy, siřičitany).
Například kyselina dusičná reaguje s uhličitanem
sodík:
4. Kyselina dusičná se částečně rozkládá při varu nebo za
působením světla:

16.

Fosfor
Pozice v periodické tabulce chemických prvků
elementy
Fosfor se nachází v hlavní podskupině skupiny V (nebo v 15
skupina v moderní podobě PSHE) a ve třetí
období periodické tabulky chemických prvků D.I.
Mendělejev.

17.

Chemické vlastnosti fosforu
Za normálních podmínek je fosfor chemicky poměrně aktivní.
1. Fosfor vykazuje vlastnosti oxidačního činidla (s prvky, které
(nachází se níže a vlevo v periodické tabulce) a
vlastnosti redukčního činidla (s prvky umístěnými výše a
(vpravo). Fosfor proto reaguje s kovy i nekovy.
1.1 Při interakci s atmosférickým kyslíkem vzniká
vznikají oxidy a anhydridy odpovídajících kyselin:

18.

Spalování bílého fosforu:
Spalování červeného fosforu:

19.

1.2.
na
interakce
fosfor
с
halogeny
vznikají halogenidy obecného vzorce PHal3 a PHal5:
Fosfor reaguje s bromem:

20.

1.3. Když fosfor reaguje se sírou,
sulfidy:

21.

1.4. Při interakci s kovy projevuje fosfor
vlastnosti oxidačního činidla, reakční produkty se nazývají fosfidy.
Například vápník a hořčík reagují s fosforem za vzniku
tvorba fosfidů vápníku a hořčíku:

22.

1.5 Fosfor přímo neinteraguje s vodíkem.
2. Fosfor reaguje se složitými látkami a projevuje oxidační vlastnosti.
a redukční vlastnosti. Fosfor disproporcionuje, když
interakce s určitými látkami.
2.1. Při interakci s oxidačními činidly se fosfor oxiduje na oxid
fosfor (V) nebo na kyselinu fosforečnou.
Například kyselina dusičná oxiduje fosfor na kyselinu fosforečnou:

23.

Kyselina sírová také oxiduje fosfor:
Sloučeniny chloru, jako je chlorečnan draselný, také
oxidovat fosfor:
Reakce červeného fosforu s chlorečnanem draselným. Toto
proces je založen na principu zapálení zápalky
třením o drsný povrch krabice.

24.

Kyselina fosforečná
Struktura molekul a fyzikální vlastnosti
Fosfor v oxidačním stavu +5 tvoří několik kyselin: ortofosforečnou H3PO4, metafosforečnou HPO3, pyrofosforečnou H4P2O7.
Kyselina fosforečná H3PO4 je středně silná, trisytná kyselina,
stabilní a netěkavá. Za normálních podmínek je kyselina fosforečná pevná látka
látka, která je vysoce rozpustná ve vodě a hygroskopická.

25.

Chemické vlastnosti
Kyselina fosforečná je kyselina střední síly (podle druhé a
třetí fáze je slabá).
1. Kyselina fosforečná se částečně a postupně disociuje na
vodný roztok.

26.

2. Kyselina fosforečná reaguje s bazickými oxidy, bázemi,
amfoterní oxidy a amfoterní hydroxidy.
Například kyselina fosforečná reaguje s oxidem hořečnatým:
Další příklad: když kyselina fosforečná reaguje s
Hydroxid draselný tvoří fosfáty a hydrofosfáty
dihydrogenfosfáty:
nebo

27.

3. Kyselina fosforečná vytěsňuje slabší kyseliny z jejich
soli (uhličitany, sulfidy atd.). Také kyselina fosforečná
vstupuje do výměnných reakcí se solemi.
Například,
fosforové
kyselina
interaguje
s hydrogenuhličitanem sodným:

28.

4. Kyselina fosforečná reaguje s kovy, které
se nacházejí v aktivitní řadě kovů až po vodík. V tomto případě,
vznikají sůl a vodík.
Například kyselina fosforečná reaguje s hořčíkem:

29.

6. Kvalitativní odpověď na
fosfátové ionty
и
fosfor
kyselina – interakce s
dusičnan stříbrný. V tomto případě
tvořil
jasně žlutý
sraženina fosforečnanu stříbrného:

30.

Video materiál k tématu:
https://youtu.be/virY-NjVeI8?si=2EzW8xvH-PHyeVNhttps://youtu.be/civLqcY9TkU?si=nOs4_HPfalPCkoVy
Domácí úkol, návod, jak ho vyplnit
Gabrielyan O.S., Ostroumov I.G., Sladkov S.A. Chemie. 11. ročník. – 4. vydání. – M.: Vzdělávání, 2022. –127 s.
Udělejte si poznámku, doplňte ji písemně:
1. Uveďte vlastnosti, které se vztahují k amoniaku:
2.
Valenční a oxidační stav dusíku v molekule amoniaku jsou si rovny:

31.

3. Jakou barvu mají indikátory v roztoku hydroxidu amonného: a) methyloranž; b) lakmus; c) fenolftalein.
4. Při hoření amoniaku na vzduchu vzniká převážně:
5. Napište rovnici interakce fosforu s přebytkem kyslíku. Který fosfor, bílý nebo červený, je aktivnější?
reaguje s kyslíkem? Který atom, fosfor nebo kyslík, je elektronegativnější? Jaké vlastnosti.
Účinkuje v této reakci fosfor, ať už oxidačně nebo redukční?
6. Při hoření fosforu vzniká oxid: