Ответы:

2. 100 мл О₂, 300 мл H₂S. 3. CS₂. 4. 6.02^.10²⁰. 5. 187.2 мл. 6. 390 л N₂, 55.78 л O₂, 35.84 л SO₂. 7. 20.4 %. 8. 3.2 г. 9. 1.12 л. 10. 44.56%. 11. Na₂SO₃. 12. ZnS, 57 мл. 13. 22.4 г Fe, 6.4 г S. 14. 0.88 г FeS, 14.56 мл. 15. 0.112 л. 16. 3.2 г. 17. 64.16 %. 18. 13.1 г Zn, 18.95 г Cu. 19. 1:2. 20. 10 г CaCO₃, 19.4 г ZnS, 10.6 г NaCl. 21. 0.2 моля, 0.05 моля. 22. 96 г Cu. 23. 104 г BaCl₂. 24. 23.3 г BaSO₄.

Глава 21. Химия элементов подгруппы азота

21.1. Общая характеристика элементов подгруппы азота

В главную подгруппу пятой группы входят азот N, фосфор P, мышьяк As, сурьма Sb и висмут Bi.

Общее название этих элементов - пниктогены.

Электронное строение внешнего уровня: ns² np³ (n номер периода).

Характерная валентность  III, возможная  IV (азот), V (фосфор, мышьяк, сурьма и висмут).

Проявляют степени окисления от 3 до +5, хотя для сурьмы и висмута отрицательные степени окисления мало характерны.

Важнейшие формы кислотных оксидов Э₂О₃ и Э₂О₅, им соответствуют гидроксиды типа НЭО₂ или Н₃ЭО₃ [Э(ОН)₃] и НЭО₃ [Н₃ЭО₄].

Кислотные свойства гидроксидов от азота к висмуту уменьшаются, основные увеличиваются. При степени окисления атома +3 гидроксиды азота и фосфора  кислоты, мышьяка и сурьмы амфотерные соединения, гидроксид висмута основание. При степени окисления +5 все гидроксиды этих элементов кислоты, сила которых уменьшается при переходе от азота к висмуту.

Устойчивость кислородных соединений со степенью окисления +3 в том же направлении увеличивается, со степенью окисления +5  ослабевает, поэтому P^3 хороший восстановитель a Bi^5  сильный окислитель:

P₂O₃ + O₂  P₂O₅ ; PCl₃ + Cl₂  PCl₅

5NaBiO₃ +2Mn(NO₃)₂ +16HNO₃ 2HMnO₄+ 5Bi(NO₃)₃ +7H₂O + 5NaNO₃

Элементы подгруппы азота образуют газообразные водородные соединения ЭН₃, устойчивость которых резко падает от азота к висмуту.

21.2. Азот

Основные изотопы: ¹⁴N, ¹⁵N.

Электронное строение атома: 1s²2s²2p³.

Валентность: III, IV (по донорно-акцепторному механизму).

Степени окисления: 3, 2, 1, 0, +1, +2, +3, +4, +5.

Входит в состав белков и ферментов (строительный материал клеток и участие в обмене веществ); нуклеиновых кислот (передача наследственной информации); играет важную роль в энергетике клетки (входит в состав АТФ).

Простое вещество

Бесцветный газ без вкуса и запаха, очень плохо растворим в воде. Главная составная часть воздуха (78.09 % по объему и 75.51 % по массе). Встречается также в виде селитр (NaNO₃, KNO₃). В природе связывание (фиксация) азота происходит с помощью азотфиксирующих микроорганизмов, которые живут в клубеньках корней бобовых растений.

В медицине применяется как хладоагент в криотерапии.

Получение

I. Промышленные способы.

1) Ректификация жидкого воздуха (см. получение кислорода).

2) Удаление кислорода из воздуха:

2С(кокс) + O₂  2CO

II. Лабораторные способы.

1) Разложение нитрита аммония при нагревании:

NH₄NO₂ N₂ +2H₂O

2) Сжигание аммиака:

3) Взаимодействие с оксидом меди(II):

2NH₃ + 3CuO  3Cu + N₂ + 3H₂O

Химические свойства

Молекула азота очень прочна (Е_связи = 945 кДж/моль), в связи с чем крайне инертна.

1) Взаимодействие с металлами (при комнатной температуре  только с литием).

6Li + N₂  2Li₃N; 3Mg + N₂ Mg₃N₂

2) Взаимодействие с водородом (см. ниже).

3) Взаимодействие с кислородом (только при грозовых разрядах).

N₂ + O₂  2NO