В.В. Еремин, А.Я. Борщевский - Основы общей и физической химии (1113479), страница 29
Текст из файла (страница 29)
В отличие от аммиака, РНз не обладает основными свойствами и практически не реагирует с кислотами. Окснды азота и фосфора. В оксидах азот проявляет степени окисления от +1 до +5. Все оксиды азота — сильные окислители. Оксид азота (1) НзΠ— «веселящий газ». Это название связано с тем, что оксид является наркотическим средством, и вдыхание его в небольших дозах вызывает конвульсивный смех. Молекула )х)зΠ— линейная, структурная формула й)=И=О. Оксид азота (1) получают термическим разложением нитрата аммония. й)зО— неустойчивое соединение, при нагревании разлагается: 2НзО = 2Из + Ош Благодаря этой реакции ИзО поддерживает горение.
Океид азота (11) й)0 — бесцветный газ. В промышленности его получают каталитическим окислением аммиака, а в лаборатории — действием азотной кислоты средней концентрации на различные металлы: ЗСц+ 8НМОз(разб.) = ЗСц(ИОз)э+2ЫОТ+ 4НзО. Оксид азота (11) легко, даже при комнатной температуре окисляется галогенами и кислородом: 2НО+ Оз = 2ИОз. Оба оксида — и ИзО, и 510 — несолеобразующие.
Эб.б. Нел«еталлы Р (!б) группы — азот, фосфор !47 Оксид азота (111) М205 — кислотный оксид, который реагирует с водой и щелочами, образуя азотистую кислоту Н1402 или ее соли нитриты: М202 + 2КОН = 2КИ02 + Н20. Оксид азота (1У), или диоксид азота Х02 — один из наиболее важных оксидов азота, промежуточный продукт при синтезе азотной кислоты. Х02 — бурый газ (иногда называемый «лисий хвост») с характерным запахом, очень ядовит. Молекула И02 имеет угловую форму. Число электронов в Х02 нечетно, поэтому вещество парамагнитно. При охлаждении Н02 димеризуется, превращаясь в легко сжижающийся бесцветный димер М204..
2г«02 — И204. В интервале 2! — !35'С диоксид азота существует в виде смеси Х02 и И204. Основной лабораторный способ получения Х02 — взаимодействие концентрированной азотной кислоты с тяжелыми металлами: Сц + 4НИОз(конц.) = Сп(ХОз)2+ 2Н021+ 2Н20. Х02 — кислотный оксид, он реагирует с водой и щелочами. При растворении в воде на холоде М02 обратимо диспропорционирует: 2И02+ Н20 — НИ02+ ННОз. Таким образом, Х02 можно считать ангидридом сразу двух кислот — азотной и азотистой. При растворении И02 в щелочи образуется эквимолярная смесь нитрата и нитрита: 2И02+ 2НаОН = ХаХОз + о(ао)02 + Н20. Если й(02 растворяют в воде в присутствии кислорода, то в растворе образуется только азотная кислота: 4Х02 + 2Н20 + 02 = 4НИОз.
Оксид Х02 — сильный окислитель, в его парах окисляются многие вещества: 2С+ 2М02 = 2С02+ Х2, 302+ И02 = 305 + МО. Оксид азота (У) г«205 — белое кристаллическое вещество, кислотный оксид, реагирует с водой и щелочами с образованием азотной кислоты или ее солей: Я205 + Н20 = 2НМОз. Фосфор образует всего два оксида — Р205 и Р205. При медленном окислении белого фосфора кислородом образуются белые кристаллы оксида фосфора (111) Р202 (это вещество состоит из молекул Р«05) 4Р+ 302 = 2Р205. Р202 — типичный кислотный оксид, при взаимодействии которого с холодной водой образуется соответствующая фосфористая кислота: Р205 + ЗН20 = 2НзРОз.
При взаимодействии с кислородом Р205 проявляет восстановительные свойства: Р203 + 02 = Р205. 148 Ги 6. Химия неметаллов Оксид фосфора (1Г) описывается простейшей формулой РгОз. На самом деле этот оксид состоит из молекул Р401о. Он представляет собой твердое белое, очень гигроскопичное вещество. Получают оксид фосфора (Ч) при сжигании фосфора в избытке кислорода: 4Р+ 50г = 2РгОз. РгОз очень активно взаимодействует с водой, при этом возможно образование различных фосфорных кислот: РгОз + НгО = 2НРОз (метафосфорная кислота), РгОз+ 2НгО = НеРгОт (пирофосфорная кислота), РгОз+ ЗНгО = 4НзРО4 (ортофосфорная кислота).
Благодаря большому сродству к воде, РгОз используется как водоотнимающее средство. РгОз — типичный кислотный оксид, он активно взаимодействует с основными оксидами и основаниями с образованием соответствующих солей. Кислородные кислоты азота и фосфора. Азотистая кислота ННОг — неустойчивая слабая кислота. Она существует только в водных растворах. Для ее получения используют обменные реакции нитритов с кислотами: АаЫОг + НС! = ННОг + АКСЦ. Азотистая кислота — очень активное вещество, она может проявлять свойства как окислителя, так и восстановителя: Вгг + НИОг + НгО = НЮз + 2НВг (НИОг — восстановитель), 2НЫОг + 2Н! = 1г + 2МО + 2НгО (НЫОг — окислитель) . Азотная кислота НХОз — наиболее широко используемое кислородное соединение азота. В чистом виде азотная кислота — бесцветная жидкость с резким удушливым запахом.
Обычно азотная кислота окрашена в бурый цвет из-за частичного разложения и выделения МОг. 4Нй!Оз = 4ИОг + 2НгО + Ог. В промышленности азотную кислоту получают растворением ИОг в воде в присутствии кислорода: 4ЫОг+ 2НгО+ Ог = 4ННОз. В лаборатории для синтеза азотной кислоты используют обменную реакцию природной селитры с концентрированной серной кислотой: Май)Оз(тв.) + НгЯОе(конц.) = ЫаНЯО4 + ННОз(. Азотная кислота ННОз — очень сильная, поэтому она вступает во все реакции, характерные для кислот: ВаО + 2НИОз = Ва(МОз)г + НгО, КОН+ НМОз = КИОз + НгО.
Азотная кислота — очень сильный окислитель. Нитрат-ион й!Оз, содержащий азот в степени окисления +5, в зависимости от условий (концентрации кислоты, природы восстановителя, температуры) может принимать от одного до восьми электронов и превращаться в гчОг, и!О, НгО, Мг и ЫН~~, соответственно. З б.о.
Ненетахлы У (Щ группы — азот, фосфор 149 Концентрированная НХОз обычно восстанавливается до б!Оз, если ННОз— разбавленная, то продукт ее восстановления определяется степенью разбавления азотной кислоты и активностью восстановителя. Слабые восстановители превращают Н!чОз в МО, сильные — в !чН4п!Оз. АК+ 2Н1МОз(конц.) = АКй)Оз+ ИОз(+ НзО, ЗАК+ 4НХОз(разб.) = ЗАдй!Оз + ИО! + 2НзО, 4МК+ 10НИОз(разб ) = 4МК(НОз)з+ ХН4ИОз+ ЗНзО. Азотная кислота взаимодействует почти со всеми металлами, за исключением Ап, Р1, ЪЧ.
Концентрированная ННОз не реагирует при обычных условиях с Ре, А! и Сг из-за образования на поверхности металла плотной оксидной пленки, препятствующей взаимодействию с азотной кислотой. Кроме металлов азотная кислота реагирует со многими неметаллами и сложными веществами, восстанавливаясь до МО или до МОз в зависимости от условий проведения реакции: ЗР + 5НХОз + 2НзО = 3НзР04 + 5 б)0, 5 + 2ННОз = Нз504+ 2ИО ЗС + 4НИОз = ЗСОз + 4ИО + 2НзО. Окислительные свойства азотной кислоты настолько сильны, что с ее помощью можно растворять даже золото, платину и металлы платиновой группы, но эти реакции идут очень медленно. Поэтому для растворения этих металлов готовят «царскую водкую — смесь из одного объема концентрированной Нб!Оз и трех объемов концентрированной соляной кислоты: Аи+ НКОз+ 4НС1 = Н[АцС!4] + ХО(+ 2НзО, ЗР1+ 4НХОз + 18НС! = ЗНз [Р1С!з] + 4МО ! + 8НзО. Необходимость использования НС1 обусловлена тем, что концентрированная ННОз окисляет НС! с образованием атомарного хлора, который является очень сильным окислителем и образует устойчивые хлоридные комплексы металлов.
Соли азотной кислоты — нитраты — хорошо растворимы в воде. При нагревании они все разлагаются. Наиболее характерные продукты разложения — оксид металла, !чОз и Оьч 2Сп(1ЧОз)з = 2СцО+ 4ИОз] + Оз). Фосфорноватистая кислота НзРОз — твердое белое вещество, хорошо растворимое в воде, ее структурная формула: Н вЂ” 0 0 ,гг Р Н Н НзРОа — одноосновная кислота средней силы (рК, = 1,1). Для получения фосфорноватистой кислоты используют обменные реакции между ее солями (гипофосфитами) и серной кислотой. Благодаря низкой степени окисления фосфора (Р ь') фосфорноватистая кислота и ее соли — сильные восстановители, с их помощью осаждают переходные металлы из растворов их солей.
150 Гл. б. Химия неметаллое Фосфорисглая кислота НзРОз — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Структурная формула: Н вЂ” 0 0 р Р Н вЂ” 0 Н НзРОз — двухосновная кислота средней силы. Фосфористая кислота получается при взаимодействии РзОз с водой или при гидролизе тригалогенидов фосфора.
При взаимодействии фосфористой кислоты с нитратом серебра образуется белый осадок фосфита серебра, который при нагревании темнеет из-за образования металлического серебра: АдгНРОз+ НаО = 2Ад+ НзРОю Из приведенной реакции очевидно, что фосфористая кислота и ее соли обладают восстановительными свойствами. Фосфорные кислотьс. При взаимодействии высшего оксида фосфора с водой на холоде образуется метафосфорная кислота состава НРОз, представляющая собой прозрачную стекловидную массу.
При разбавлении метафосфорной кислоты водой и кипячении раствора образуется ортофосфорная кислота состава НзРОлл Нроз+ Нзо = НЗР04. При нагревании ортофосфорной кислоты до 200-250'С происходит ее обезвоживание, и образуется пирофосфорная кислота НлРзОг, при дегидратации которой при 400-500'С вновь образуется метафосфорная кислота: Н4РзОг = НзО+ 2НРОз. Ортофосфорная кислота НзР04 представляет собой прозрачные кристаллы, расплывающиеся на воздухе, неограниченно растворимые в воде, Она имеет следующее строение: Н вЂ” 0 0 лл Р Н вЂ” 0 0 — Н НзР04 — трехосновная кислота, она образует три типа солей: дигидрофосфаты (НзРО ), гидрофосфаты (НРОл ) и фосфаты (РОз ).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
