|
|
Строка 3: |
Строка 3: |
| <br> <metakeywords>Хімія, клас, урок, на тему, 10 клас, Взаємодія амоніаку та хлороводню з водою, Солі амонію, Якісна реакція на йони амонію та хлорид-іони.</metakeywords>ВЗАЄМОДІЯ АМОНІАКУ ТА ХЛОРОВОДНЮ З ВОДОЮ. СОЛІ АМОНІЮ. ЯКІСНА РЕАКЦІЯ НА ЙОНИ АМОНІЮ ТА ХЛОРИД-ІОНИ | | <br> <metakeywords>Хімія, клас, урок, на тему, 10 клас, Взаємодія амоніаку та хлороводню з водою, Солі амонію, Якісна реакція на йони амонію та хлорид-іони.</metakeywords>ВЗАЄМОДІЯ АМОНІАКУ ТА ХЛОРОВОДНЮ З ВОДОЮ. СОЛІ АМОНІЮ. ЯКІСНА РЕАКЦІЯ НА ЙОНИ АМОНІЮ ТА ХЛОРИД-ІОНИ |
| | | |
- | <br> БуДова молекули. Молекула аміаку NH3 являє собою ^спільні електронні пари дуже зміщені до атома Штрогену (чому?):<br>NH,<br>H:N:H н<br>N<br>/т\<br>н н н<br><br><br>• Зазначте електронні формули атомів Нітрогену і Гідрогену, покажіть графічно розміщення електронів по орбіталях і пояс¬ніть, якими електронами утворюється ковалентний зв'язок у молекулі аміаку і чому він полярний. Яка валентність і ступінь окиснення Нітрогену в аміаку?<br>Фізичні властивості. Аміак NH3 —безбарвний газ, з різ¬ким запахом, набагато легший за повітря, дуже добре розчиняєть¬ся у воді (при 20 "С в 1 об'ємі води—700 об'ємів NH3), при температурі, нижчій за —33,4 °С переходить у рідкий стан. Дуже Уражує слизові оболонки очей і Дихальних шляхів.<br>; Хімічні властивості. Для аміа-КУ характерні реакції окиснення і приєднання.<br>!• Окиснення аміаку. Аміак, аючи низький ступінь окиснен¬ня Нітрогену -3, поводить себе відновник. Відновні власти-<br>як<br>Вості аміаку виявляються під час<br>^Ріння його в кисні (мал. 5).<br>tNH,<br>Мал. 5. Горіння аміаку<br> <br>4NH3 + 302 m 2N2 + 6H20 За наявності каталізатора (Pt) реакція окиснення аміа змінюється: замість вільного азоту утворюється оксид нітрЯ гену(ІІ) N0:<br>4NH3 + 502 = 4N0 t + 6Н20 І<br>• Складіть для наведених рівнянь електронний баланс, обґруц. туйте розстановку коефіцієнтів і доведіть, що аміак в обоі випадках —відновник.<br>2. Взаємодія з водою. Аміак добре розчиняється у воді утворюючи аміачну воду (за нормальних умов у 100 г води розчиняється 87,5 г, або 115л, NH3). Висока розчинність<br>аміаку пояснюється тим, що він реагує з водою. Якщо суху колбу, заповнену аміаком і закриту проб¬кою із вставленою трубкою з від¬тягнутим кінцем, занурити у воду, до якої додано кілька крапель роз¬чину фенолфталеїну, то з безбарв¬ної рідини починає бити малино-вий «фонтан» (мал. 6). Забарвлен¬ня аміачної води свідчить про те, що водний розчин аміаку має лужну реакцію.<br>Як це можна пояснити? У воді концентрації йонів Т'щ-Мал. 6. Розчинення аміаку рогену Н+ і ДЦроксид-ІОНІВ ОН" —я У в°Ді однакові:<br>н2о +ї н+ + он-<br>тому середовище нейтральне, і фенолфталеїн безбарвний. З розчиненням аміаку NH3 у воді концентрація гідроксид-іонів ОН- збільшується, отже, утворюється лужне середови¬ще, і фенолфталеїн стає малиновим.<br>Виникнення лужного середовища пояснюється тим, що в розчині молекули аміаку приєднують йони гідрогену, утворюючи йони амонію NHJ.<br>NH3 + H+ -* NHJ<br>цьому вивільнюються з води гідроксид-іони ОН , -надає розчину лужної реакції.<br>ясний йон амонію NH^ має чотири ковалентні зв'язки. Три з них<br>юються за рахунок трьох неспарених електронів, які є на р-орбіталях<br>У1*0?щдього електронного шару атома Нітрогену. Четвертий зв'язок утво-<br>з°ВІ1 я за донорно-акцепторним механізмом між атомом Нітрогену аміа-<br>рІ°Є(донор) та йоном гідрогену (акцептор):<br>Н<br>н —N: + н4" -►<br>н<br>н<br>н—N —н<br>н<br>Усі чотири зв'язки нітроген-гідроген N — Н в йоні амонію рівноцін¬ні незважаючи на різні механізми їхнього утворення.<br>Взаємодія аміаку з водою відбувається за рівнянням:<br>NH3 + Н20<br>NH3 ■ Н20 ї> NH^ + ОН-<br>Але в розчині лише невелика частина молекул NH3 пе¬ретворюється на йони амонію NH4. Тому аміачна вода пах¬не аміаком.<br>Аміачну воду позначають формулою NH3 • Н20 і нази¬вають гідроксидом амонію, або нашатирним спиртом. Він належить до слабких і нестійких основ:<br>NH3 • Н20 ^ NHJ + ОН"<br>NH,<br>н2о<br>NH31 + Н20<br>3. Взаємодія з кислотами. Якщо змочити одну скляну паличку концентрованим розчином аміаку, а іншу—кон¬центрованою хлоридною кислотою і піднести їх одну до одної, то з'являється білий дим —дрібні кристалики хлори-ДУ амонію (нашатирю):<br>Отже, амонію.<br>V NH3 + НС1 = NH4C1 аміак, взаємодіючи з кислотами, утворює солі<br><br>• Напишіть рівняння реакцій між аміаком і: а) нітратноці 6) сульфатною кислотами. Які солі амонію при цьому утвЗ рюються?<br>Що спільного і відмінного між речовинами, назви яких «нащі тир» і «нашатирний спирт»?<br>Добування. У лабораторії аміак добувають із суміші твея дих речовин —нашатирю NH4C1 і гашеного вапна Са(ОШ (мал. 7) за рівнянням:<br>2NH4C1 + Са(ОН)2 = CaCl2+2NH31 + 2Н20 .<br>• Чому для добування аміаку беруть сухі речовини, а не їхні розчини? Чому збирають аміак у пробірку, перевернену догори дном?<br>Застосування. Аміак — важливий продукт хімічної промисловості. Його вико¬ристовують як добриво і для виробництва азотних добрив, а також нітратної кислоти, вибухових речо¬вин, соди. Як холодоагент аміак застосовують у холо¬дильниках.<br>У вигляді аміачної води 1 він використовується у ме« дицині під назвою «наша¬тирний спирт». Вдихання малих кількостей аміаку І стимулює роботу серця і І нервової системи, тому нашатирний спирт дають нюхати J при знепритомленні та отруєннях, наприклад чадним газом І CO. Як слабкий луг аміачну воду широко застосовують УІ хімічних лабораторіях, а також у побуті: піц час прання бі- і лизни, для виведення плям, чищення килимів і ювелірних ! виробів.<br>Са(ОН)2<br><br>рії<br>Добування аміаку в лаборато-<br>Завдання для самоконтролю<br>69. Які фізичні властивості аміаку? Як його добувають у лабо' раторних умовах? Напишіть відповідне рівняння реакції.<br>70. Чи можна зібрати аміак способом: а) витіснення повітря? б) витіснення води? Чому?<br>50<br>її Зазначте електронні конфігурації атомів Нітрогену і Гідро-<br>ха поясніть, якими електронами утворюються ковалентні<br>гей' В М0Лекулі аміаку і чому вона полярна. Яка валентність і<br>3^Й ступінь окиснення Нітрогену в аміаку?<br>* 72. Які реакції аміаку з іншими речовинами ведуть до утворен-<br>ив йонів амоніїо?<br>73. В якому напрямі (на. підставі принципу Ле Шательє)<br>шститься рівновага реакції аміаку з водою під час: а) нагршання; <\ охолодження; в) додавання кислоти; г) додавання лугу?<br>' 74. На каталітичне окиснення аміаку кількістю речовини 2 моль витрачається кисень об'ємом (н. у.)<br>(а) 11,2 л; (в) 28 л;<br>(б) 22,4 л; (г) 56 л.<br>75. Під час взаємодії хлориду амонію з гашеним вапном масою 370 кг виділяється аміак об'ємом (н. у.)<br>(а) 11,2 м3: (в) 224 м3;<br>(б) 22,4 м3; (г) 448 м3.<br>76*. Прокип'ятили 200 г розчину з масовою часткою аміаку в ньому 25 %. При цьому 20 г аміаку звітрилося. Якою стала масова частка аміаку в розчині? Яка маса хлороводню потрібна для його нейтралізації?<br>§ 12. СОЛІ АМОНІЮ<br>Солі амонію — це кристалічні речовини з йонним типом зв'язку. До складу солей амонію входять один або кілька катіонів амонію і аніон кислотного залишку.<br>• Напишіть формули трьох солей амонію і зазначте назву кожної з них.<br>Фізичні властивості. Солі амонію —тверді кристалічні Речовини, що за зовнішнім виглядом нагадують солі лужних металів. У воді добре розчиняються.<br>Хімічні властивості. Солі амонію виявляють типові для С]х солей властивості і деякі специфічні.<br>*• Дисоціація на йони. Як сильні електроліти солі амонію ВоДНому розчині добре дисоціюють на йони:<br>(NH4)2S04 £ 2NH+ + SO^-<br>*• Взаємодія з іншими солями. Якщо в пробірку з розчи-в м бориду амонію долити розчин нітрату аргентуму, то ЗДає сирнистий (схожий на зсіле молоко) білий осад:<br>NH4CJ + AgN03 == NH4N03+AgCl І Щ<br>• Ви переконалися, що солі амонію вступають у реакцію йондв обміну з іншими солями. Напишіть наведене рівняння у повіЛ і скороченій йонних формах. Пригадайте, яких умов тре? додержувати, щоб реакція обміну між двома солями відбуд-З до кінця, тобто практично була б необоротною. Чи витрима* такі умови у даному разі?<br>3. Взаємодія з лугами. В результаті взаємодії солей амо. нію з лугами утворюється аміак, через що дану реакцій використовують як якісну на солі амоніїо:<br>NH4C1 + NaOH = NaCl + NH31 + H20<br>Виділення аміаку NH3 —характерна ознака для розпіз-j навання солей амонію.<br>Лабораторна робота З Виявлення йонів амонію в розчині<br>Налийте в пробірку 2 мл розчину сульфату амонію і добав¬те до нього стільки ж розчину гідроксиду натрію. Нагрійте рідину в пробірці до кипіння й обережно понюхайте газ, що виділяється. Піднесіть до отвору пробірки червоний лакмусо¬вий папірець, змочений водою. Що спостерігається? Чому? Напишіть рівняння реакції.<br>Отже, якісною реакцією на солі амоніїо є діїї лугів при нагризанні з виділенням аміаку, який виявляють за запахом або посшгінням червоного вологого лакмусового папірця.<br>• Доведіть за допомогою йонного рівняння, що гідроксид-іони ОН- є реактивом на йони амонію NH4.<br>4. Розклад під час нагрівання:<br>NH4C1<br>нагрівання '<br>Z NH3 + HC1<br>охолодження NH4N03 -> N20 + 2H,0<br><br>тт бування. Солі амоніїо добувають внаслщок взаємодії /iv або аміачної води (NH3 • Н20) з кислотами:<br>NH3 + HN03 « NH4N03<br>Лабораторна робота 4 Утворення солей амонію<br>до отвору пробірки з концентрованим розчином аміаку під-еСіть скляну паличку, змочену концентрованою хлоридною<br>кислотою.<br>Як пояснити утворення диму? Дослід повторіть, узявши за¬мість хлоридної концентровану нітратну кислоту. Напишіть рівняння проведених реакцій.<br>Застосування. Нітрат амонію NH4N03 і сульфат амонію (NH4)2S04 використовують головним чином як добрива. Нітрат амонію NH4N03 (в суміші з алюмшієм і вугіллям) застосовують для виготовлення вибухової речовини —амо¬налу. Хлорид амонію NH4C1 пщ назвою «нашатир» вико¬ристовують у процесі паяння для очищення поверхні паяль¬ника.<br>Коли нагрітий паяльник занурюють у нашатир NH4Q, то сіль розкла¬дається (див. вище). Утворений хлороводень НС1 взаємодіє з оксидом ку-пруму(П) CuO, що вкриває поверхню паяльника, внаслідок чого з'явля¬ється хлорид купруму(И) СиС12, який сплавляється з надлишком нашати¬рю NH4C1. В результаті поверхня паяльника звільняється від оксидів, і розплавлене олово прилипає до очищеної міді.<br>Завдання для самоконтролю<br>77. Які солі називають солями амонію? Напишіть рівняння Реакцій, що для них характерні. Зазначте специфічні властивості.<br>78. Напишіть рівняння взаємодії аміаку з сульфатною кисло-Тою' Зважте на те, що можуть утворитися як середня, так і кисла сОДі амонію. Поясніть, від чого це залежить.<br>79. Карбонат амонію (NH4)2C03 застосовують у кондитерській Праві як розпушувач тіста. На якій властивості солі грунтується ^е її застосування? Відповідь проілюструйте рівнянням реакції.<br>,™- Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна Діиснити такі перетворення:<br>N2 -* NH3 -> (NH4)3P04 -» NH3 -» NO -> N02<br>^ іиоюш JJ Г ПОДІЯЛИ РОЗЧИНОМ Лугу. ]-»І<br>цьому виділився аміак об'ємом (н. у.)<br>(а) 11,2 л; (в) 33,6 л; І<br>(б) 22,4 л; (г) 44,8 л. І 82. На 6,8 г аміаку подіяли хлороводнем. Добутий хлорид ад,<br>нію розчинили у 200 г води. Масова частка NH4C1 у добу^^'<br>розчині становить .. г<br>(а) 9,7 %; (в) 21,4 %<br>(б) 10,7 % (г) 53,5 %<br>83. Аміак об'ємом 11,2 л (н. у.) пропустили в розчин, яхм містить 35 г нітратної кислоти. Визначте маси речовин, що пере, бувають у розчині після завершення реакції.<br><br>§ 13. ПРОМИСЛОВИЙ СИНТЕЗ АМІАКУ<br>У промисловості аміак синтезують з простих речовин азоту N2 і водню Н2;<br>N2 + ЗН2 +*. 2NH3, АЯ= -92 кДж. 4 моль 2 моль , І<br>За яких умов здійснюється цей синтез, можна дізнатись з рівняння реакції. Але для виробництва цього замало, бо основним завданням є не просто добути аміак, а добути його найбільш економічним способом. Для цього необхідно і з'ясувати оптимальні умови синтезу, тобто такі, за яких ви¬хід аміаку буде найбільшим і процес здійснюватиметься з ' великою швидкістю.<br>Звернімося до ршняння реакції. Що з нього видно?<br>Ми бачимо, що: 1) ця реакція є оборотною, отже, до кінця не доходить, у процесі реакції встановлюється хімічна рівновага; 2) реакція відбувається між газами із зменшен¬ням об'єму; 3) реакція екзотермічна, відбувається з виділен¬ням теплоти.<br>Як же керувати такою реакцією, пам'ятаючи, що вироб¬ництво аміаку має бути економічно вигідним?<br>Згадаємо теорпо, а саме—принцип Ле Шательє: якшР система перебуває у стані рівноваги, то' в процесі дії на неї сил, що викликають зсув рівноваги, система переходить У такий стан, в якому ефект цього впливу послаблюється.<br>оДЯЧи з принципу Ле Шательє, розмірковуємо так: реакція екзотермічна, то треба знизити температуру, ^^° аміак не розклався. Але із зниженням температури Щ° кість реакції зменшиться. Це нібито не страшно, бо Цір^;а використати каталізатор. Проте відомо, що каталіза-^° виявляє свою активність лише із нагріванням до певної т°Р ератури. Отже, знижувати температуру можна, але тіль-JL до певної межі.<br>Далі звертаємо увагу, що реакція між газами відбувається меншенням об'єму. Це означає, що рівновага зміщувати¬меться у бік утворення аміаку за умови підвищеного тиску. тТооте навіть за дуже високого тиску зв'язати весь азот і во-едь не вдається, а застосування високих тисків спричинює Збільшення вартості обладнання і збільшення витрат енергії на стиснення газової суміші.<br>Виходячи з обговорення умов процесу, робимо висно¬вок, Ш° ДДЯ синтезу аміаку треба:<br>а) застосовувати невеликий тиск (ЗО МПа), який дає змогу змістити рівновагу в бис утворення аміаку;<br>б) використовувати каталізатор (губчасте задізо з доміш¬ками А1203 і К20);<br>в) підвищувати температуру (до 450—550 °С).<br>Такі умови вважаються оптимальними для економічно доцільного синтезу аміаку.<br>Реакція відбувається в колоні синтезу (див. вклейку). Колона синтезу складається з тешіообмшника (нижня частина) і каталізаторної коробки (верхня частина), діаметр якої дещо менший, ніж внутринній діаметр корпусу колони. Отже, між каталізаторною коробкою і корпусом утворюєть¬ся щілина. Холодна суміш азоту з воднем надходить у коло¬ну через цю щілину і запобіїає перегріванню корпусу. Газо¬ва суміш іде донизу, проходить між гарячими трубками теплообмінника, нагризається і потрапляє до каталізаторної коробки. Тут, на каталізаторі, відбувається синтез аміаку. При цьому виділяється багато теплоти. Гаряча суміш аміаку, азоту й водню надходить у трубки теплообмінника, тому вони гарячі. Відбувається теплообмін, теплота реакції утилі¬зується — це один з важливих принципів сучасного вироб¬ництва.<br>Газ, що виходить з колони синтезу, містить 12—15 % аміаку. В такому разі не зрозуміло, чому синтез вважається економічно доцільним. Річ у тім, що далі в процесі вироб-<br>ництва використовують принцип циркуляції, за яким<br>азої<br>водень, що не прореагували, відокремлюються від зрід^ " го аміаку і знову повертаються в колону синтезу. Завдо^ принципу циркуляції на сучасних заводах вихід аміаку стГ новить 96—98 %.<br>В Україні перший завод з виробництва синтетичною аміаку став до ладу у 1933 р. в Горлівці Донецької області Пізнше з'явилися заводи у Дніпродзержинську (1938), Q. верськодонецьку (1958), Черкасах (1962), Рівному (1965) тощо. Нині триває робота з дальшого вдосконалення техно¬логії аміачного виробництва.<br>Завдання для самоконтролю<br>84. Які хімічні процеси лежать в основі лабораторного і промислового способів добування аміаку?<br>85. Назвіть оптимальні умови промислового синтезу аміаку. Як вони узгоджуються з принципом Ле Шательє? Дайте обгрунто¬вану відповідь, виходячи з рівняння реакції.<br>86. За кольоровим малюнком на вклейці спробуйте пояснити призначення кожного з апаратів технологічної схеми виробництва аміаку. Поясніть принцип дії колони синтезу.<br>87. Корпус колони синтезу аміаку зроблено із сталі. Відомо, що за високої температури і високого тиску водень і аміак руйнують сталь. Яке інженерне рішення дає змогу захистити коло¬ну від хімічного руйнування?<br>88. Який об'єм водню (н. у.) необхідний для виробництва аміаку масою 5 т, якщо вихід аміаку завдяки використанню цирку¬ляції становить 95 96?<br>
| + | <br> <u>Будова молекули.</u> |
| + | |
| + | Молекула аміаку NH<sub>3</sub> являє собою ''диполь'': спільні електронні пари дуже зміщені до атома Нітрогену (чому?): |
| + | |
| + | <sub> ..</sub> .. |
| + | |
| + | NH<sub>3</sub>, H :N: H N |
| + | |
| + | <sup> ..</sup> / ↑ \<br> N H H H |
| + | |
| + | <br>• Зазначте електронні формули атомів Нітрогену і Гідрогену, покажіть графічно розміщення електронів по орбіталях і поясніть, якими електронами утворюється ковалентний зв'язок у молекулі аміаку і чому він полярний. Яка валентність і ступінь окиснення Нітрогену в аміаку? |
| + | |
| + | <u>Фізичні властивості.</u> |
| + | |
| + | Аміак NH<sub>3</sub> — безбарвний газ, з різким запахом, набагато легший за повітря, дуже добре розчиняється у воді (при 20<sup>0</sup>С в 1 об'ємі води — 700 об'ємів NH<sub>3</sub>), при температурі, нижчій за — 33,4 °С переходить у рідкий стан. Дуже уражує слизові оболонки очей і дихальних шляхів. |
| + | |
| + | <u>Хімічні властивості.</u> |
| + | |
| + | Для аміаку характерні реакції окиснення і приєднання. |
| + | |
| + | ''1.Окиснення аміаку.'' Аміак, аючи низький ступінь окиснен¬ня Нітрогену -3, поводить себе відновник. Відновні власти-<br>як<br>Вості аміаку виявляються під час<br>^Ріння його в кисні (мал. 5).<br>tNH,<br>Мал. 5. Горіння аміаку<br> <br>4NH3 + 302 m 2N2 + 6H20 За наявності каталізатора (Pt) реакція окиснення аміа змінюється: замість вільного азоту утворюється оксид нітрЯ гену(ІІ) N0:<br>4NH3 + 502 = 4N0 t + 6Н20 І<br>• Складіть для наведених рівнянь електронний баланс, обґруц. туйте розстановку коефіцієнтів і доведіть, що аміак в обоі випадках —відновник.<br>2. Взаємодія з водою. Аміак добре розчиняється у воді утворюючи аміачну воду (за нормальних умов у 100 г води розчиняється 87,5 г, або 115л, NH3). Висока розчинність<br>аміаку пояснюється тим, що він реагує з водою. Якщо суху колбу, заповнену аміаком і закриту проб¬кою із вставленою трубкою з від¬тягнутим кінцем, занурити у воду, до якої додано кілька крапель роз¬чину фенолфталеїну, то з безбарв¬ної рідини починає бити малино-вий «фонтан» (мал. 6). Забарвлен¬ня аміачної води свідчить про те, що водний розчин аміаку має лужну реакцію.<br>Як це можна пояснити? У воді концентрації йонів Т'щ-Мал. 6. Розчинення аміаку рогену Н+ і ДЦроксид-ІОНІВ ОН" —я У в°Ді однакові:<br>н2о +ї н+ + он-<br>тому середовище нейтральне, і фенолфталеїн безбарвний. З розчиненням аміаку NH3 у воді концентрація гідроксид-іонів ОН- збільшується, отже, утворюється лужне середови¬ще, і фенолфталеїн стає малиновим.<br>Виникнення лужного середовища пояснюється тим, що в розчині молекули аміаку приєднують йони гідрогену, утворюючи йони амонію NHJ.<br>NH3 + H+ -* NHJ<br>цьому вивільнюються з води гідроксид-іони ОН , -надає розчину лужної реакції.<br>ясний йон амонію NH^ має чотири ковалентні зв'язки. Три з них<br>юються за рахунок трьох неспарених електронів, які є на р-орбіталях<br>У1*0?щдього електронного шару атома Нітрогену. Четвертий зв'язок утво-<br>з°ВІ1 я за донорно-акцепторним механізмом між атомом Нітрогену аміа-<br>рІ°Є(донор) та йоном гідрогену (акцептор):<br>Н<br>н —N: + н4" -►<br>н<br>н<br>н—N —н<br>н<br>Усі чотири зв'язки нітроген-гідроген N — Н в йоні амонію рівноцін¬ні незважаючи на різні механізми їхнього утворення.<br>Взаємодія аміаку з водою відбувається за рівнянням:<br>NH3 + Н20<br>NH3 ■ Н20 ї> NH^ + ОН-<br>Але в розчині лише невелика частина молекул NH3 пе¬ретворюється на йони амонію NH4. Тому аміачна вода пах¬не аміаком.<br>Аміачну воду позначають формулою NH3 • Н20 і нази¬вають гідроксидом амонію, або нашатирним спиртом. Він належить до слабких і нестійких основ:<br>NH3 • Н20 ^ NHJ + ОН"<br>NH,<br>н2о<br>NH31 + Н20<br>3. Взаємодія з кислотами. Якщо змочити одну скляну паличку концентрованим розчином аміаку, а іншу—кон¬центрованою хлоридною кислотою і піднести їх одну до одної, то з'являється білий дим —дрібні кристалики хлори-ДУ амонію (нашатирю):<br>Отже, амонію.<br>V NH3 + НС1 = NH4C1 аміак, взаємодіючи з кислотами, утворює солі<br><br>• Напишіть рівняння реакцій між аміаком і: а) нітратноці 6) сульфатною кислотами. Які солі амонію при цьому утвЗ рюються?<br>Що спільного і відмінного між речовинами, назви яких «нащі тир» і «нашатирний спирт»?<br>Добування. У лабораторії аміак добувають із суміші твея дих речовин —нашатирю NH4C1 і гашеного вапна Са(ОШ (мал. 7) за рівнянням:<br>2NH4C1 + Са(ОН)2 = CaCl2+2NH31 + 2Н20 .<br>• Чому для добування аміаку беруть сухі речовини, а не їхні розчини? Чому збирають аміак у пробірку, перевернену догори дном?<br>Застосування. Аміак — важливий продукт хімічної промисловості. Його вико¬ристовують як добриво і для виробництва азотних добрив, а також нітратної кислоти, вибухових речо¬вин, соди. Як холодоагент аміак застосовують у холо¬дильниках.<br>У вигляді аміачної води 1 він використовується у ме« дицині під назвою «наша¬тирний спирт». Вдихання малих кількостей аміаку І стимулює роботу серця і І нервової системи, тому нашатирний спирт дають нюхати J при знепритомленні та отруєннях, наприклад чадним газом І CO. Як слабкий луг аміачну воду широко застосовують УІ хімічних лабораторіях, а також у побуті: піц час прання бі- і лизни, для виведення плям, чищення килимів і ювелірних ! виробів.<br>Са(ОН)2<br><br>рії<br>Добування аміаку в лаборато-<br>Завдання для самоконтролю<br>69. Які фізичні властивості аміаку? Як його добувають у лабо' раторних умовах? Напишіть відповідне рівняння реакції.<br>70. Чи можна зібрати аміак способом: а) витіснення повітря? б) витіснення води? Чому?<br>50<br>її Зазначте електронні конфігурації атомів Нітрогену і Гідро-<br>ха поясніть, якими електронами утворюються ковалентні<br>гей' В М0Лекулі аміаку і чому вона полярна. Яка валентність і<br>3^Й ступінь окиснення Нітрогену в аміаку?<br>* 72. Які реакції аміаку з іншими речовинами ведуть до утворен-<br>ив йонів амоніїо?<br>73. В якому напрямі (на. підставі принципу Ле Шательє)<br>шститься рівновага реакції аміаку з водою під час: а) нагршання; <\ охолодження; в) додавання кислоти; г) додавання лугу?<br>' 74. На каталітичне окиснення аміаку кількістю речовини 2 моль витрачається кисень об'ємом (н. у.)<br>(а) 11,2 л; (в) 28 л;<br>(б) 22,4 л; (г) 56 л.<br>75. Під час взаємодії хлориду амонію з гашеним вапном масою 370 кг виділяється аміак об'ємом (н. у.)<br>(а) 11,2 м3: (в) 224 м3;<br>(б) 22,4 м3; (г) 448 м3.<br>76*. Прокип'ятили 200 г розчину з масовою часткою аміаку в ньому 25 %. При цьому 20 г аміаку звітрилося. Якою стала масова частка аміаку в розчині? Яка маса хлороводню потрібна для його нейтралізації?<br>§ 12. СОЛІ АМОНІЮ<br>Солі амонію — це кристалічні речовини з йонним типом зв'язку. До складу солей амонію входять один або кілька катіонів амонію і аніон кислотного залишку.<br>• Напишіть формули трьох солей амонію і зазначте назву кожної з них.<br>Фізичні властивості. Солі амонію —тверді кристалічні Речовини, що за зовнішнім виглядом нагадують солі лужних металів. У воді добре розчиняються.<br>Хімічні властивості. Солі амонію виявляють типові для С]х солей властивості і деякі специфічні.<br>*• Дисоціація на йони. Як сильні електроліти солі амонію ВоДНому розчині добре дисоціюють на йони:<br>(NH4)2S04 £ 2NH+ + SO^-<br>*• Взаємодія з іншими солями. Якщо в пробірку з розчи-в м бориду амонію долити розчин нітрату аргентуму, то ЗДає сирнистий (схожий на зсіле молоко) білий осад:<br>NH4CJ + AgN03 == NH4N03+AgCl І Щ<br>• Ви переконалися, що солі амонію вступають у реакцію йондв обміну з іншими солями. Напишіть наведене рівняння у повіЛ і скороченій йонних формах. Пригадайте, яких умов тре? додержувати, щоб реакція обміну між двома солями відбуд-З до кінця, тобто практично була б необоротною. Чи витрима* такі умови у даному разі?<br>3. Взаємодія з лугами. В результаті взаємодії солей амо. нію з лугами утворюється аміак, через що дану реакцій використовують як якісну на солі амоніїо:<br>NH4C1 + NaOH = NaCl + NH31 + H20<br>Виділення аміаку NH3 —характерна ознака для розпіз-j навання солей амонію.<br>Лабораторна робота З Виявлення йонів амонію в розчині<br>Налийте в пробірку 2 мл розчину сульфату амонію і добав¬те до нього стільки ж розчину гідроксиду натрію. Нагрійте рідину в пробірці до кипіння й обережно понюхайте газ, що виділяється. Піднесіть до отвору пробірки червоний лакмусо¬вий папірець, змочений водою. Що спостерігається? Чому? Напишіть рівняння реакції.<br>Отже, якісною реакцією на солі амоніїо є діїї лугів при нагризанні з виділенням аміаку, який виявляють за запахом або посшгінням червоного вологого лакмусового папірця.<br>• Доведіть за допомогою йонного рівняння, що гідроксид-іони ОН- є реактивом на йони амонію NH4.<br>4. Розклад під час нагрівання:<br>NH4C1<br>нагрівання '<br>Z NH3 + HC1<br>охолодження NH4N03 -> N20 + 2H,0<br><br>тт бування. Солі амоніїо добувають внаслщок взаємодії /iv або аміачної води (NH3 • Н20) з кислотами:<br>NH3 + HN03 « NH4N03<br>Лабораторна робота 4 Утворення солей амонію<br>до отвору пробірки з концентрованим розчином аміаку під-еСіть скляну паличку, змочену концентрованою хлоридною<br>кислотою.<br>Як пояснити утворення диму? Дослід повторіть, узявши за¬мість хлоридної концентровану нітратну кислоту. Напишіть рівняння проведених реакцій.<br>Застосування. Нітрат амонію NH4N03 і сульфат амонію (NH4)2S04 використовують головним чином як добрива. Нітрат амонію NH4N03 (в суміші з алюмшієм і вугіллям) застосовують для виготовлення вибухової речовини —амо¬налу. Хлорид амонію NH4C1 пщ назвою «нашатир» вико¬ристовують у процесі паяння для очищення поверхні паяль¬ника.<br>Коли нагрітий паяльник занурюють у нашатир NH4Q, то сіль розкла¬дається (див. вище). Утворений хлороводень НС1 взаємодіє з оксидом ку-пруму(П) CuO, що вкриває поверхню паяльника, внаслідок чого з'явля¬ється хлорид купруму(И) СиС12, який сплавляється з надлишком нашати¬рю NH4C1. В результаті поверхня паяльника звільняється від оксидів, і розплавлене олово прилипає до очищеної міді.<br>Завдання для самоконтролю<br>77. Які солі називають солями амонію? Напишіть рівняння Реакцій, що для них характерні. Зазначте специфічні властивості.<br>78. Напишіть рівняння взаємодії аміаку з сульфатною кисло-Тою' Зважте на те, що можуть утворитися як середня, так і кисла сОДі амонію. Поясніть, від чого це залежить.<br>79. Карбонат амонію (NH4)2C03 застосовують у кондитерській Праві як розпушувач тіста. На якій властивості солі грунтується ^е її застосування? Відповідь проілюструйте рівнянням реакції.<br>,™- Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна Діиснити такі перетворення:<br>N2 -* NH3 -> (NH4)3P04 -» NH3 -» NO -> N02<br>^ іиоюш JJ Г ПОДІЯЛИ РОЗЧИНОМ Лугу. ]-»І<br>цьому виділився аміак об'ємом (н. у.)<br>(а) 11,2 л; (в) 33,6 л; І<br>(б) 22,4 л; (г) 44,8 л. І 82. На 6,8 г аміаку подіяли хлороводнем. Добутий хлорид ад,<br>нію розчинили у 200 г води. Масова частка NH4C1 у добу^^'<br>розчині становить .. г<br>(а) 9,7 %; (в) 21,4 %<br>(б) 10,7 % (г) 53,5 %<br>83. Аміак об'ємом 11,2 л (н. у.) пропустили в розчин, яхм містить 35 г нітратної кислоти. Визначте маси речовин, що пере, бувають у розчині після завершення реакції.<br><br>§ 13. ПРОМИСЛОВИЙ СИНТЕЗ АМІАКУ<br>У промисловості аміак синтезують з простих речовин азоту N2 і водню Н2;<br>N2 + ЗН2 +*. 2NH3, АЯ= -92 кДж. 4 моль 2 моль , І<br>За яких умов здійснюється цей синтез, можна дізнатись з рівняння реакції. Але для виробництва цього замало, бо основним завданням є не просто добути аміак, а добути його найбільш економічним способом. Для цього необхідно і з'ясувати оптимальні умови синтезу, тобто такі, за яких ви¬хід аміаку буде найбільшим і процес здійснюватиметься з ' великою швидкістю.<br>Звернімося до ршняння реакції. Що з нього видно?<br>Ми бачимо, що: 1) ця реакція є оборотною, отже, до кінця не доходить, у процесі реакції встановлюється хімічна рівновага; 2) реакція відбувається між газами із зменшен¬ням об'єму; 3) реакція екзотермічна, відбувається з виділен¬ням теплоти.<br>Як же керувати такою реакцією, пам'ятаючи, що вироб¬ництво аміаку має бути економічно вигідним?<br>Згадаємо теорпо, а саме—принцип Ле Шательє: якшР система перебуває у стані рівноваги, то' в процесі дії на неї сил, що викликають зсув рівноваги, система переходить У такий стан, в якому ефект цього впливу послаблюється.<br>оДЯЧи з принципу Ле Шательє, розмірковуємо так: реакція екзотермічна, то треба знизити температуру, ^^° аміак не розклався. Але із зниженням температури Щ° кість реакції зменшиться. Це нібито не страшно, бо Цір^;а використати каталізатор. Проте відомо, що каталіза-^° виявляє свою активність лише із нагріванням до певної т°Р ератури. Отже, знижувати температуру можна, але тіль-JL до певної межі.<br>Далі звертаємо увагу, що реакція між газами відбувається меншенням об'єму. Це означає, що рівновага зміщувати¬меться у бік утворення аміаку за умови підвищеного тиску. тТооте навіть за дуже високого тиску зв'язати весь азот і во-едь не вдається, а застосування високих тисків спричинює Збільшення вартості обладнання і збільшення витрат енергії на стиснення газової суміші.<br>Виходячи з обговорення умов процесу, робимо висно¬вок, Ш° ДДЯ синтезу аміаку треба:<br>а) застосовувати невеликий тиск (ЗО МПа), який дає змогу змістити рівновагу в бис утворення аміаку;<br>б) використовувати каталізатор (губчасте задізо з доміш¬ками А1203 і К20);<br>в) підвищувати температуру (до 450—550 °С).<br>Такі умови вважаються оптимальними для економічно доцільного синтезу аміаку.<br>Реакція відбувається в колоні синтезу (див. вклейку). Колона синтезу складається з тешіообмшника (нижня частина) і каталізаторної коробки (верхня частина), діаметр якої дещо менший, ніж внутринній діаметр корпусу колони. Отже, між каталізаторною коробкою і корпусом утворюєть¬ся щілина. Холодна суміш азоту з воднем надходить у коло¬ну через цю щілину і запобіїає перегріванню корпусу. Газо¬ва суміш іде донизу, проходить між гарячими трубками теплообмінника, нагризається і потрапляє до каталізаторної коробки. Тут, на каталізаторі, відбувається синтез аміаку. При цьому виділяється багато теплоти. Гаряча суміш аміаку, азоту й водню надходить у трубки теплообмінника, тому вони гарячі. Відбувається теплообмін, теплота реакції утилі¬зується — це один з важливих принципів сучасного вироб¬ництва.<br>Газ, що виходить з колони синтезу, містить 12—15 % аміаку. В такому разі не зрозуміло, чому синтез вважається економічно доцільним. Річ у тім, що далі в процесі вироб-<br>ництва використовують принцип циркуляції, за яким<br>азої<br>водень, що не прореагували, відокремлюються від зрід^ " го аміаку і знову повертаються в колону синтезу. Завдо^ принципу циркуляції на сучасних заводах вихід аміаку стГ новить 96—98 %.<br>В Україні перший завод з виробництва синтетичною аміаку став до ладу у 1933 р. в Горлівці Донецької області Пізнше з'явилися заводи у Дніпродзержинську (1938), Q. верськодонецьку (1958), Черкасах (1962), Рівному (1965) тощо. Нині триває робота з дальшого вдосконалення техно¬логії аміачного виробництва.<br>Завдання для самоконтролю<br>84. Які хімічні процеси лежать в основі лабораторного і промислового способів добування аміаку?<br>85. Назвіть оптимальні умови промислового синтезу аміаку. Як вони узгоджуються з принципом Ле Шательє? Дайте обгрунто¬вану відповідь, виходячи з рівняння реакції.<br>86. За кольоровим малюнком на вклейці спробуйте пояснити призначення кожного з апаратів технологічної схеми виробництва аміаку. Поясніть принцип дії колони синтезу.<br>87. Корпус колони синтезу аміаку зроблено із сталі. Відомо, що за високої температури і високого тиску водень і аміак руйнують сталь. Яке інженерне рішення дає змогу захистити коло¬ну від хімічного руйнування?<br>88. Який об'єм водню (н. у.) необхідний для виробництва аміаку масою 5 т, якщо вихід аміаку завдяки використанню цирку¬ляції становить 95 96?<br> |
| | | |
| <br> ''Н.М. Буринська, Л.П. Величко, Хімія, 10 клас<br>Вислано читачами з інтернет-сайтів '' | | <br> ''Н.М. Буринська, Л.П. Величко, Хімія, 10 клас<br>Вислано читачами з інтернет-сайтів '' |
| | | |
- | <br> <sub>Матеріали з хімії, планування[[Хімія|з хімії]], завдання та [[Гіпермаркет_Знань_-_перший_в_світі!|відповіді]] по класам, плани конспектів уроків [[Хімія_10_клас|з хімії для 10 класу]]</sub> | + | <br> <sub>Матеріали з хімії, планування[[Хімія|з хімії]], завдання та [[Гіпермаркет Знань - перший в світі!|відповіді]] по класам, плани конспектів уроків [[Хімія 10 клас|з хімії для 10 класу]]</sub> |
| | | |
| <br> | | <br> |
Версия 10:02, 7 декабря 2009
Гіпермаркет Знань>>Хімія>>Хімія 10 клас>> Хімія: Взаємодія амоніаку та хлороводню з водою. Солі амонію. Якісна реакція на йони амонію та хлорид-іони
ВЗАЄМОДІЯ АМОНІАКУ ТА ХЛОРОВОДНЮ З ВОДОЮ. СОЛІ АМОНІЮ. ЯКІСНА РЕАКЦІЯ НА ЙОНИ АМОНІЮ ТА ХЛОРИД-ІОНИ
Будова молекули.
Молекула аміаку NH3 являє собою диполь: спільні електронні пари дуже зміщені до атома Нітрогену (чому?):
.. ..
NH3, H :N: H N
.. / ↑ \ N H H H
• Зазначте електронні формули атомів Нітрогену і Гідрогену, покажіть графічно розміщення електронів по орбіталях і поясніть, якими електронами утворюється ковалентний зв'язок у молекулі аміаку і чому він полярний. Яка валентність і ступінь окиснення Нітрогену в аміаку?
Фізичні властивості.
Аміак NH3 — безбарвний газ, з різким запахом, набагато легший за повітря, дуже добре розчиняється у воді (при 200С в 1 об'ємі води — 700 об'ємів NH3), при температурі, нижчій за — 33,4 °С переходить у рідкий стан. Дуже уражує слизові оболонки очей і дихальних шляхів.
Хімічні властивості.
Для аміаку характерні реакції окиснення і приєднання.
1.Окиснення аміаку. Аміак, аючи низький ступінь окиснен¬ня Нітрогену -3, поводить себе відновник. Відновні власти- як Вості аміаку виявляються під час ^Ріння його в кисні (мал. 5). tNH, Мал. 5. Горіння аміаку 4NH3 + 302 m 2N2 + 6H20 За наявності каталізатора (Pt) реакція окиснення аміа змінюється: замість вільного азоту утворюється оксид нітрЯ гену(ІІ) N0: 4NH3 + 502 = 4N0 t + 6Н20 І • Складіть для наведених рівнянь електронний баланс, обґруц. туйте розстановку коефіцієнтів і доведіть, що аміак в обоі випадках —відновник. 2. Взаємодія з водою. Аміак добре розчиняється у воді утворюючи аміачну воду (за нормальних умов у 100 г води розчиняється 87,5 г, або 115л, NH3). Висока розчинність аміаку пояснюється тим, що він реагує з водою. Якщо суху колбу, заповнену аміаком і закриту проб¬кою із вставленою трубкою з від¬тягнутим кінцем, занурити у воду, до якої додано кілька крапель роз¬чину фенолфталеїну, то з безбарв¬ної рідини починає бити малино-вий «фонтан» (мал. 6). Забарвлен¬ня аміачної води свідчить про те, що водний розчин аміаку має лужну реакцію. Як це можна пояснити? У воді концентрації йонів Т'щ-Мал. 6. Розчинення аміаку рогену Н+ і ДЦроксид-ІОНІВ ОН" —я У в°Ді однакові: н2о +ї н+ + он- тому середовище нейтральне, і фенолфталеїн безбарвний. З розчиненням аміаку NH3 у воді концентрація гідроксид-іонів ОН- збільшується, отже, утворюється лужне середови¬ще, і фенолфталеїн стає малиновим. Виникнення лужного середовища пояснюється тим, що в розчині молекули аміаку приєднують йони гідрогену, утворюючи йони амонію NHJ. NH3 + H+ -* NHJ цьому вивільнюються з води гідроксид-іони ОН , -надає розчину лужної реакції. ясний йон амонію NH^ має чотири ковалентні зв'язки. Три з них юються за рахунок трьох неспарених електронів, які є на р-орбіталях У1*0?щдього електронного шару атома Нітрогену. Четвертий зв'язок утво- з°ВІ1 я за донорно-акцепторним механізмом між атомом Нітрогену аміа- рІ°Є(донор) та йоном гідрогену (акцептор): Н н —N: + н4" -► н н н—N —н н Усі чотири зв'язки нітроген-гідроген N — Н в йоні амонію рівноцін¬ні незважаючи на різні механізми їхнього утворення. Взаємодія аміаку з водою відбувається за рівнянням: NH3 + Н20 NH3 ■ Н20 ї> NH^ + ОН- Але в розчині лише невелика частина молекул NH3 пе¬ретворюється на йони амонію NH4. Тому аміачна вода пах¬не аміаком. Аміачну воду позначають формулою NH3 • Н20 і нази¬вають гідроксидом амонію, або нашатирним спиртом. Він належить до слабких і нестійких основ: NH3 • Н20 ^ NHJ + ОН" NH, н2о NH31 + Н20 3. Взаємодія з кислотами. Якщо змочити одну скляну паличку концентрованим розчином аміаку, а іншу—кон¬центрованою хлоридною кислотою і піднести їх одну до одної, то з'являється білий дим —дрібні кристалики хлори-ДУ амонію (нашатирю): Отже, амонію. V NH3 + НС1 = NH4C1 аміак, взаємодіючи з кислотами, утворює солі
• Напишіть рівняння реакцій між аміаком і: а) нітратноці 6) сульфатною кислотами. Які солі амонію при цьому утвЗ рюються? Що спільного і відмінного між речовинами, назви яких «нащі тир» і «нашатирний спирт»? Добування. У лабораторії аміак добувають із суміші твея дих речовин —нашатирю NH4C1 і гашеного вапна Са(ОШ (мал. 7) за рівнянням: 2NH4C1 + Са(ОН)2 = CaCl2+2NH31 + 2Н20 . • Чому для добування аміаку беруть сухі речовини, а не їхні розчини? Чому збирають аміак у пробірку, перевернену догори дном? Застосування. Аміак — важливий продукт хімічної промисловості. Його вико¬ристовують як добриво і для виробництва азотних добрив, а також нітратної кислоти, вибухових речо¬вин, соди. Як холодоагент аміак застосовують у холо¬дильниках. У вигляді аміачної води 1 він використовується у ме« дицині під назвою «наша¬тирний спирт». Вдихання малих кількостей аміаку І стимулює роботу серця і І нервової системи, тому нашатирний спирт дають нюхати J при знепритомленні та отруєннях, наприклад чадним газом І CO. Як слабкий луг аміачну воду широко застосовують УІ хімічних лабораторіях, а також у побуті: піц час прання бі- і лизни, для виведення плям, чищення килимів і ювелірних ! виробів. Са(ОН)2
рії Добування аміаку в лаборато- Завдання для самоконтролю 69. Які фізичні властивості аміаку? Як його добувають у лабо' раторних умовах? Напишіть відповідне рівняння реакції. 70. Чи можна зібрати аміак способом: а) витіснення повітря? б) витіснення води? Чому? 50 її Зазначте електронні конфігурації атомів Нітрогену і Гідро- ха поясніть, якими електронами утворюються ковалентні гей' В М0Лекулі аміаку і чому вона полярна. Яка валентність і 3^Й ступінь окиснення Нітрогену в аміаку? * 72. Які реакції аміаку з іншими речовинами ведуть до утворен- ив йонів амоніїо? 73. В якому напрямі (на. підставі принципу Ле Шательє) шститься рівновага реакції аміаку з водою під час: а) нагршання; <\ охолодження; в) додавання кислоти; г) додавання лугу? ' 74. На каталітичне окиснення аміаку кількістю речовини 2 моль витрачається кисень об'ємом (н. у.) (а) 11,2 л; (в) 28 л; (б) 22,4 л; (г) 56 л. 75. Під час взаємодії хлориду амонію з гашеним вапном масою 370 кг виділяється аміак об'ємом (н. у.) (а) 11,2 м3: (в) 224 м3; (б) 22,4 м3; (г) 448 м3. 76*. Прокип'ятили 200 г розчину з масовою часткою аміаку в ньому 25 %. При цьому 20 г аміаку звітрилося. Якою стала масова частка аміаку в розчині? Яка маса хлороводню потрібна для його нейтралізації? § 12. СОЛІ АМОНІЮ Солі амонію — це кристалічні речовини з йонним типом зв'язку. До складу солей амонію входять один або кілька катіонів амонію і аніон кислотного залишку. • Напишіть формули трьох солей амонію і зазначте назву кожної з них. Фізичні властивості. Солі амонію —тверді кристалічні Речовини, що за зовнішнім виглядом нагадують солі лужних металів. У воді добре розчиняються. Хімічні властивості. Солі амонію виявляють типові для С]х солей властивості і деякі специфічні. *• Дисоціація на йони. Як сильні електроліти солі амонію ВоДНому розчині добре дисоціюють на йони: (NH4)2S04 £ 2NH+ + SO^- *• Взаємодія з іншими солями. Якщо в пробірку з розчи-в м бориду амонію долити розчин нітрату аргентуму, то ЗДає сирнистий (схожий на зсіле молоко) білий осад: NH4CJ + AgN03 == NH4N03+AgCl І Щ • Ви переконалися, що солі амонію вступають у реакцію йондв обміну з іншими солями. Напишіть наведене рівняння у повіЛ і скороченій йонних формах. Пригадайте, яких умов тре? додержувати, щоб реакція обміну між двома солями відбуд-З до кінця, тобто практично була б необоротною. Чи витрима* такі умови у даному разі? 3. Взаємодія з лугами. В результаті взаємодії солей амо. нію з лугами утворюється аміак, через що дану реакцій використовують як якісну на солі амоніїо: NH4C1 + NaOH = NaCl + NH31 + H20 Виділення аміаку NH3 —характерна ознака для розпіз-j навання солей амонію. Лабораторна робота З Виявлення йонів амонію в розчині Налийте в пробірку 2 мл розчину сульфату амонію і добав¬те до нього стільки ж розчину гідроксиду натрію. Нагрійте рідину в пробірці до кипіння й обережно понюхайте газ, що виділяється. Піднесіть до отвору пробірки червоний лакмусо¬вий папірець, змочений водою. Що спостерігається? Чому? Напишіть рівняння реакції. Отже, якісною реакцією на солі амоніїо є діїї лугів при нагризанні з виділенням аміаку, який виявляють за запахом або посшгінням червоного вологого лакмусового папірця. • Доведіть за допомогою йонного рівняння, що гідроксид-іони ОН- є реактивом на йони амонію NH4. 4. Розклад під час нагрівання: NH4C1 нагрівання ' Z NH3 + HC1 охолодження NH4N03 -> N20 + 2H,0
тт бування. Солі амоніїо добувають внаслщок взаємодії /iv або аміачної води (NH3 • Н20) з кислотами: NH3 + HN03 « NH4N03 Лабораторна робота 4 Утворення солей амонію до отвору пробірки з концентрованим розчином аміаку під-еСіть скляну паличку, змочену концентрованою хлоридною кислотою. Як пояснити утворення диму? Дослід повторіть, узявши за¬мість хлоридної концентровану нітратну кислоту. Напишіть рівняння проведених реакцій. Застосування. Нітрат амонію NH4N03 і сульфат амонію (NH4)2S04 використовують головним чином як добрива. Нітрат амонію NH4N03 (в суміші з алюмшієм і вугіллям) застосовують для виготовлення вибухової речовини —амо¬налу. Хлорид амонію NH4C1 пщ назвою «нашатир» вико¬ристовують у процесі паяння для очищення поверхні паяль¬ника. Коли нагрітий паяльник занурюють у нашатир NH4Q, то сіль розкла¬дається (див. вище). Утворений хлороводень НС1 взаємодіє з оксидом ку-пруму(П) CuO, що вкриває поверхню паяльника, внаслідок чого з'явля¬ється хлорид купруму(И) СиС12, який сплавляється з надлишком нашати¬рю NH4C1. В результаті поверхня паяльника звільняється від оксидів, і розплавлене олово прилипає до очищеної міді. Завдання для самоконтролю 77. Які солі називають солями амонію? Напишіть рівняння Реакцій, що для них характерні. Зазначте специфічні властивості. 78. Напишіть рівняння взаємодії аміаку з сульфатною кисло-Тою' Зважте на те, що можуть утворитися як середня, так і кисла сОДі амонію. Поясніть, від чого це залежить. 79. Карбонат амонію (NH4)2C03 застосовують у кондитерській Праві як розпушувач тіста. На якій властивості солі грунтується ^е її застосування? Відповідь проілюструйте рівнянням реакції. ,™- Напишіть рівняння реакцій, за допомогою яких можна Діиснити такі перетворення: N2 -* NH3 -> (NH4)3P04 -» NH3 -» NO -> N02 ^ іиоюш JJ Г ПОДІЯЛИ РОЗЧИНОМ Лугу. ]-»І цьому виділився аміак об'ємом (н. у.) (а) 11,2 л; (в) 33,6 л; І (б) 22,4 л; (г) 44,8 л. І 82. На 6,8 г аміаку подіяли хлороводнем. Добутий хлорид ад, нію розчинили у 200 г води. Масова частка NH4C1 у добу^^' розчині становить .. г (а) 9,7 %; (в) 21,4 % (б) 10,7 % (г) 53,5 % 83. Аміак об'ємом 11,2 л (н. у.) пропустили в розчин, яхм містить 35 г нітратної кислоти. Визначте маси речовин, що пере, бувають у розчині після завершення реакції.
§ 13. ПРОМИСЛОВИЙ СИНТЕЗ АМІАКУ У промисловості аміак синтезують з простих речовин азоту N2 і водню Н2; N2 + ЗН2 +*. 2NH3, АЯ= -92 кДж. 4 моль 2 моль , І За яких умов здійснюється цей синтез, можна дізнатись з рівняння реакції. Але для виробництва цього замало, бо основним завданням є не просто добути аміак, а добути його найбільш економічним способом. Для цього необхідно і з'ясувати оптимальні умови синтезу, тобто такі, за яких ви¬хід аміаку буде найбільшим і процес здійснюватиметься з ' великою швидкістю. Звернімося до ршняння реакції. Що з нього видно? Ми бачимо, що: 1) ця реакція є оборотною, отже, до кінця не доходить, у процесі реакції встановлюється хімічна рівновага; 2) реакція відбувається між газами із зменшен¬ням об'єму; 3) реакція екзотермічна, відбувається з виділен¬ням теплоти. Як же керувати такою реакцією, пам'ятаючи, що вироб¬ництво аміаку має бути економічно вигідним? Згадаємо теорпо, а саме—принцип Ле Шательє: якшР система перебуває у стані рівноваги, то' в процесі дії на неї сил, що викликають зсув рівноваги, система переходить У такий стан, в якому ефект цього впливу послаблюється. оДЯЧи з принципу Ле Шательє, розмірковуємо так: реакція екзотермічна, то треба знизити температуру, ^^° аміак не розклався. Але із зниженням температури Щ° кість реакції зменшиться. Це нібито не страшно, бо Цір^;а використати каталізатор. Проте відомо, що каталіза-^° виявляє свою активність лише із нагріванням до певної т°Р ератури. Отже, знижувати температуру можна, але тіль-JL до певної межі. Далі звертаємо увагу, що реакція між газами відбувається меншенням об'єму. Це означає, що рівновага зміщувати¬меться у бік утворення аміаку за умови підвищеного тиску. тТооте навіть за дуже високого тиску зв'язати весь азот і во-едь не вдається, а застосування високих тисків спричинює Збільшення вартості обладнання і збільшення витрат енергії на стиснення газової суміші. Виходячи з обговорення умов процесу, робимо висно¬вок, Ш° ДДЯ синтезу аміаку треба: а) застосовувати невеликий тиск (ЗО МПа), який дає змогу змістити рівновагу в бис утворення аміаку; б) використовувати каталізатор (губчасте задізо з доміш¬ками А1203 і К20); в) підвищувати температуру (до 450—550 °С). Такі умови вважаються оптимальними для економічно доцільного синтезу аміаку. Реакція відбувається в колоні синтезу (див. вклейку). Колона синтезу складається з тешіообмшника (нижня частина) і каталізаторної коробки (верхня частина), діаметр якої дещо менший, ніж внутринній діаметр корпусу колони. Отже, між каталізаторною коробкою і корпусом утворюєть¬ся щілина. Холодна суміш азоту з воднем надходить у коло¬ну через цю щілину і запобіїає перегріванню корпусу. Газо¬ва суміш іде донизу, проходить між гарячими трубками теплообмінника, нагризається і потрапляє до каталізаторної коробки. Тут, на каталізаторі, відбувається синтез аміаку. При цьому виділяється багато теплоти. Гаряча суміш аміаку, азоту й водню надходить у трубки теплообмінника, тому вони гарячі. Відбувається теплообмін, теплота реакції утилі¬зується — це один з важливих принципів сучасного вироб¬ництва. Газ, що виходить з колони синтезу, містить 12—15 % аміаку. В такому разі не зрозуміло, чому синтез вважається економічно доцільним. Річ у тім, що далі в процесі вироб- ництва використовують принцип циркуляції, за яким азої водень, що не прореагували, відокремлюються від зрід^ " го аміаку і знову повертаються в колону синтезу. Завдо^ принципу циркуляції на сучасних заводах вихід аміаку стГ новить 96—98 %. В Україні перший завод з виробництва синтетичною аміаку став до ладу у 1933 р. в Горлівці Донецької області Пізнше з'явилися заводи у Дніпродзержинську (1938), Q. верськодонецьку (1958), Черкасах (1962), Рівному (1965) тощо. Нині триває робота з дальшого вдосконалення техно¬логії аміачного виробництва. Завдання для самоконтролю 84. Які хімічні процеси лежать в основі лабораторного і промислового способів добування аміаку? 85. Назвіть оптимальні умови промислового синтезу аміаку. Як вони узгоджуються з принципом Ле Шательє? Дайте обгрунто¬вану відповідь, виходячи з рівняння реакції. 86. За кольоровим малюнком на вклейці спробуйте пояснити призначення кожного з апаратів технологічної схеми виробництва аміаку. Поясніть принцип дії колони синтезу. 87. Корпус колони синтезу аміаку зроблено із сталі. Відомо, що за високої температури і високого тиску водень і аміак руйнують сталь. Яке інженерне рішення дає змогу захистити коло¬ну від хімічного руйнування? 88. Який об'єм водню (н. у.) необхідний для виробництва аміаку масою 5 т, якщо вихід аміаку завдяки використанню цирку¬ляції становить 95 96?
Н.М. Буринська, Л.П. Величко, Хімія, 10 клас Вислано читачами з інтернет-сайтів
Матеріали з хімії, плануванняз хімії, завдання та відповіді по класам, плани конспектів уроків з хімії для 10 класу
Зміст уроку
конспект уроку і опорний каркас
презентація уроку
акселеративні методи та інтерактивні технології
закриті вправи (тільки для використання вчителями)
оцінювання
Практика
задачі та вправи,самоперевірка
практикуми, лабораторні, кейси
рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
домашнє завдання
Ілюстрації
ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
реферати
фішки для допитливих
шпаргалки
гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати
Доповнення
зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
підручники основні і допоміжні
тематичні свята, девізи
статті
національні особливості
словник термінів
інше
Тільки для вчителів
ідеальні уроки
календарний план на рік
методичні рекомендації
програми
обговорення
Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.
Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.
|