Химические свойства азота, фосфора и их соединений

1.

22.02.2024
Классная работа
Тема: Химические свойства
азота, фосфора и их соединений

2.

Азот
Положение в периодической системе химических
элементов
Азот расположен в главной подгруппе V группы (или в 15
группе в современной форме ПСХЭ) и во втором
периоде периодической системы химических элементов Д.И.
Менделеева.

3.

Химические свойства азота
При нормальных условиях азот химически малоактивен.
1. Азот проявляет свойства окислителя (с элементами, которые расположены ниже и
левее в Периодической системе) и свойства восстановителя (с элементами,
расположенными
выше
и
правее).
Поэтому
азот
реагирует
с металлами и неметаллами.
1.1. Молекулярный азот при обычных условиях с кислородом не реагирует. Реагирует
с кислородом только при высокой температуре (2000оС), на электрической дуге (в
природе – во время грозы):
Процесс эндотермический, т.е. протекает с поглощением теплоты.

4.

1.2. При сильном нагревании (3000оС-5000оС или действие
электрического разряда) образуется атомарный азот, который
реагирует с серой, фосфором, мышьяком, углеродом с
образованием бинарных соединений:
Молекулярный азот, таким образом, не реагирует с серой,
фосфором, мышьяком, углеродом.

5.

1.3. Азот взаимодействует с водородом при высоком давлении
и высокой температуре, в присутствии катализатора. При этом
образуется аммиак:
Этот процесс экзотермический, т.е. протекает с выделением
теплоты.

6.

1.4. Азот реагирует с активными металлами: с литием при
комнатной температуре, кальцием, натрием и магнием при
нагревании. При этом образуются бинарные соединениянитриды.
Например, литий реагирует с азотом с образованием нитрида
лития:

7.

Аммиак
Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше
воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой
фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде,
т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.
Химические свойства аммиака
1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной
электронной пары). Принимая протон (ион H+), он превращается в ион аммония. Реакция
может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:
Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак –слабое
основание. При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

8.

2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в
растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.
Например, аммиак реагирует с серной кислотой с образованием
либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке
кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке
аммиака):

9.

3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с
растворами солей тяжелых металлов, образуя нерастворимые
гидроксиды.
Например, водный раствор аммиака реагирует с сульфатом
железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида
железа (II):

10.

4. Аммиак горит на воздухе, образуя азот и воду:
Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот
окисляется до NO:

11.

6. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет
восстановительные
свойства.
Может
взаимодействовать
с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом
водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При
этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.
Например, аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

12.

Азотная кислота
Строение молекулы и физические свойства
Азотная кислота HNO3 – это сильная одноосновная кислотагидроксид. При обычных условиях бесцветная, дымящая на
воздухе жидкость, температура плавления −41,59 °C, кипения
+82,6 °C ( при нормальном атмосферном давлении). Азотная
кислота смешивается с водой во всех соотношениях. На свету
частично разлагается.

13.

Химические свойства
Азотная кислота – это сильная кислота. За счет азота со
степенью
окисления
+5
азотная
кислота
проявляет сильные окислительные свойства.
1. Азотная кислота практически полностью диссоциирует в
водном растворе.

14.

2. Азотная кислота реагирует с основными оксидами,
основаниями, амфотерными оксидами
и амфотерными
гидроксидами.
Например, азотная кислота взаимодействует с оксидом меди
(II):
Еще пример: азотная кислота реагирует с гидроксидом натрия:

15.

3. Азотная кислота вытесняет более слабые кислоты из их солей
(карбонатов, сульфидов, сульфитов).
Например, азотная кислота взаимодействует с карбонатом
натрия:
4. Азотная кислота частично разлагается при кипении или под
действием света:

16.

Фосфор
Положение в периодической системе химических
элементов
Фосфор расположен в главной подгруппе V группы (или в 15
группе в современной форме ПСХЭ) и в третьем
периоде периодической системы химических элементов Д.И.
Менделеева.

17.

Химические свойства фосфора
При нормальных условиях фосфор довольно химически активен.
1. Фосфор проявляет свойства окислителя (с элементами, которые
расположены ниже и левее в Периодической системе) и
свойства восстановителя (с элементами, расположенными выше и
правее). Поэтому фосфор реагирует с металлами и неметаллами.
1.1. При взаимодействии с кислородом воздуха образу
ются оксиды – ангидриды соответствующих кислот:

18.

Горение белого фосфора:
Горение красного фосфора:

19.

1.2.
При
взаимодействии
фосфора
с
галогенами
образуются галогениды с общей формулой PHal3 и PHal5:
Фосфор реагирует с бромом:

20.

1.3. При взаимодействии фосфора с серой образуются
сульфиды:

21.

1.4. При взаимодействии с металлами фосфор проявляет
свойства окислителя, продукты реакции называют фосфидами.
Например, кальций и магний реагируют с фосфором с
образованием фосфидов кальция и магния:

22.

1.5. С водородом фосфор непосредственно не взаимодействует.
2. Со сложными веществами фосфор реагирует, проявляя окислительные
и восстановительные свойства. Фосфор диспропорционирует при
взаимодействии с некоторыми веществами.
2.1. При взаимодействии с окислителями фосфор окисляется до оксида
фосфора (V) или до фосфорной кислоты.
Например, азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

23.

Серная кислота также окисляет фосфор:
Соединения хлора, например, бертолетова соль, также
окисляют фосфор:
Реакция красного фосфора с бертолетовой солью. Этот
процесс заложен в принципе возгорания спички при
трении её о шершавую поверхность коробка.

24.

Фосфорная кислота
Строение молекулы и физические свойства
Фосфор в степени окисления +5 образует несколько кислот: ортофосфорную H3PO4, мета-фосфорную HPO3, пиро-фосфорную H4P2O7.
Фосфорная кислота H3PO4 – это кислота средней силы, трехосновная,
прочная и нелетучая. При обычных условиях фосфорная кислота – твердое
вещество, хорошо растворимое в воде и гигроскопичное.

25.

Химические свойства
Фосфорная кислота – это кислота средней силы (по второй и
третьей ступени слабая).
1. Фосфорная кислота частично и ступенчато диссоциирует в
водном растворе.

26.

2. Фосфорная кислота реагирует с основными оксидами, основаниями,
амфотерными оксидами и амфотерными гидроксидами.
Например, фосфорная кислота взаимодействует с оксидом магния:
Еще пример: при взаимодействии фосфорной кислоты с
гидроксидом калия образуются фосфаты, гидрофосфаты
дигидрофосфаты:
или

27.

3. Фосфорная кислота вытесняет более слабые кислоты из их
солей (карбонатов, сульфидов и др.). Также фосфорная кислота
вступает в обменные реакции с солями.
Например,
фосфорная
кислота
взаимодействует
с гидрокарбонатом натрия:

28.

4. Фосфорная кислота взаимодействует с металлами, которые
расположены в ряду активности металлов до водорода. При этом
образуются соль и водород.
Например, фосфорная кислота реагирует с магнием:

29.

6. Качественная реакция на
фосфат-ионы
и
фосфорную
кислоту — взаимодействие с
нитратом серебра. При этом
образуется
ярко-желтый
осадок фосфата серебра:

30.

Видеоматериал по теме:
https://youtu.be/virY-NjVeI8?si=2EzW8xvH-PHyeVNhttps://youtu.be/civLqcY9TkU?si=nOs4_HPfalPCkoVy
Домашнее задание, инструктаж по его выполнению
Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Сладков С.А. Химия. 11 класс. – 4-е изд. – М.:Просвещение, 2022. –127с.
Составить конспект, выполнить письменно:
1. Укажите характеристики, которые относятся к аммиаку:
2.
Валентность и степен окисления азота в молекуле аммиака равны соответственно:

31.

3. Какой цвет имеют в растворе гидроксида аммония индикаторы: а) метилоранж; б) лакмус; в) фенолфталеин.
4. При горении аммиака на воздухе образуется преимущественно:
5. Напишите уравнение взаимодействия фосфора с избытком кислорода. Какой фосфор, белый или красный, активнее
реагирует с кислородом? Какой атом, фосфор или кислород, является более электроотрицательным? Какие свойства,
окислительные или восстановительные, проявляет фосфор в этой реакции?
6. При горении фосфора образуется оксид: