I. История открытия азота >IV. Азот простое вещество

• I. История открытия азота

• IV. Азот – простое вещество:
• 1. Состав. Строение. Свойства.
• 2. Получение азота:
• А) в лаборатории;
• Б) в промышленности.
• 3. Химические свойства.
• 4. Применение азота

• VI. Тест

• Азот

• 3. Нахождение в природе

• III. Азот – химический элемент:

• Положение азота в ПСХЭ Д.И.Менделеева.
• Строение атома.

• II.Общая характеристика элементов подгруппы азота.

• V. Круговорот азота в природе

• Во второй половине XVIII в. внимание сразу нескольких ученых привлек газ, остающийся при сжигании в воздухе угля и поглощении образующегося углекислого газа щелочью. Этот газ не поддерживал горения и дыхания.
• Азот открыл Даниэль Резерфорд в 1772 году. Почти одновременно с ним азот открыл шведский ученый Карл Шееле, химик и аптекарь.
• Современное название элементу дал Антуан Лоран Лавуазье.

• История открытия азота

• Даниэль Резерфорд

• Карл Шееле

• Антуан Лоран Лавуазье

• период

• VA группа

• 2

• 3

• 4

• 5

• N

• P

• As

• Sb

• Bi

• 7

• 15

• 33

• 51

• 83

• азот

• 14,0067

• 6

• фосфор

• 30,9738

• мышьяк

• 74,9216

• сурьма

• 121,75

• висмут

• 208,980

• Общая характеристика подгруппы азота

• группа

• Определите положение элементов в ПСХЭ.
• Перечислите химические элементы подгруппы
• азота и дайте им краткую характеристику:
• выпишите их символы и названия.
• Объясните характер изменений [(увеличение),
• (усиление)] или [(уменьшение), (ослабление)]
• в подгруппе азота с ростом порядкового номера:
• заряда ядра (Z);
• 2. количества электронов на внешнем слое;
• 3. радиус атома, нм;
• 4. прочность связи валентных электронов
• с ядром;
• 5. электроотрицательность (ЭО);
• 6. неметаллические свойства;
• 7. окислительные свойства;

• увеличивается

• не изменяется

• увеличивается

• уменьшается

• уменьшается

• ослабляются

• ослабляются

• 0,070 0,110 0,121 0,138 0,146
• N P As Sb Bi

• ЭО 3,04 2,19 2,18 2,05 2,02
• N P As Sb Bi

• группа

• 3

• 4

• 5

• 6

• V A группа

• N

• P

• As

• Sb

• Bi

• 2

• 7

• +7

• 2

• ) )

• Строение и свойства атомов

• Число электронов N рассчитывается по формуле
• N = 2n2 N = 2 ·12 = 2

• 2

• Заряд ядра численно равен порядковому номеру.

• Число энергетических уровней равно номеру периода

• период

• Число валентных электронов равно номеру группы.

• 5

• 15

• +15

• 33

• +33

• ) ) )

• ) ) ) )

• 2

• 2

• N = 2 · 22 = 8

• 8

• 8

• 8

• 5

• 5

• Энергетический уровень делится на энергетические подуровни,
• которые образованы орбиталями.
• На первом уровне (n =1) 1s-подуровень (одна1s-орбиталь), на
• которой максимально может находится 2 электрона.

• Второй энергетический уровень (n=2) включает два подуровня:
• (одна 2s-орбиталь) и 2р (три орбитали), всего четыре орбитали,
• на которых может находится до 8 электронов. В атоме азота
• 5 электронов, т.к. на внешнем энергетическом уровне атомы
• подгруппы азота содержат по 5 электронов, в соответствии с № группы.

• 51

• 83

• В состав третьего уровня (n=3) входят три подуровня:
• 3s (одна орбиталь), 3р (три орбитали), 3d (пять орбиталей),
• всего 9 орбиталей, содержащих не более 18 электронов.
• В атоме фосфора 5 электронов, т.к. атомы подгруппы азота
• на внешнем энергетическом уровне содержат по 5 электронов,
• в соответствии с № группы.

• III. Азот – химический элемент

• Положение азота в ПСХЭ Д.И.Менделеева
• Строение атома

• 3. Нахождение в природе

• Положение азота в ПСХЭ Д.И. Менделеева. Строение атома

• период

• группа

• порядковый номер

• неметалл

• 7

• 2

• VA

• +7

• 2

• 2

• 5

• степень окисления азота :

• ─3

• 0

• +2

• 1s2

• 2s2

• 2p3

• N

• +1

• +3

• +4

• +5

• NH3; Li3N

• N2

• N2O

• NO

• N2O3

• NO2

• N2O5

• Нахождение в природе

• Азотсодержащие минералы редки. Большие залежи чилийской селитры NaNO3 имеются лишь в высокогорной пустыне в Южной Америке, а нашатырь NH4Cl встречается в Египте.

• нашатырь

• нитрат натрия

• IV. Азот – простое вещество

• 1. Состав. Строение. Свойства

• 3. Химические свойства азота

• 4. Применение азота

• 2. Получение азота
• а) в лаборатории
• б) в промышленности

• Взаимодействие с простыми веществами

• а)неметаллами

• б)металлами

• Взаимодействие со сложными веществами

• Состав. Строение. Свойства

• N

• +

• N

• N

• N

• Химическая связь:

• ковалентная неполярная

• Кристаллическая решетка:

• молекулярная

• Заполните таблицу:

• Агрегатное состояние:

• при н.у.

• при t = ─ 210°С:

• Запах:

• Вкус:

• при t = ─196°С:

• Растворимость в воде:

• газ

• бесцветная жидкость

• прозрачная бесцветная масса

• без запаха

• без вкуса

• плохо растворим в воде.
• 0,023 объемов в одном объеме воды

• 0

• 0

• общие электронные пары

• N2

• Получение азота

• В лаборатории азот получают разложением нитрита аммония. Составьте уравнение реакции.

• В промышленности азот получают фракционной
• перегонкой жидкого воздуха.

• NH4NO2 N2 + 2H2O

• t

• Азот получается и в результате разложения бихромата аммония

• опыт

• (NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O

• опыт

• опыт

• Разложение нитрита аммония

• NH4NO 2 N2 + 2H2O

• t

• Разложение бихромата аммония

• (NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + H2O

• Химические свойства

• Взаимодействие с простыми веществами:

• с неметаллами

• Реакция азота с кислородом
• начинается лишь в электрическом
• разряде – при t выше 2000ºС

• N2 + O2 2NO – Q

• N2 + 3Н2 2NH3 + Q

• Рассмотрите данные реакции как окислительно-восстановительные.
• Назовите окислитель, восстановитель.

• N20 – 4e → 2N+2 4 1
• O20 + 4e → 2O–2 4 1

• N2 – восстановитель, пр. окисления
• О2 – окислитель, пр. восстановления

• N20 + 6e → 2N–3 6 3
• Н20 – 2e → 2Н+1 2 2

• N2 – окислитель пр. восстановления
• Н2 – восстановитель, пр. окисления

• Взаимодействие азота с водородом
• протекает при повышенном давлении и в присутствии катализатора

• Дайте характеристику реакций по всем возможным признакам классификаций химических реакций.

• 400ºС, р, кат.

• Определите условия смещения химического равновесия в сторону продуктов реакции

• ответ

• ответ

• Реакция синтеза аммиака:

• 1. реакция соединения, т.к. из двух веществ образовалось
• одно вещество;
• 2. окислительно-восстановительной;
• 3. гомогенной, т.к. все вещества являются газами;
• 4. экзотермической, протекает с выделением тепла;
• 5. каталитической, т.к протекает в присутствии катализатора;
• 6.обратимой, т.к. протекает в двух взаимно противоположных направлениях.

• N2 + O2 2NO – Q

• 1. реакция соединения, т.к. из двух веществ образовалось
• одно вещество;
• 2. окислительно-восстановительной;
• 3. гомогенной, т.к. все вещества являются газами;
• 4. эндотермической, протекает с поглощением тепла;
• 5. обратимой, т.к. протекает в двух взаимно противоположных
• направлениях.

• Реакция азота с кислородом:

• N2 + 3Н2 2NH3 + Q

• Условиями смещения химического равновесия в сторону
• образования аммиака является:
• 1) понижение температуры (т.к. реакция экзотермическая);
• 2) повышение давления (т.к. реакция идет с уменьшением
• объема: 4V – 2V).

• Условием смещения химического равновесия в сторону
• образования оксида азота (II) является:
• 1) повышение температуры (т.к. реакция эндотермическая);
• Изменение давления не повлияет на смещение равновесия в ту или иную сторону, т.к. изменение объема в процессе реакции не происходит (2V – 2V).

• с металлами

• Взаимодействие азота с активными металлами приводит к образованию нитридов.

• Азот реагирует с активными металлами при нагревании. При комнатной температуре и в присутствии влаги (кат.) азот реагирует лишь с литием. Напишите уравнения реакций азота с магнием, алюминием, литием.

• Рассмотрите данные реакции как окислительно-восстановительные. Назовите окислитель, восстановитель.

• N20 + 6Li0 = 2Li3+3N–3

• N20 + 6e → 2N–3 6 1
• Li0 – 1e → Li+1 1 6

• N20 + 2Al0 = 2Al+3N–3

• N20 + 3Ca0 = Ca3+2N2–3

• N2 – окислитель пр. восстановления;
• Li – восстановитель, пр. окисления.

• N20 + 6e → 2N–3 6 1
• Al0 – 3e → Al+3 3 2

• N2 – окислитель пр. восстановления;
• Al – восстановитель, пр. окисления.

• N20 + 6e → 2N–3 6 1
• Ca0 – 2e → Ca+2 2 3

• N2 – окислитель пр. восстановления;
• Ca – восстановитель, пр. окисления.

• Определите тип химической связи в соединениях азота с металлами. Спрогнозируйте физические свойства этих соединений.

• В нитридах ионный тип связи (между типичным металлом и типичным металлом) и ионная кристаллическая решетка. Значит, нитриды металлов - твердые вещества, обладают сравнительно высокой температурой плавления и кипения.
• Индивидуальные характеристики нитридов определяются металлом, соединенным с азотом. Нитриды некоторых металлов гидролизуются водой с выделением аммиака:

• Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3↑

• Нитрид алюминия (AlN) очень устойчив, не взаимодействует с кислотами и щелочами и разлагается только при температуре выше 2000ºС. Поэтому из AlN изготавливают тигли для прокалки и используют как износостойкий материал для покрытия металлических изделий, сталей и др.

• Са3N2 + 6H2O = 3Са(OH)2 + 2NH3↑

• Взаимодействие азота со сложными веществами

• 1) Взаимодействие азота с карбидом кальция, в результате образуется цианамид кальция:

• N2 + CaC2 = CaCN2 + C

• CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3

• Цианамид разлагается водой с образованием аммиака:

• 2) Взаимодействие с гидридом лития:

• N2 + 3LiH = Li3N + NH3

• Применение азота

• 1) для получение аммиака;

• Азот применяют:

• 2) при сварке металлов;

• 3) в медицине;

• 5) в вакуумных установках;

• 4) как инертную химических и
• металлургических процессах;

• Азот непрерывно циркулирует в земной биосфере под влиянием различных химических и нехимических процессов и благодаря деятельности человека.

• Круговорот азота в природе

Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–).

• Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–).
• Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности.

• 1. Для завершения внешнего энергетического уровня атому азота необходимо принять:
• А) два электрона; Б) три электрона; В) пять электронов.

• Б

• 2. Положительную степень окисления азот проявляет в соединении с:
• А) кислородом; Б) водородом; В) магнием.

• А

• 3. Одной из причин химической инертности азота является:
• А) газообразное агрегатное состояние; Б) двухатомная молекула;
• В) прочность тройной химической связи между атомами.

• В

• 4. При температуре выше 1000ºС азот взаимодействует с порошком
• алюминия. Составьте уравнение реакции. Массовая доля металла в
• нитриде алюминия составляет:
• А) 65,85%; Б) 68,70%; В) 56,25%

• А

• 5. Какое из химических превращений нельзя осуществить в одну стадию:
• А) N2 → NO Б) N2 → NH3 В) N2 → HNO3

• В

• 6. С каким металлом азот взаимодействует при обычных условиях:
• А) с натрием; Б) с литием; В) с кальцием.

• Б

• 7. Какое из перечисленных веществ не образует аллотропных
• модификаций: А) азот; Б) кислород; В) сера.

• А