Аммиак ()

Учитель химии:
Смирнова Марина Александровна
Выполнили:
Виноградова Надежда, Капустина Ксения
ученицы 11”а” класса
Аммиак
•
Аммиак. Один из самых простых с химической точки зрения
процессов гидрирования – синтез аммиака из водорода и азота.
Азот весьма инертное вещество. Для разрыва связи N–N в его
молекуле необходима энергия порядка 200 ккал/моль. Однако
азот связывается с поверхностью железного катализатора в
атомарном состоянии, и для этого нужно всего 20 ккал/моль.
Водород связывается с железом еще более охотно. Синтез
аммиака протекает следующим образом:
•
Этот пример иллюстрирует способность катализатора ускорять
в равной степени как прямую, так и обратную реакцию, т.е. тот
факт, что катализатор не изменяет положение равновесия
химической реакции
•
Строение молекулы аммиака
Молекулярная формула аммиака NH3
Следовательно, молекула аммиака состоит из одного атома
азота и трёх атомов водорода.
• Атом азота связан с атомами водорода ковалентной полярной
связью. Общие электронные пары частично смещены к атому
азота, и молекула аммиака полярна. При этом у атома азота
остаётся неподеленная электронная пара, которая
принадлежит только ему. В пространстве молекула аммиака
имеет форму пирамиды.
• В твёрдом состоянии аммиак имеет молекулярную
кристаллическую решётку
Физические свойства:
• Аммиак - это бесцветный газ с характерным резким запахом.
• Жидкий аммиак при испарении вызывает сильное охлаждение.
• Испарение жидкого аммиака используют в холодильных
установках.
• Аммиак очень хорошо растворим в воде: 1 объем воды
растворяет при комнатной температуре около 700 объёмов
аммиака.
• Водный раствор аммиака называется нашатырным спиртом
или аммиачной водой
Химические свойства:
Аммиак - активное вещество.
Взаимодействие его с другими веществами
связано либо с наличием неподелённой
электронной пары у атома азота,
либо с изменением степени окисления
атомов азота
Взаимодействие аммиака с водой
• Благодаря наличию неподелённой электронной пары у атома азота ион
водорода воды может присоединиться к атому азота по месту
неподелённой электронной пары. В результате реакции образуется
новое вещество - гидроксид аммония NH4OH. Это растворимое
основание - щёлочь. Но в отличие от щелочей, образованных
металлами, эта щёлочь образована ионом аммония
[NH4]+ и гидроксид-анионом OH-.
Как электролит, гидроксид аммония диссоциирует согласно
уравнению:
•
•
Ион аммония [NH4]+ - имеет зеряд 1+ и валентность I. Гидроксиданион OH- обусловливает раствору гидроксида аммония щелочную
среду. Поэтому раствор гидроксида аммония окрашивает
фенолфталеин в малиновый цвет.
•
Гидроксид аммония NH4OH - слабый электролит, т.к. легко
распадается на исходные аммиак и воду:
•
•
•
•
Вывод:
При взаимодействии аммиака с водой
образуется гидроксид аммония NH4OH;
Гидроксид аммония - слабая щёлочь;
Это щёлочь, т.к. в растворе гидроксида
аммония присутствуют ионы OH-, и
фенолфталеин окрашивается в
малиновый цвет;
Слабая щёлочь, т.к. распадается на
аммиак и воду
Взаимодействие аммиака с кислотами
• Благодаря наличию неподелённой электронной пары у атома
азота ион водорода молекулы кислоты может присоединиться к
атому азота молекулы аммиака по месту неподелённой
электронной пары. Причём, одна молекула аммиака может
присоединить лишь один ион водорода. При таком
взаимодействии
образуется ион аммония - [NH4]+. Ион аммония [NH4]+ - имеет
зеряд 1+ и валентность I.
•
Продукты взаимодействия аммиака с кислотами
называются соли аммония.
(соль - хлорид аммония)
(соль - сульфат аммония)
Взаимодействие аммиака с кислородом
• 1. При горении аммиака образуется азот и вода.
N-3H3+O-22=N02+H2O-2.
4NH3+3O2=2N2+6 H2O.
• 2N-3 -6e = 2N0
2O0 +4e = 2O-2
2 окисление (восстановитель)
3 восстановление (окислитель)
• 2. В присутствии катализатора (сплав платины Pt и
родия Rh) аммиак окисляется кислородом до оксида азота
(II).
N-3H3+O02=N+2O-2+H2O.
4NH3+5O2=4NO+6H2O.
2N-3 -5e = 2N+2
2O0 +4e = 2O-2
4 окисление (восстановитель)
5 восстановление (окислитель)
Применение аммиака
Лабораторный способ получения аммиака
• В лаборатории аммиак обычно получают, нагревая хлорид
аммония NH4Cl с гашеной известью Ca(OH)2.
или: 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O.
• Обратите внимание на то, что в результате реакции кроме
аммиака выделяется вода.
• В связи с этим пробирку с реакционной смесью размещают
параллельно столу и, даже немного наклоняя пробирку
отверстием вниз.
• В противном случае капельки воды попадают на разогретую
часть пробирки, и пробирка может лопнуть.
• Аммиак собирают вытеснением воздуха, держа сосуд дном
вниз, т.к. аммиак легче воздуха.
• Аммиак можно обнаружить по запаху и, поднеся влажную
фенолфталеиновую бумагу к отверстию пробирки
Задача
• Азот объёмом 56 л (н/у) прореагировал
с водородом (водород в избытке).
Массовая доля выхода аммиака
составила 50%. Рассчитайте массу
полученного аммиака.
• Дано:
• V (N2)= 56 л
• Wв (NH3)=50%
• Найти:
• mпр (NH3)-?
Решение:
Решение:
• 1. рассчитываем количество вещества азота, взятого для
реакции:
n (N2)= V (N2)/ Vm ;
n (N2)= 56л/22,4л/моль= 2, 5 моль
• 2. составляем уравнение реакции получения аммиака:
• 3H2 + N2 = 2NH3
• Из уравнения следует:
• n (NH3) = 2n(N2)
• n (NH3) = 2* 2,5 моль = 5 моль
• 3. вычисляем массу аммиака, который образуется при
количественном выходе :
• m (NH3)= NH3 * M (NH3)
• m (NH3) = 5 моль * 17 г/моль = 85 г
• 4. учитывая выход продукта, рассчитываем массу полученного
аммиака:
• mпр (NH3)= m (NH3) * Wв (NH3) / 100
• mпр (NH3)= 85 г * 50 / 100 = 42, 5 г
•
ОТВЕТ :
mпр (NH3)= 42, 5 г