Тема 10 АЗОТ, ФОСФОР, СЕРА

Азот является типичным неметаллом. В виде простого вещества он состоит из молекулы азота N₂. В химии азота молекула N₂ играет особую роль, которая объясняется ее исключительной устойчивостью: энергия связи между атомами азота составляет 945,3 кДж/моль. Почти все другие соединения азота в обычных условиях термодинамически неустойчивы и могут самопроизвольно разлагаться с выделением N₂. Молекулы :N ≡ N: имеют симметричное распределение электронной плотности и не обладают электрическими дипольными моментами, между ними действуют слабые дисперсионные силы, что является причиной очень низких температур кипения (–196°С) и плавления (–210°С) азота, а также малой растворимости в воде и других веществах.

Фосфор – неметалл. В отличие от азота он значительно активнее. В свободном состоянии фосфор существует во многих аллотропных модификациях. Из них термодинамически наиболее устойчивой и химически наименее активной является черный фосфор, имеющий слоистую структуру.

Сера образует молекулы с четным числом атомов – S₂, S₄, S₆, S₈. При обычных условиях устойчива молекула S₈. Из таких молекул, связанных силами Ван-дер-Ваальса, построены две аллотропные кристаллические модификации серы: ромбическая, устойчивая при обычной температуре, и моноклинная, устойчивая при температуре выше 95,5°С. Энергия одинарной σ-связи S–S равна ~ 213 кДж/моль. Энергия связей с электроотрицательными элементами и водородом, а также многими металлами заметно выше. Это, а также способность серы довольно легко изменять свою степень окисления и состав своих молекул, делает серу химически активным элементом. При обычных температурах сера быстро реагирует с фтором и медленно со многими металлами. В кислороде она горит ярким голубым пламенем. Взаимодействие серы с хлором, бромом и с большинством металлов происходит при нагревании. Сера не реагирует только с азотом, йодом и благородными металлами.

Вариант 1

1. Изобразите строение молекулы азота по методу ВС, укажите типы связей между атомами.

2. HNO₃ + Fe

разб.

3. KMnO₄ + Na₂SO₃ + HCl

4. Ca₃(PO₄)₂ + 3H₂SO₄

Вариант 2

1. Изобразите строение молекулы азота по методу МО и подсчитайте по общей формуле число валентных связей. Совпадают ли ковалентность и степень окисления азота в этой молекуле?

2. H₂SO₄ + C

3. KOH + H₃PO₄

Вариант 3

1. Приведите формулы простых веществ азота, фосфора, серы (в кристаллическом со­стоянии). В чем особенности пластической серы?

2. HNO₃ + S

3. Ca₃(PO₄)₂ + C + SiO₂

4. Al₂O₃ + H₂SO₄

Вариант 4

1. Приведите формулы водородных соединений азота, фосфора и серы. Молекула какого из них является наиболее полярной?

2. Cu + H₂SO₄

конц.

3. KMnO₄ + NaNO₂ + H₂SO₄

4. NH₄OH + H₃PO₄

Вариант 5

1. Назовите аллотропические видоизменения фосфора и опишите коротко их свойства.

2. HNO₃ + Zn

разб.

3. KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄

4. Ca₃(PO₄)₂ + H₃PO₄

Вариант 6

1. Укажите тип гибридизации атомных орбиталей азота в молекуле аммиака. Какова геометрия молекулы NH₃? Сделайте рисунок и дайте пояснения.

2. HNO₃ + Ag

конц.

3. KMnO₄ + Na₂SO₃ + H₂O

4. P₂O₅ + H₂O

Вариант 7

1. Напишите формулы нитрида магния, фосфида цинка и сульфида аммония. Определите степени окисления азота, фосфора и серы в этих соединениях.

2. NH₃ + O₂ ^{катализатор}

3. K₂Cr₂O₇ + Na₂SO₃ + HCl

4. CaO + H₃PO₄

Вариант 8

1. Приведите уравнение реакции синтеза аммиака (∆H < 0) и проанализируйте этот обратимый процесс по принципу Ле-Шателье.

2. HNO₃ + Cu

3. SO₂ + NO₂ + H₂O

4. K₂O + H₃PO₄

Вариант 9

1. В чем состоят принцип и химизм получения фосфорной кислоты экстракционным и термическим способами? Какой метод позволит получить более чистую кислоту?

2. HNO₃ + Zn

разб.

3. KMnO₄ + H₂S + H₂SO₄

Вариант 10

1. Каков химизм получения серной кислоты из сернистого газа камерным (нитрозным) способом? Какое вещество является в этом процессе катализатором? Укажите тип катализа.

2. HNO₃ + Cu

конц.

3. K₂O + H₃PO₄

Вариант 11

1. Каков химизм получения серной кислоты из сернистого газа контактным способом? Какие катализаторы применяют для этого процесса? Укажите тип катализа.

2. HNO₃ + P

3. Ca (OH)₂ + H₃PO₄

Вариант 12

1. Приведите формулы фосфорита, преципитата и двойного суперфосфата. Какие из этих удобрений можно применить только на кислых почвах? Почему?

2. HNO₃ + Ag

конц.

3. KMnO₄ + Na₂SO₃ + KOH

Вариант 13

1. Приведите уравнение реакции окисления сернистого газа в серный ангидрид (∆H < O) и проанализируйте этот процесс по Ле-Шателье.

2. NO₂ + O₂ + H₂O

3. MgO + H₃PO₄

Вариант 14

1. Приведите формулы и названия соединений серы, используемых в качестве консер­вантов плодов, овощей, влажных кормов.

2. KMnO₄ + NaNO₂ + H₂O

3. H₂SO₄ + C

конц.

4. KOH + H₃PO₄