Тема 9

Элементы 15 группы: азот и фосфор

Что проверяют по спецификации:

Азот, аммиак, соли аммонияАзотная кислота и нитратыФосфор и его соединенияМинеральные удобрения

Суть за минуту

Азот — малоактивный газ с прочной тройной связью, но его соединения очень важны: аммиак, азотная кислота, нитраты, удобрения. Аммиак получают синтезом из азота и водорода на катализаторе. Азотная кислота — сильный окислитель, с металлами водород не выделяет. Фосфор существует в виде белой и красной модификаций, его соединения — основа фосфорных удобрений.

Главные формулы

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3
Синтез аммиака: Fe-катализатор, 450–500 °C, высокое давление
NH4+ + OH− → NH3↑ + H2O
Качественная реакция на ион аммония
Cu + 4HNO3(конц) → Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O
Концентрированная азотная кислота с медью
3Cu + 8HNO3(разб) → 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4H2O
Разбавленная азотная кислота с медью

Понятия и термины

Разложение нитратов
До Mg: нитрит + O2; от Mg до Cu: оксид + NO2 + O2; после Cu: металл + NO2 + O2
Пассивация
Конц. HNO3 на холоде не реагирует с Fe, Al, Cr
Белый фосфор
Ядовит, светится в темноте, хранят под водой
Суперфосфат
Ca(H2PO4)2 — фосфорное удобрение

Разбор темы

Азот и аммиак

N2 малоактивен из-за прочной тройной связи N≡N.

Аммиак — газ с резким запахом, хорошо растворим в воде, раствор имеет щелочную среду. Влажная лакмусовая бумажка синеет.

Соли аммония при нагревании со щёлочью выделяют аммиак.

Азотная кислота и фосфор

HNO3 разлагается на свету: 4HNO3 → 4NO2 + O2 + 2H2O (поэтому желтеет).

Чем активнее металл и разбавленнее кислота, тем глубже восстанавливается азот: NO2 → NO → N2O → N2 → NH4NO3.

Фосфор: 4P + 5O2 → 2P2O5, P2O5 + 3H2O → 2H3PO4. Удобрения: суперфосфат, аммофос.

Примеры задач с решением

Задача 1Найдите массовую долю азота в аммиачной селитре NH4NO3.
  1. M(NH4NO3) = 14 + 4 + 14 + 48 = 80 г/моль.
  2. В формуле 2 атома азота: 28 г/моль.
  3. ω(N) = 28 / 80 · 100% = 35%.
Ответ 35%
Задача 2Из 11,2 л N2 (н. у.) и избытка водорода получили аммиак с выходом 20%. Найдите массу аммиака.
  1. n(N2) = 11,2 / 22,4 = 0,5 моль.
  2. Теоретически n(NH3) = 2 · 0,5 = 1 моль.
  3. Практически 1 · 0,2 = 0,2 моль.
  4. m = 0,2 · 17 = 3,4 г.
Ответ 3,4 г NH3

Частые ловушки на ЕНТ

  • HNO3 с металлами не выделяет водород.
  • NaNO3 при нагревании даёт NaNO2 и O2, а не NO2.
  • Белый фосфор ядовит и самовоспламеняется, красный — нет.

Запомнить

Нитраты: «до магния — нитрит, до меди — оксид, после меди — металл».

Проверь себя

1. Продукты разложения NaNO3:
  1. Na2O + NO2 + O2
  2. NaNO2 + O2
  3. Na + NO2 + O2
  4. NaN3 + O2
Показать ответ

NaNO2 + O2 Натрий активнее магния.

2. Качественный реагент на ион NH4+:
  1. AgNO3
  2. Щёлочь при нагревании
  3. BaCl2
  4. Крахмал
Показать ответ

Щёлочь при нагревании Выделяется аммиак с резким запахом.

3. Какой металл пассивирует концентрированная HNO3 на холоде?
  1. Cu
  2. Ag
  3. Fe
  4. Zn
Показать ответ

Fe Fe, Al, Cr пассивируются.

Связанные темы

4. Кинетика. Химическое равновесие10. Элементы 16 группы. Производство серной кислоты16. Азотсодержащие органические соединения

Узнай свой уровень: бесплатная диагностика ЕНТ