Характеристика химических свойств азидоводорода (азотистоводородной кислоты) и его солей


Задача 891.
Какими свойствами обладает азидоводород (азотистоводородная кислота) и его соли? Можно ли получить НN3 непосредственным взаимодействием азота и водорода? Ответ мотивировать.
Решение:
Азидоводород HN3 принадлежит к числу слабых кислот (КD = 3 . 10-5).  Структурная формула HN3 имеет вид:

азидоводород

В водном растворе он диссоциирует на ионы  Н+ и  N3-:

HN3 ↔ H+ +   N3

Соли азидоводорода хорошо растворимы в воде, например, азиды щелочных металлов. Сама азотистоводородная кислота и её соли (кроме солей щелочных и щелочно-земельных металлов) являются сильными взрывчатыми веществами.

Азидоводород HN3 получают действием ортофосфорной кислоты на азид натрия NaN3, который синтезируют из амида натрия:

2NaNH2 + N2O ↔  NaN3 + NaOH + NH3;

3NaN3 + H3PO4 ↔ 3HN3 + Na3PO4.

Азидоводород можно получить из гидразина и азотистой кислоты:

N2H4 + HNO2  HN3 + 2H2O

Действием серной кислоты на азиды металлов:

H2SO4 + 2NaN3  Na2SO4 + 2HN3

Химические свойства азидоводорода:

1) Как кислота азидоводород вступает в реакцию нейтрализации с основаниями:

HN3 + NaOH  NaN3 + H2O

2) Как окислитель азидоводород вступает в реакции окисления-восстановления:

HN3 + 3HI  N2 + NH4I + I2;

3HN3 + Cu  Cu(N3)2 + N2 + NH3;

HN3 + 3HCl  NH4Cl + Cl2 + N2.

В этих реакциях азидоводород проявляет двойственную функцию как окислителя (понижат степень окисления азота до -3) и как восстановителя (повышат степень окисления азота до 0).

3) Азидоводород как восстановитель:

Восстановительные свойства азидоводорода в растворе обусловлены легкостью превращения его в молекулярный азот:

HN3 + H2 N2 + NH2OH;

10HN3 + 2KMnO4 + 3H2SO4  15N2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Азидоводород нельзя получить непосредственно из азота и водорода, так как азот и водород реагируют друг с другом с образованием аммиака.


 Задача 892.
Закончить уравнения реакций и указать функцию HN3 (кислотную, окислительную, восстановительную) в каждой из них:
а) HN3 + KMnO4 + H2SO4  N2 + MnSO4 +;
б) HN3 + 3HI  ;
в) HN3 + Cu  ;
г) HN3 + NaOH ↔ .
Решение:
а) 10HN3 + 2KMnO4 + 3H2SO4  15N2 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Азидоводород в данной реакции проявляет окислительную функцию, является восстановителем.

б) HN3 + 3HI  N2 +NH4I + I2

Азидоводород в данной реакции проявляет восстановительную функции, является окислителем.

в) 3HN3 + Cu  Cu(N3)2 + N2 + NH3

Азидоводород в данной реакции проявляет восстановительную функции, является окислителем .

г) HN3 + NaOH  NaN3 + H2O

В данной реакции азидоводород проявляет свойства кислоты.


Задача 893. 
Вычислить рН 0,1 н. раствора NaN3 и степень гидролиза соли.
Решение:
NaN3 – соль сильного основания и слабой кислоты гидролизуется по аниону:

 N3-  + H2O ↔ HN3 + OH

Избыток ионов ОН, образующихся при гидролизе соли, придаёт раствору щелочную среду, рН > 7.

Рассчитаем степень гидролиза NaN3:

азидоводород

Находим рН раствора:

[OH] = h . CM = (1,96 . 10-6) . 10-1 = 1,96 . 10-5.

рОН = -lg[OH = -lg1,96 . 10-6 = 6 – lg1,96 = 6 – 0,29 = 5,71

рН = 14 – рОН = 14 – 5,71 = 8,29.

Ответ: 8,29; 1,96 . 10-6.


Задача 894. 
Закончить уравнения реакций:

а) N2H4 . H2SO4 + KMnO4 + H2SO4  ↔ N2

б) N2H4 + HgCl2 N2 + Hg2Cl2

Какова функция гидразина в этих реакциях?
Решение:

а) 5N2H4 . H2SO4 + 4KMnO4 + H2SO4    5N2↑ + 4MnSO4 + 2K2SO4 + 16H2O;

б) N2H4 + 4HgCl2   N2↑ + 2Hg2Cl2 + 4HCl.

В обеих реакциях гидразин проявляет свойства восстановителя, изменяя степень окисления от -2 до 0.