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 (К_D = 3 ^. 10^-5).  Структурная формула HN₃ имеет вид:

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 + H₂O ↔ 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:

Находим рН раствора:

[OH^–] = h ^. C_M =
= (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 + 4HgC_l2  ↔ N₂↑ + 2Hg2Cl₂ + 4HCl.

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

---