Характерные реакции димеризации, внутримолекулярного окисления-восстановления


Задача 936. 
Какие из перечисленных соединений способны к реакции димеризации: a) NО2 ; б) NOC1; в) N2H4; г) N2О?
Потому что: 1) степень окисленности азота в этом соединении не максимальная; 2) азот имеет неподеленную пару электронов; 3) молекула парамагнитна.
Решение:
a) NО2. Электронное строение молекулы NО2 рассматривается как резонансный гибрид двух форм с изогнутой структурой: 

реакция димеризации

При димеризации NО2 неспаренные электроны каждой их двух молекул обобществляются, образуя слабую связь N — N. Образующийся димер N2O4 по своему электронному строению может рассматриваться как резонансный гибрид двух форм с плоской структурой: 

реакция димеризации

б) NOCl. В молекуле NOCl все три валентных неспаренных р-электрона атома азота образуют связь с атомом кислорода (две ковалентные связи) и одну связь с атомом хлора. Таким образом, в молекуле NOCl  нет неспаренных электронов и поэтому она не способна к димеризации.

в) N2H4. Структурная формула гидразина

реакция димеризации

В молекуле гидразина атомы азота имеют неподеленные пары электронов. Нет неспаренных электронов, поэтому гидразин не димеризуется.

г) N2О. На МО молекулы N2O должны разместиться 16 электрона: по  пять азота – 2s22p3 (10 от двух атомов) и шесть кислорода – 2s22p4. 10 валентных р-электронов и 6 валентных s-,электронов, участвующих в образовании N2O попарно будут находиться на не связывающих и связывающих МО, значит она диамагнитна. Так как в N2O нет неспаренных электронов, то он не способен к димеризации.

Ответ: а3


Задача 937.  
Для каких из перечисленных веществ характерны реакции внутримолекулярного окисления-восстановления: a) KNО2; б) KNO3; в) (NH4)2Cr2О7 ; г) (NH4)34? Потому что: 1) в данном веществе азот проявляет окислительно-восстановительную двойственность; 2) при разложении выделяются газообразные продукты; 3) в молекуле кроме атома азота-окислителя присутствует атом-восстановитель; 4) в молекуле кроме атома азота-восстановителя присутствует атом-окислитель.
Решение:
К реакциям внутримолекулярного окисления-восстановления относятся процессы, при которых происходит изменение степени окисления разных элементов в одном и том же веществе, т.е. в которых окислитель и восстановитель находятся в составе одной и той же молекулы

a) KNО2. Выше точки плавления при температуре 440-4420С нитрит калия разлагается по реакции:

4 KNО2 → 2K2O + 2N2 + 3O2

При этом степень окисления азота изменяется от +3 до 0, степень окисления кислорода от -2 до 0. В данном процессе в молекуле KNО2 азот – окислитель, а кислород - восстановитель, значит, для нитрита калия характерна реакция внутримолекулярного окисления-восстановления.

б) KNO3. Разлагается при 400—520 °C с образованием нитрита калия KNO2 и кислорода O2:

2KNO3 азотная кислота  2KNO2O2

При этом степень окисления азота изменяется от +5 до +3, степень окисления кислорода от -2 до 0. В данном процессе в молекуле KNО3 азот – окислитель, а кислород - восстановитель, значит, для нитрата калия характерна реакция внутримолекулярного окисления-восстановления.

 в) (NH4)2CrО7. При нагревании (NH4)2CrО7 бурно разлагается с выделением газообразного азота:

(NH4)2CrО7 азотная кислота  N + Cr2O3 + 4 H2O

При этом степень окисления хрома изменяется от +6 до +3, степень окисления азота от -3 до 0. В данном процессе в молекуле (NH4)2CrО7 азот – восстановитель, а хром - окислитель, значит, для нитрата калия характерна реакция внутримолекулярного окисления-восстановления.

 г) (NH4)34. Ортофосфат аммония разлагается с выделением NH3:

При этом изменение степеней окисления атомов не наблюдается.

(NH4)34 азотная кислота Н3PO4 + 3NH3

Реакция протекает без изменения степеней окисления атомов элементов, значит, реакция не является окислительно-восстановительной.

Ответ: а3, б3; в4.


Задача 938.  
Какова реакция среды в растворе хлорида гидроксиламиния: а) кислая; б) нейтральная; в) щелочная? Потому что: 1) в состав молекулы входит группа — ОН; 2) протекает реакция гидролиза соли; 3) азот в этом соединении четырехковалентен и не присоединяет ион водорода.
Решение:
Хлорид гидроксиламиния — неорганическое соединение, соль гидроксиламина NH2OH и соляной кислоты HCl с формулой (NH3OH)Cl. Так как хлорид гидроксиламиния соль слабого основания NH2OH и сильной кислоты HCl, то гидролиз протекает по катиону:

(NH3OH)Cl ↔ (NH3OH)+  +  Cl;

(NH3OH)+   + H2O ↔ (NH3OH)OH + H+.

В растворе соли хлорида гидроксиламиния протекает гидролиз, при котором образуется избыток ионов Н+, значит, реакция среды кислая (рН < 7).

Ответ: а2.


Задача 939.  
С какими из перечисленных веществ реагирует концентрированная азотная кислота: а) Р2О5 ; б) НС1; в) С12; г) I2; д) СаО; е) Сu; ж) А1; з) СO2 ; и) HPO3? При этом азотная кислота проявляет: 1) кислотные свойства; 2) окислительные свойства; 3) не проявляет ни тех, ни других свойств.
Решение:
Уравнения реакций взаимодействия концентрированной азотной кислоты:

а) Р2О5 + 2HNO3(конц) → 2HPO3 + N2O5;

б) НС1 + HNO3(конц) окисление

Ракция не идёт, так как концентрированная азотная кислота с соляной кислотой не реагирует.

в) 4С12 + 2HNO3(конц)  2HCl + 2NCl2 + 3O2

г) 4I2 + 2HNO3(конц)    2HI + 2NI2 + 3O2

д) СаО + 2HNO3(конц)  Ca(NO3)2 + H2O

Проябляет кислотные свойства, вступает в реакцию с основными оксидами.

е) Сu + 4HNO3(конц)  Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O

Азотная кислота проявляет свойства окислителя.

ж) А1 + HNO3(конц) окисление

Концентрированная азотная кислота с алюминием не взаимодействует, так как пассивирует металл.

з) СO2 + HNO3(конц) окисление

Азотная кислота с кислотныи оксидами не взаимодействует.

и) HPO3  + HNO3(конц) окисление

Азотная кислота с кислотами не взаимодействует.