Лабораторна робота №2

Тема: Хімічні властивості сполук нітрогену: гідроксиду амонію, розбавленого та концентрованого розчинів в нітратної кислоти, солей амонію

Мета: Ознайомитись з хімічними властивостями гідроксиду амонію, взаємодією його з індикаторами та кислотами, якісною реакцією на йони амонію, взаємодією іх з кислотами, з іншими солями, термічним розкладом, хімічними властивостями розбавленої та концентрованої нітратної кислоти.

Для роботи необхідні:

реактиви: водний розчин амоніаку (гідроксид амонію) NH₄ОН, нітратна кислота HNO₃ (концентрована і розбавлена (1:1)), мідь Cu (металічні ошурки або шматочки мідного дроту), фенофталеїн, натрій гідроксид, солі амонію: амоній сульфат (NH₄)₂ SО₄, амоній нітрат NH₄NО₃, (NH₄)₂CО₃ амоній карбонат, барій хлорид ВаС1₂, індикатор метилоранж.

обладнання і хімічний посуд: пальник, пробірки, газовідвідна трубка, лакмусовий папірець.

Теоретичні відомості:

Азот зустрічається в природі як в вільному стані (на його долю приходиться 78% об'єму повітря), так і в зв'язаному стані (в вигляді мінералів, в грунті в вигліді нітратів, як складовий елемент біологічно активних речовин білків, нуклеїнових кислот, АТФ).

Азот - газ без кольору та запаху, при звичайних умовах малоактивна речовина. При високих температурах і тиску, в присутності каталізатору азот реагує з воднем, утворюючи амоніак:

N₂ + 3Н₂ → 2NH₃

Розчин амоніаку у воді називають аміачною водою або нашатирним спиртом. При розчиненні амоніаку у воді відбувається утворення гідроксиду амонію, а при нагріванні реакція іде в зворотному напрямку з утворення води і амоніаку

NH₃ + Н₂O → NH₄ ОН → NH₄⁺ + ОН^-

Термічна дисоціація Електролітична дисоціація

Гідроксид амонію має всі властивості основ: змінює забарвлення індикаторів взаємодіє з кислотами і кислотними оксидами:

2 NH₄ОН + Н₂ SО₄ → (NH₄)₂ SО₄ + 2Н₂O

2 NH₄ОН + СО₂ → (NH₄)₂ CО₃ + 2Н₂O

Амоніак легко взаємодіє з кислотами, утворюючи солі амонію

NH₃ + НCl → NH₄ Cl

Всі солі амонію тверді кристалічні речовини і добре розчинні у воді. Солі амонію мають загальні властивості всіх солей і деякі специфічні.

Загальні: сильні електроліти, дисоціюють на йони амонію та кислотного залишку взаємодіють з кислотами, з іншими солями.

Специфічні:

При високій температурі розкладаються:

NH₄ Cl → NH₃ ↑ + НСl ↑

Реагують з лугами:

NH₄ Cl + NаОН → NаСІ + NH₃ ↑ + Н₂O

Цю реакцію використовують для розпізнавання солей амонію. Над пробіркою, де відбувається реакція, тримають змочений водою лакмусовий папірець, який стає синім в результаті виділення амоніаку.

Найбільш практичне застосування із сполук азоту мають нітратна кислота та солі нітратної кислоти - нітрати, які мають загальну назву - селітри і використовуються як добрива.

Нітратна кислота | являє собою прозору рідину (при зберіганні жовтіє внаслідок часткового розкладу кислоти і утворення бурого газу), добре розчинну у воді в різних співвідношеннях. Нітратна кислота - сильний окисник і ії реакції з металами мають деякі специфічні риси: при взаємодії виділяється не водень, а сполуки азоту в різній ступені окиснення: NO, NO₂, N₂O₃, N₂, NH₃ в залежності від концентрації кислоти та активності металів.

Характерними являються реакції концентрованої та розбавленої нітратної кислоти з міддю.

При взаємодії нітратної кислоти з міддю виділяється бурий газ NО₂:

Cu + 4 HNO₃ → Cu (NO₃)₂ + 2 NO₂ ↑ + + Н₂O

При взаємодії розбавленої нітратної кислоти з міддю виділяється безбарвний газ NО:

3Cu + 8 HNO₃ → 3 Cu (NO₃)₂ + 2 NO ↑ + + 4 Н₂O

Хід роботи.

Дослід 1. Властивості гідроксиду амонію NH₄ОН

В дві пробірки налийте водний розчин амоніаку NH₄ОН . В одну пробірку опустіть лакмусовий папірець, а в іншу додайте декілька крапель розчину індикатора фенолфталеїну, а потім розбавленого розчину соляної кислоти.

Що спостерігається в двох пробірках? Як змінюється відповідно колір індикаторів? Про які властивості водного розчину амоніаку свідчить його дія на індикатори? Складіть рівняння відповідних • реакцій в молекулярному, йонному та скороченому йонному вигляді.

Дослід 2. Якісна реакція на йони амонію.

В одну пробірку помістіть трохи кристалічного амоній сульфату (NH₄)₂SO₄ а в іншу амоній нітрату NH₄NO₃. В дві пробірки налийте по 2 мл розчину натрій гідроксиду і суміш нагрійте. В струмінь газу, що виділяється, помстіть лакмусовий папірець, передчасно змочений дистильованою водою.

Як змінюється забарвлення індикатора? Який газ виділяється в двох пробірках? Напишіть рівняння відповідних реакцій.

Дослід 3. Хімічні властивості солей амонію.

а) Термічний розклад солей амонію В пробірку внесіть мікрошпателем сухого амоній хлориду і наїрійте. На виході із пробірки помістіть лакмусовий папірець, передчасно змочений дистильованою водою.

Як змінюється забарвлення лакмусового папірця? Розгляньте білий наліт що зв'явився на стінках пробірки, який його хімічний склад? Напишіть рівняння реакції, які відповідають хімічним перетворенням в даному досліді?

б) Взаємодія солей амонію з кислотами

В пробірку внесіть сухого амоній карбонату і додайте 2-3 мл розчину хлоридної (соляної) кислоти.

Що спостерігаєте в результаті реакції? Який газ виділяється? На який йон являється ця реакція якісною? Напишіть рівняння реакцій в молекулярному, йонному та скроченому йонному вигляді.

в) Взаємодія солей амонію з іншими солями До 1-2 мл розчину амоній сульфату прилийте 1-2 мл барій хлориду.

Які зміни відбуваються в результаті реакції? Що являє собою осад? Поясніть, чому ця реакція йонного обміну відбувається тільки в одному напрямку і не являється зворотною? Напишіть рівняння реакцій в молекулярному, йонному та скороченому йонному вигляді.

Дослід 4. Хімічні властивості розбавленої та концентрованої нітратної кислоти

В дві пробірки помістіть трохи мідних ошурків або шматочків мідного дроту, в одну влийте 1-2 мл розбавленої нітратної кислоти (1:1), а в іншу 1-2 мл концентрованої нітратної кислоти.

Які зміни відбуваються в результаті реакцій в двох пробірках? Чим схожі і чим відрізняються ці реакції? Якого кольору виділяється газ при взаємодії з концентрованою нітратною кислотою? Розгляньте розчин, який утворився в результаті реакцій в двох пробірках? Якого він став кольору? Поясніть ,чому? Являється ця реакція окисно-відаовною? Якщо да, то напишіть цю реакцію, складіть електронний баланс і визначте, що являється окисником, а що відновником.

Контрольні запитання:

1. Дайте характеристику азоту за його положенням в Періодичній системі Д.І.Мендєдєєва.

2. Які особливості електронної будови молекули амоніаку і як це впливає на його хімічні властивості?

3. Яка формула нашатирного спирту, які він проявляє хімічні властивості?

4. Приведіть приклади солей амонію, складіть формули амоній хлориду, амоній сульфату, амоній гідрогенфосфату, амоній дигідрогенфосфату.

5. Охарактеризувати загальні властивості солей амонію, підтвердити це рівняннями реакцій.

6. Які специфічні властивості солей амонію?

7. За допомогою якої реакції можна розпізнавати йони амонію?

8. Які хімічні властивості має нітратна кислота?

9. Які йони утворюються при дисоціації нітратної кислоти?

10. В чому полягають відмінності в реакціях концентрованої і розбавленої нітратної кислоти з міддю?

11. Яке практичне застосування мають сполуки азоту і нітратної кислоти?