Оксид азота 5 разлагается по уравнению зависимость концентрации реагента от времени (7 видео)

Оксид азота V: получение и химические свойства

Оксиды азота	Цвет	Фаза	Характер оксида
N₂O Оксид азота (I), закись азота, «веселящий газ»	бесцветный	газ	несолеобразующий
NO Оксид азота (II), закись азота, «веселящий газ»	бесцветный	газ	несолеобразующий
N₂O₃ Оксид азота (III), азотистый ангидрид	синий	жидкость	кислотный
NO₂ Оксид азота (IV), диоксид азота, «лисий хвост»	бурый	газ	кислотный (соответствуют две кислоты)
N₂O₅ Оксид азота (V), азотный ангидрид	бесцветный	твердый	кислотный

N₂O₅ – оксид азота (V), ангидрид азотной кислоты – кислотный оксид.

Содержание

Получение оксида азота (V)
Химические свойства оксида азота (V)
Оксид азота 5 разлагается по уравнению зависимость концентрации реагента от времени
Строение и свойства оксидов азота
📸 Видео

Видео:Влияние концентрации на скорость химических реакций. 10 класс.Скачать

Получение оксида азота (V)

1. Получить оксид азота (V) можно окислением диоксида азота :

2. Еще один способ получения оксида азота (V) – обезвоживание азотной кислоты сильным водоотнимающим веществом, оксидом фосфора (V) :

Видео:Зависимость скорости реакции от концентрации реагентовСкачать

Химические свойства оксида азота (V)

1. При растворении в воде оксид азота (V) образует азотную кислоту:

2. Оксид азота (V), как типичный кислотный оксид, взаимодействует с основаниями и основными оксидами с образованием солей-нитратов.

Например , оксид азота (V) реагирует с гидроксидом натрия:

Еще пример : оксид азота (V) реагирует с оксидом кальция:

3. За счет азота со степенью окисления +5 оксид азота (V) – сильный окислитель .

Например , он окисляет серу:

4. Оксид азота (V) легко разлагается при нагревании (со взрывом):

Видео:Задачи на скорость реакции в зависимости от концентрации реагентовСкачать

Оксид азота 5 разлагается по уравнению зависимость концентрации реагента от времени

Общий метод определения порядка реакции основан на законе действующих масс:

. (3.1)

Представим, что вещество B находится в большом избытке, и его концентрация мало меняется в ходе реакции. Тогда порядок реакции по веществу A можно определить, измерив скорость реакции при двух концентрациях A. Записывая уравнение (3.1) для двух моментов времени в логарифмической форме и вычитая одно выражение из другого, найдем порядок x:

В случае, если имеется больше двух экспериментальных точек, можно записать кинетические данные в координатах lnw — ln[A] и представить их в линейном виде с помощью метода наименьших квадратов. Тогда порядок реакции x будет равен тангенсу угла наклона прямой.

Если реакция имеет целый порядок, то для определения порядка используют различные частные методы. Метод подстановки заключается в том, что кинетические данные представляют в виде

где функция f соответствует решению кинетического уравнения для одного из целых порядков. Если величина k, определенная таким образом, будет постоянной, то мы угадали, т.е. выбрали верный порядок. Если k будет изменяться со временем, то надо выбрать функцию f, соответствующую другому порядку.

Другой способ определения целого порядка заключается в измерении зависимости времени протекания реакции от начальной концентрации. Из решения (2.1) кинетического уравнения для реакции n-го порядка следует, что время t _x, за которое степень превращения достигнет x, обратно пропорционально (n-1)-й степени начальной концентрации (см. также (2.2)):

Измеряя время превращения t _x при двух начальных концентрациях, можно определить порядок n по формуле:

Отметим, что разные начальные концентрации можно выбирать на одной и той же кинетической кривой.

Пример 3-1. В некоторой реакции целого порядка nA B концентрация исходного вещества 0.5 моль/л была достигнута за 4 мин при начальной концентрации 1 моль/л и за 5 мин при начальной концентрации 2 моль/л. Установите порядок реакции.

Решение. Из первого опыта следует, что период полураспада вещества при начальной концентрации 1 моль/л равен 4 мин. Во втором опыте при начальной концентрации 2 моль/л период полураспада равен 1 мин (от 2 моль/л до 0.5 моль/л — за 5 мин, из них от 1 моль/л до 0.5 моль/л — 4 мин, следовательно на превращение от 2 моль/л до 1 моль/л потребовалась 1 мин).

Таким образом, при увеличении начальной концентрации в 2 раза период полураспада уменьшился в 4 = 2 n-1 раза, следовательно порядок реакции n = 3.

Пример 3-2. Кинетика реакции первого порядка, в которой происходило образование кислоты, изучалась путем отбора проб реакционной смеси и их титрования одним и тем же раствором щелочи. Объемы щелочи, которые пошли на титрование:

Время, мин

Объем, мл

Докажите, что реакция имеет первый порядок. Рассчитайте период полураспада.

Решение. Запишем решение кинетического уравнения для реакции первого порядка в виде:

где a = x= 29.7 мл.

Время, мин

k, мин -1

0.0348

0.0347

В течение реакции величина k остается постоянной, что и доказывает первый порядок.

Период полураспада равен

мин.

Пример 3-3. Реакция омыления метилацетата при 298 К описывается уравнением:

Для этой реакции получены следующие кинетические данные:

Время, мин

с_NaOH, ммоль/л

Исходные концентрации щелочи и эфира одинаковы и равны 0.01 моль/л. Определите порядок реакции и константу скорости.

Решение. Запишем кинетические данные в координатах lnw-lnс_NaOH, причем скорость реакции определим через конечные изменения концентраций и времени:

(Концентрацию вещества иногда обозначают не квадратными скобками, а буквой c). По этой приближенной формуле скорость лучше определять в середине временного интервала: t = (t₁ + t₂)/2. Концентрацию в этот момент времени определим как полусумму значений на границах интервала: c = (c₁ + c₂)/2. Сведем полученные данные в таблицу (учтем, что c_NaOH = 10 ммоль/л при t = 0):

Видео:Скорость химических реакций. 9 класс.Скачать

Строение и свойства оксидов азота

Задача 898.
Описать химические свойства N₂О и NO. К какому классу оксидов относятся эти соединения?
Решение:
а) Химические свойства N₂O:
1) При нагревании выше 500 0 С оксид азота (I) разлагается на азот и кислород:

2) Оксид азота (I) – сильный окислитель. Реакции N₂O с аммиаком и водородом могут сопровождаться взрывом:

В водном растворе N₂O взаимодействует с катионом Sn 2+ , восстанавливаясь до NH₂OH, а раствор SO₂ в воде восстанавливает N₂O до N₂:

б) Химические свойства NO. В NO атом азота находится в своей промежуточной степени окисления +2, поэтому для него характерна окислительно-восстановительная двойственность. Под действием сильных окислителей он окисляется, а в присутствии сильных восстановителей – восстанавливается.

1) NO как восстановитель:

2) NO как окислитель:

3) При взаимодействии NO с щелочными металлами образуется нитроксил-ион NO – , который является электронным аналогом молекулы О₂ и имеет кратность связи 2:

NO + Na ↔ Na + + NO –

Нитроксил-ион играет роль промежуточного соединения в обратимых процессах нитрификации. Он димеризуется с образованием гипонитрит-иона:

4) Молекула NO относительно легко теряет электрон, превращаясь в прочный катион нитрозила NO+, изоэлектронный молекулам N₂ и СО. Этот катион образует соли нитрозила:

NOF + BF₃ ↔ [BF₄] –
Тетрафторо-
борат (III) нитрозила

В водных растворах соли нитрозила гидролизуются:

Монооксид азота может быть лигандом в комплексных соединениях. Как лиганд NO называют «нитрозил». Например, [Fe(NO)₄] – тетранитрозилжелезо, [Fe(H₂O)₅NO]Cl₂ – хлорид нитрозилпентаакважелеза(II), K₂[Fe(NO)(CN)₅] – пентацианонитрозилферрат(III).

Оксиды N₂O и NO – не солеобразующие сосуды. Они не взаимодействуют с водой, растворами кислот и оснований.

Задача 899.
Что представляет собой бурый газ, выделяющийся при действии концентрированной азотной кислоты на металлы? Из каких молекул он состоит? Почему его окраска усиливается при повышении температуры и ослабляется при ее понижении? Будет ли этот газ подчиняться закону Бойля — Мариотта, если подвергать его сжатию при постоянной температуре? Составить уравнения реакций, происходящих при растворении этого газа в воде и в растворе щелочи.
Решение:
При действии на металлы концентрированной азотной кислотой выделяется оксид азота (IV) NO₂ – бурый очень токсичный газ:

Молекула NO₂ нелинейная:

Угол ONO равен 134,1 0

Её неспаренный электрон находится на связывающей орбитали. Благодаря этому при повышении давления и понижении температуры NO₂ переходит в бесцветный димер:

При температуре от -11,2 0 С до 140 0 С бурый газ состоит из молекул NO₂ и N₂O₄, которые в интервале этих температур находятся в равновесии друг с другом:

При повышении температуры до 140 0 С окраска бурого газа усиливается до почти чёрной. Это объясняется тем, что при нагревании равновесие в системе
N₂O₄ —2NO₂ сместится в сторону образования NO₂, т. е. при нагревании идёт диссоциация молекул N₂O₄ до образования в системе преимущественно молекул NO₂, которые и придают тёмно-бурую окраску. Наоборот, при охлаждении в системе N₂O₄ —2NO₂ происходит преимущественно димеризация молекул NO₂ с образованием молекул N₂O₄, что и приводит к ослаблению окраски бурого газа.

Если мы будем повышать температуру системы больше 140 о С, то начнётся диссоциация молекул NO₂ на NO и О₂ (2NO₂ ↔ 2NO + О₂) и газ будет обесцвечиваться.

Если же бурый газ подвергнуть сжатию при постоянной температуре, то равновесие в системе N₂O₄ ↔ 2NO₂, согласно принципу Ле Шателье, сместится влево, в сторону уменьшения числа газообразных веществ (в сторону уменьшения объёма в системе). При этом объём системы уменьшится, окраска будет становиться светлее.

Задача 900.
Почему молекула NO₂ легко димеризуется, а для SO₂ подобный процесс не характерен?
Решение:
Молекула NO₂ нелинейная, имеет угловую форму с sp 2 -гибридизацией орбиталей атома азота:

Угол ONO равен 134,1 0

угол ONO = 135 0

₂ОN . + . NO₂ ↔ 2ОN—NO₂

Молекула N₂O₄ плоская. Таким образом, связь между двумя молекулами NO₂ происходит за счёт объединения неспаренных электронов атомов азота обеих молекул.

Молекула SO₂ имеет также как молекула NO₂ угловую форму с sp 2 -гибридизацией орбиталей атома серы: