Как из nh3 получить nh4oh уравнение

Аммиак: получение и свойства

Аммиак

Строение молекулы и физические свойства

В молекуле аммиака NH₃ атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:

Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :

У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:

Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Химические свойства аммиака

1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:

Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.

2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.

Например , аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):

Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:

Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.

В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.

3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов , образуя нерастворимые гидроксиды.

Например , водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):

4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.

Например , хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):

Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:

5. Аммиак горит на воздухе , образуя азот и воду:

Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:

6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием . С металлами реагирует только жидкий аммиак.

Например , жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:

Также возможно образование Na₂NH, Na₃N.

При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:

2NH₃ + 2Al → 2AlN + 3H₂

7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.

Например , аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:

Оксиды металлов , которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак:

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Как из nh3 получить nh4oh уравнение

Урок посвящен изучению темы «Аммиак». Вы узнаете о свойствах соединений азота, в которых он проявляет степень окисления -3, в какие химические реакции и при каких условиях вступает аммиак.

Аммиак был впервые выделен в чистом виде Дж. Пристли в 1774 году, который назвал его «щелочной воздух» (англ. alkaline air). Через одиннадцать лет, в 1785 году К. Бертолле установил точный химический состав аммиака. С того времени в мире начались исследования по получению аммиака из азота и водорода.

Аммиак (в европейских языках его название звучит как «аммониак») своим названием обязан оазису Аммона в Северной Африке, расположенному на перекрестке караванных путей. В жарком климате мочевина (NH₂)₂CO, содержащаяся в продуктах жизнедеятельности животных, разлагается особенно быстро. Одним из продуктов разложения и является аммиак. По другим сведениям, аммиак получил своё название от древнеегипетского слова амониан. Так называли людей, поклоняющихся богу Амону. Они во время своих ритуальных обрядов нюхали нашатырь NH₄Cl, который при нагревании испаряет аммиак.

I. Строение молекулы аммиака

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине. Три неспаренных p-электрона атома азота участвуют в образовании полярных ковалентных связей с 1s-электронами трёх атомов водорода (связи N−H), четвёртая пара внешних электронов является неподелённой, она может образовать донорно-акцепторную связь с ионом водорода, образуя ион аммония NH₄ + .

Вид химической связи: ковалентная полярная, три одинарные σ — сигма связи N-H.

II. Физические свойства аммиака

При нормальных условиях — бесцветный газ с резким характерным запахом (запах нашатырного спирта), почти вдвое легче воздуха, ядовит. По физиологическому действию на организм относится к группе веществ удушающего и нейротропного действия, способных при ингаляционном поражении вызвать токсический отёк лёгких и тяжёлое поражение нервной системы. Пары аммиака сильно раздражают слизистые оболочки глаз и органов дыхания, а также кожные покровы. Это мы и воспринимаем как резкий запах. Пары аммиака вызывают обильное слезотечение, боль в глазах, химический ожог конъюктивы и роговицы, потерю зрения, приступы кашля, покраснение и зуд кожи. Растворимость NH₃ в воде чрезвычайно велика — около 1200 объёмов (при 0 °C) или 700 объёмов (при 20 °C) в объёме воды.

III. Получение аммиака

В лаборатории

В промышленности

Для получения аммиака в лаборатории используют действие сильных щелочей на соли аммония:

Внимание! Гидроксид аммония неустойчивое основание, разлагается: NH₄OH ↔ NH₃↑ + H₂O

При получении аммиака держите пробирку — приёмник дном кверху, так как аммиак легче воздуха:

Промышленный способ получения аммиака основан на прямом взаимодействии водорода и азота:

• катализатор – пористое железо
• температура – 450 – 500 ˚С
• давление – 25 – 30 МПа

Это так называемый процесс Габера (немецкий физик, разработал физико-химические основы метода)

IV. Химические свойства аммиака

Для аммиака характерны реакции:

1. C изменением степени окисления атома азота (реакции окисления)
2. Без изменения степени окисления атома азота (присоединение)

1. Реакции с изменением степени окисления атома азота (реакции окисления)

NH₃ – сильный восстановитель

• Взаимодействие с кислородом

2. Каталитическое окисление амииака (катализатор Pt – Rh, температура)

• Взаимодействие с оксидами металлов

• Взаимодействие с сильными окислителями

• Аммиак – непрочное соединение, при нагревании разлагается

2. Реакции без изменения степени окисления атома азота (присоединение —Образование иона аммония NH₄ + по донорно-акцепторному механизму)

Видео — эксперимент: “Качественная реакция на аммиак”

Видео — эксперимент: «Фонтан»

Видео — эксперимент: «Растворение аммиака в воде»

V. Применение аммиака

По объемам производства аммиак занимает одно из первых мест; ежегодно во всем мире получают около 100 миллионов тонн этого соединения. Аммиак выпускается в жидком виде или в виде водного раствора – аммиачной воды, которая обычно содержит 25% NH₃. Огромные количества аммиака далее используются для получения азотной кислоты, которая идет на производство удобрений и множества других продуктов. Аммиачную воду применяют также непосредственно в виде удобрения, а иногда поля поливают из цистерн непосредственно жидким аммиаком. Из аммиака получают различные соли аммония, мочевину, уротропин. Его применяют также в качестве дешевого хладагента в промышленных холодильных установках.

Аммиак используется также для получения синтетических волокон, например, найлона и капрона. В легкой промышленности он используется при очистке и крашении хлопка, шерсти и шелка. В нефтехимической промышленности аммиак используют для нейтрализации кислотных отходов, а в производстве природного каучука аммиак помогает сохранить латекс в процессе его перевозки от плантации до завода. Аммиак используется также при производстве соды по методу Сольве. В сталелитейной промышленности аммиак используют для азотирования – насыщения поверхностных слоев стали азотом, что значительно увеличивает ее твердость.

Медики используют водные растворы аммиака (нашатырный спирт) в повседневной практике: ватка, смоченная в нашатырном спирте, выводит человека из обморочного состояния. Для человека аммиак в такой дозе не опасен.

VI. Соли аммония

1. Составление формул солей аммония

Соли аммония — это сложные вещества, в состав которых входят ионы аммония NH4+, соединённые с кислотными остатками.

2. Физические свойства

Кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

3. Получение

1 способ: Аммиак + кислота: NH3 + HNO3 → NH4NO3

2 способ: Аммиачная вода + кислота: 2NH4OH + H2SO4 → (NH4)2SO4+ 2Н2O

4. Химические свойства

Общие свойства

1. Сильные электролиты (диссоциируют в водных растворах полностью)

NH4Cl → NH4 + + Cl —

2. Взаимодействие с кислотами (реакция обмена)

(NH4)2CO3 + 2НCl → 2NH4Cl + Н2O + CO2­

2NH4 + + CO3 2- + 2H + + 2Cl — → 2NH4 + + 2Cl — + Н2O + CO2­

CO3 2- + 2H + → Н2O + CO2­

Взаимодействие с солями (реакция обмена)

(NH4)2SO4 + Ba(NO3)2 → BaSO4↓ + 2NH4NO3

2NH4 + + SO4 2- + Ba 2+ + 2NO3 — → BaSO4↓ + 2NH4 + + 2NO3 —

Ba 2+ + SO4 2- → BaSO4↓

Спецефические свойства

1. Разложение при нагревании

a) если кислота летучая: NH4Cl → NH3­ + HCl­ (при нагревании)

NH4HCO3 → NH3­ + Н2O­ + CO2­

б) если анион проявляет окислительные свойства: NH4NO3 → N2O­ + 2Н2O­ (при нагревании)

(NH4)2Cr2O7 → N2­ + Cr2O3 + 4Н2O­ (при нагревании)

2. Качественная реакция на NH4 + — ион аммония

При нагревании со щелочами выделяется газ аммиак

NH4Cl + NaOH → NaCl + NH3­ + Н2O (при нагревании)

3. Соли аммония подвергаются гидролизу (как соль слабого основания и сильной кислоты) – среда кислая:

NH4Cl + Н2O → NH4OH + HCl

NH4 + + Н2O → NH4OH + H +

5. Применение

• Нитрат аммония (аммиачная селитра) NH4NO3 применяют как азотное удобрение и для изготовления взрывчатых веществ — аммонитов;
• Сульфат аммония (NH4)2SO4 — как дешёвое азотное удобрение;
• Гидрокарбонат аммония NH4HCO3 и карбонат аммония (NH4)2CO3 — в пищевой промышленности при производстве мучных кондитерских изделий в качестве химического разрыхлителя, при крашении тканей, в производстве витаминов, в медицине;
• Хлорид аммония NH4Cl — в гальванических элементах (сухих батареях), при пайке и лужении, в текстильной промышленности, как удобрение, в ветеринарии.

VII. Закрепление

Задание №1. Заполните таблицу – запишите молекулярные, полные и краткие ионные уравнения для следующих солей аммония:

Химические свойства, общие с другими солями

Аммиачная вода: получение, формула, применение

Бесцветный газ с резким запахом аммиак NH₃ не только хорошо растворяется в воде с выделением тепла. Вещество активно взаимодействует с молекулами H₂O с образованием слабой щелочи. Раствор получил несколько названий, одно из них — аммиачная вода. Соединение обладает удивительными свойствами, которые заключаются в способе образования, составе и химических реакциях.

Образование иона аммония

Образуется ион аммония с одним положительным зарядом и особым типом слабой ковалентной связи – донорно-акцепторной. По своим размерам, заряду и некоторым другим особенностям он напоминает катион калия и ведет себя подобно щелочным металлам. Необычное в химическом плане соединение реагирует с кислотами, образует соли, имеющие важное практическое значение. Названия, в которых отражены особенности получения и свойства вещества:

• аммиачная вода;
• гидроксид аммония;
• гидрат аммиака;
• едкий аммоний.

Меры предосторожности

Необходимо соблюдать осторожность при работах с аммиаком и его производными. Важно помнить:

1. Аммиачная вода имеет неприятный запах. Выделяющийся газ раздражает слизистую поверхность носовой полости, глаз, вызывает кашель.
2. При хранении нашатырного спирта в неплотно закрытых флаконах, ампулах выделяется аммиак.
3. Можно обнаружить без приборов, только по запаху даже небольшое количество газа в растворе и воздухе.
4. Соотношение между молекулами и катионами в растворе изменяется при разных рН.
5. При значении около 7 снижается концентрация токсичного газа NH₃, увеличивается количество менее вредных для живых организмов катионов NH₄ +

Получение гидроксида аммония. Физические свойства

При растворении аммиака в воде образуется аммиачная вода. Формула этого вещества – NH₄OH, но на самом деле одновременно присутствуют ионы

NH₄ + , OH – , молекулы NH₃ и H₂O. В химической реакции ионного обмена между аммиаком и водой устанавливается равновесное состояние. Процесс можно отразить с помощью схемы, на которой противоположно направленные стрелочки указывают на обратимость явлений.

В лаборатории получение аммиачной воды проводят в опытах с азотосодержащими веществами. При смешивании аммиака с водой получается прозрачная бесцветная жидкость. При высоких давлениях растворимость газа увеличивается. Вода больше отдает растворенный в ней аммиак при повышении температуры. Для производственных нужд и сельского хозяйства в промышленных масштабах получают 25-процентное вещество при растворении аммиака. Второй способ предусматривает использование реакции коксового газа с водой.

Химические свойства гидроксида аммония

При соприкосновении две жидкости — аммиачная вода и соляная кислота — покрываются клубами белого дыма. Он состоит из частиц продукта реакции – хлорида аммония. С таким летучим веществом, как соляная кислота, реакция происходит прямо в воздухе.

Слабо-щелочные химические свойства гидрата аммиака:

1. Вещество обратимо диссоциирует в воде с образованием катиона аммония и гидроксид-иона.
2. В присутствии иона NH₄ + бесцветный раствор фенолфталеина окрашивается в малиновый цвет, как в щелочах.
3. Химическая реакция нейтрализации с кислотами приводит к образованию солей аммония и воды: NH₄OH + HCl = NH₄Cl + H₂O.
4. Аммиачная вода вступает в реакции ионного обмена с солями металлов, которым соответствуют слабые основания, при этом образуется нерастворимый в воде гидроксид: 2NH₄OH + CuCl₂ = 2NH₄Cl + Cu(OH)₂ (синий осадок)_.

Аммиачная вода: применение в разных отраслях хозяйства

Необычное вещество широко используется в быту, сельском хозяйстве, медицине, промышленности. Технический гидрат аммиака применяется в сельском хозяйстве, производстве кальцинированной соды, красителей и других видов продукции. В жидком удобрении азот содержится в легкоусвояемой растениями форме. Вещество считается наиболее дешевым и эффективным для внесения в предпосевной период под все сельскохозяйственные культуры.

На производство аммиачной воды затрачивается в три раза меньше средств, чем на выпуск твердых гранулированных азотных удобрений. Для хранения и транспортировки жидкости применяются герметически закрытые цистерны из стали. Некоторые виды красок и средств для обесцвечивания волос производятся с использованием едкого аммония. В каждом медицинском учреждении есть препараты с нашатырным спиртом — 10-процентным раствором аммиака.

Соли аммония: свойства и практическое значение

Вещества, которые получают при взаимодействии гидроксида аммония с кислотами, используются в хозяйственной деятельности. Соли разлагаются при нагревании, растворяются в воде, подвергаются гидролизу. Они вступают в химические реакции со щелочами и другими веществами. Наиболее важное практическое значение приобрели хлориды, нитраты, сульфаты, фосфаты и карбонаты аммония.

Очень важно соблюдать правила и меры безопасности, проводя работы с веществами, в составе которых есть ион аммония. При хранении на складах промышленных и сельскохозяйственных предприятий, в подсобных хозяйствах не должно быть соприкосновения таких соединений с известью и щелочами. Если нарушится герметичность упаковок, то начнется химическая реакция с выделением ядовитого газа. Каждый, кому приходится работать с аммиачной водой и ее солями, обязан знать основы химии. При соблюдении требований техники безопасности используемые вещества не принесут вреда людям и окружающей среде.