Презентация "Строение молекулы аммиака" по химии – проект, доклад

Аммиак. Соли аммония.

Методы получения. Химические свойства аммиака и солей аммония

Строение молекулы аммиака

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды с атомом азота в вершине; Атом азота образует с тремя атомами водорода три ковалентные полярные связи по обменному механизму за счет трех неспаренных электронов; У атома азота имеется одна электронная пара, за счет которой может быть образована одна связь по донорно-акцепторному механизму

Химические свойства аммиака

УХР взаимодействия аммиака с водой, газообразного аммиака с газообразным хлороводородом, а также раствора аммиака с растворами кислот, с растворами солей – хлоридом алюминия, цинка – реакции обмена, сульфатом меди (II) – реакция обмена и комплексообразования

Аммиак − слабое основание

Аммиак − это слабое основание, водные растворы аммиака имеют слабощелочную среду и окрашивают растворы индикатора: лакмуса – в синий цвет; метилового оранжевого – в желтый цвет; фенолфталеина – в малиновый цвет NH3 + H2O ⇌ NH3•H3O ⇌ NH4OH ⇌ NH41+ + OH1− гидрат аммиака гидроксид аммония Водный раствор аммиака – слабое основание Механизм образования катиона аммония: Электронная пара атома азота (донор) NH3 взаимодействует с вакантной электронной орбиталью протона водорода □H1+ (акцептор): : NH3 + □H1+→ [NH4]1+

:

Взаимодействие аммиака с хлороводородом и раствором соляной кислоты

2. При взаимодействии: а) газообразного аммиака с газообразным хлороводородом образуется твердый мелкокристаллический хлорид аммония NH3(газ) + HCI(газ) → NH4CI (твердый хлорид аммония) б) раствора аммиака с раствором соляной кислоты происходит образование раствора хлорида аммония: NH3(раствор) + HCI(раствор) → NH4CI (раствор)

Взаимодействие раствора аммиака с растворами кислот

3. Аммиак взаимодействует с кислотами, образуя соли аммония: а) с серной кислотой − сульфат или гидросульфат аммония: 2NH3 + H2SO4 →(NH4)2SO4 сульфат аммония NH3 + H2SO4 → NH4НSO4 гидросульфат аммония б) с азотной кислотой − нитрат аммония: NH3 + HNO3 → NH4NO3

Взаимодействие раствора аммиака с растворами солей

4. Аммиака или гидроксид аммония реагирует с растворами солей, образуя нерастворимые основания или нерастворимые амфотерные гидроксиды: а) 6NH3•Н2О + Al2(SO4)3 → 3(NH4)2SO4 + 2 Al(OH)3↓ гидроксид алюминия б) 2NH3•Н2О + Zn(NO3)2→ 2NH4NO3 + Zn(OH)2↓ гидроксид цинка

Взаимодействие аммиака с соединениями меди (II) и другими солями

5. Комлексообразование – молекулы NH3 могут входить в качестве лиганда в комплексные соединения, благодаря своим электронодонорным свойствам. Введение избытка аммиака в растворы солей приводит к образованию их амминокомплексов: CuSO4 + 4NH3 → [Cu(NH3)4]SO4 − изменение окраски раствора с голубой на ярко-синюю Cu(ОН)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](ОН)2 – растворение осадка голубого цвета, образование прозрачного ярко-синего раствора Ni(NO3)2 + 6NH3 → [Ni(NH3)6](NO3)2 − изменение окраски раствора с зеленой на сине-фиолетовую

Аммиак – сильный восстановитель

Так как в аммиаке атом N−3 находится в низшей степени окисления, то аммиак проявляет свойства сильного восстановителя

Свойства аммиака как восстановителя

1. Взаимодействие с галогенами: а) Фтор мгновенно окисляет аммиак до трифторида: N–3H3 + 3F2 → N+3F3 + 3HF; б) Хлор окисляет аммиак до свободного азота: 2N–3H3 + 3Cl2 →N20 + 6HCl 8N–3H3 + 3Cl2 → N20 + 6N–3H4Cl (при избытке аммиака образуется не хлороводород, а хлорид аммония) в) Бром также окисляет аммиак до свободного азота: 2N–3H3 + 3Br2 → N20 + 6HBr 8N–3H3 + 3Br2 → N20 + 6N–3H4Br 2. Взаимодействие с кислородом: а) аммиак в кислороде горит зеленовато-желтым пламенем: 4N–3H3 + 3O2 → 2 N20 + 6H2O б) каталитическое окисление t°C, Pt 4N–3H3 + 5O2 → 4N+2O + 6H2O 3. Восстановление металлов из оксидов 2N–3H3 + 3Cu+2O = N20 + 3Cu0 + 3H2O

Методы получения аммиака

Промышленные методы получения аммиака; Лабораторные методы получения аммиака и фосфина

Промышленный метод получения аммиака

Прямое взаимодействие водорода и азота (процесс Габера): р=200 атм N2(г) + 3H2(г) ⇌ 2NH3(г) + 91,84 кДж 400°C, Fe Катализатор: пористое железо с примесями Al2O3, K2O

Лабораторные методы получения

Аммиака Фосфина

1. Взаимодействие солей аммония со щелочами при нагревании: Ca(OH)2 + 2NH4Cl → → CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑ 2. Гидролиз нитридов металлов: Mg3N2 + 3H2О → → 3Mg(ОН)2↓ + 2NH3↑

1. Взаимодействии белого фосфора с горячей щёлочью: 2P4 + 3Ca(OH)2 + 6H2O → 2PH3↑ + +3Ca(H2PO4)2 2. Гидролиз фосфидов металлов: Mg3P2 + 3H2О → → 3Mg(ОН)2↓ + 2PH3↑

Получение и термолиз солей аммония

Все соли аммония при нагревании разлагаются; При этом возможны: 1) Не ОВР процессы – для галогенидов, сульфидов, карбонатов, сульфатов, фосфатов; 2) ОВР процессы – для сульфитов, нитратов, нитритов, бихроматов

Получение и термолиз солей аммония (не ОВР)

Получение Термолиз

1.1. Карбонат аммония 2NН3+ СО2 + Н2О → (NН4)2СО3 1.2. Гидрокарбонат аммония NН3 + СО2 + Н2О → NН4НСО3 1.3. Галогениды аммония NН3 + НHal → NН4Hal НHal = HF, HCl, HBr, HI 1.4. Сульфид аммония H2Sгаз + 2NH3р-р = (NH4)2Sр-р 1.5. Гидросульфид аммония H2Sгаз + NH3р-р = NH4НSр-р

1.1. Карбонат аммония t°C (NН4)2СО3 → 2NН3↑+ СО2↑ + Н2О 1.2. Гидрокарбонат аммония t°C NН4НСО3 → NН3↑+ СО2↑ + Н2О 1.3. Галогениды аммония t°C NН4Hal →NН3↑ + НHal↑ НHal = HF, HCl, HBr, HI 1.4. Сульфид аммония t°C (NH4)2S →2NН3↑ + H2S↑ 1.5. Гидросульфид аммония t°C NH4НS →NН3↑ + H2S↑

1.6. Сульфат аммония 2NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 1.7. Гидросульфат аммония NH3 + H2SO4 → NH4НSO4 1.8. Гидрофосфат аммония 2NH3 + H3РO4 → (NH4)2НРO4 1.9. Дигидрофосфат аммония NH3 + H3РO4 → NH4Н2РO4

1.6. Сульфат аммония t°C (NH4)2SO4 → NН3↑ + NH4НSO4 1.7. Гидросульфат аммония t°C > 500°C NH4НSO4 → NН3↑ + SО3 + Н2О 1.8. Гидрофосфат аммония t°C (NH4)2НРO4 → NН3↑ + NH4Н2РO4 1.9. Дигидрофосфат аммония t°C NH4Н2РO4 → NН3↑ + Н3РO4

Получение и термолиз солей аммония (ОВР)

2.1. Нитрит аммония Поглощение смеси газообразных окислов NO и NO2 водным раствором аммиака 2NН3р-р+ NО2 + NO + H2O→ → 2NН4NО2 2.2. Нитрат аммония NН3 + НNО3 → NН4NО3 2.3. Бихромат аммония 2NН3 + H2O + CrO3 →(NН4)2Cr2O7 2.4. Сульфит аммония 2NН3р-р+ SО2 + H2O → (NH4)2SO3

2.1. Нитрит аммония t°C NН4NО2 → N2↑+ 2Н2О 2.2. Нитрат аммония t°C NН4NО3 → N2О↑+ 2Н2О 2.3. Бихромат аммония t°C (NН4)2Cr2O7 → → N2↑ + 4H2O↑ + Cr2O3 2.4. Сульфит аммония t°C 4(NH4)2SO3 → → 3(NH4)2SO4 + 2NН3↑ + H2S↑

Свойства солей аммония

1. Все соли аммония при нагревании взаимодействуют со щелочами: Ca(OH)2 + 2NH4Cl → CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑ 2. Все соли аммония гидролизуются по катиону

1. Гидролиз солей аммония, образованных сильными кислотами

1.1. Галогениды аммония (хлориды, бромиды, йодиды) NH4Cl → NH41+ + Cl1− NH41+ + Н2O  NH4OH + H1+ (гидролиз по катиону) NH4Cl + Н2O  NH4OH + HCl рН

2. Гидролиз солей аммония, образованных слабыми кислотами

2.1. Фторид аммония NH4F → NH41+ + F1− NH41+ + Н2O  NH4OH + H1+ (гидролиз по катиону) F1− + Н2O  HF + OH1− (гидролиз по аниону) NH4F + Н2O  NH4OH + HF рН ≈ 7, среда – нейтральная; 2.2. Нитрит аммония NН4NО2→ NH41+ + NО21− NH41+ + Н2O  NH4OH + H1+ (гидролиз по катиону) NО21− + Н2O  HNО2 + OH1− (гидролиз по аниону) NН4NО2 + Н2O  NH4OH + HNО2 рН ≈ 7, среда – нейтральная

2.3. Сульфид аммония (NH4)2S → 2NH41+ + S2− NH41+ + Н2O  NH4OH + H1+ (гидролиз по катиону) S2− + Н2O  HS1− + OH1− (гидролиз по аниону) (NH4)2S + Н2O  NH4OH + NH4НS рН ≥ 7, среда – слабощелочная; 2.4. Карбонат аммония (NН4)2СО3 → 2NH41+ + СО32− NH41+ + Н2O  NH4OH + H1+ (гидролиз по катиону) СО32− + Н2O  HСО31− + OH1− (гидролиз по аниону) (NН4)2СО3 + Н2O  NH4OH + NН4НСО3 рН ≥ 7, среда – слабощелочная

2.5. Сульфит аммония (NH4) 2SO3 → 2NH41+ + SO32− NH41+ + Н2O  NH4OH + H1+ (гидролиз по катиону) SO32− + Н2O  HSO31− + OH1− (гидролиз по аниону) (NH4) 2SO3 + H2O  NH4OH + (NH4) НSO3 рН ≥ 7, среда – слабощелочная; 2.6. Гидросульфит аммония NH4НSO3 → NH41+ + НSO31− NH41+ + Н2O  NH4OH + H1+ (гидролиз по катиону) НSO31− + Н2O  SО2↑ + H2O + OH1− (гидролиз по аниону) NH4НSO3 + H2O  NH4OH + SО2↑ + H2O рН ≈ 7, среда – нейтральная;