§ 26. Окислы азота

Мы уже знаем, что азот образует с кислородом не один а несколько окислов. Из них мы встречались с высшим окислом азота - пятиокисью азота N₂О₅, окисью азота NО и двуокисью азота NO₂.

Изучим подробнее свойства окиси азота и двуокиси азота.

Окись азота NO - бесцветный газ.

Опрокинем в ванну с водой цилиндр с окисью азота Вода в цилиндр не входит. Значит, окись азота с водой не реагирует и, очевидно, очень мало растворима в ней

Окись азота не реагирует и с растворами кислот и щелочей - это не солеобразующий окисел.

Двуокись азота NO₂ при обычных условиях - газ бурого цвета. Двуокись азота - ядовитый газ, и вдыхание ее вредно действует на сердце и на легкие. Она образуется при окислении окиси азота кислородом: достаточно снять с сосуда с окисью азота крышку и над сосудом появляется бурое облако двуокиси азота (рис. 16):

2NO + O₂ 2NO₂ + Q

Рис. 16. Окисление окиси азота на воздухе

Реакция идет с выделением теплоты. Она обратима. При обычных условиях окись азота может полностью окислиться в двуокись азота, т. е равновесие смещено в сторону образования двуокиси азота. Равновесие смещается в обратную сторону при повышении температуры и понижении давления. При высоких температурах двуокись азота неустойчива, она разлагается неустойчива, она разлагается на окись азота и кислород. Реакция окисления окиси азота кислородом одна из немногих, скорость которой увеличивается не при повышении, а при понижении температуры.

Рассмотрим, что произойдет при соприкосновении двуокиси азота с водой. Снова опрокинем в воду цилиндр, заполненный окисью азота, закрытой крышкой, удалим крышку и введем в цилиндр трубку от газометра, наполненного кислородом. Впустим в цилиндр немного кислорода. Появляется бурое облачко двуокиси азота, оно быстро исчезает, а уровень воды в цилиндре поднимается. В отличие от окиси азота, двуокись азота в воде растворима. Образующаяся в результате окисления окиси азота двуокись азота растворяется в воде с образованием бесцветного раствора.

Что представляет собой этот раствор?

Прибавив к нему синего лакмуса, мы установим, что образовалась кислота. При взаимодействии двуокиси азота с водой образуется азотная кислота HNO₃:

3NО₂ + H₂O 2HNO₃ + NO + Q

Двуокись азота - кислотный окисел.

Если проводить реакцию в присутствие кислорода, то выделяющаяся окись азота будет окисляться в двуокись азота и в конечном итоге получится только азотная кислота:

4NО₂ + О₂ + 2H₂О 4HNО₃ + Q

Эта реакция, как и предыдущая, экзотермическая и обратимая.

Двуокись азота - сильный окислитель. Уголь, сера, фосфор и другие вещества сгорают в ней. Двуокись азота сжижается под атмосферным давлением уже при температуре +21°C. Жидкая двуокись азота образует со многими органическими веществами взрывчатые смеси.

1. Объясните, используя общие закономерности, почему равновесие реакции окисления окиси азота кислородом смещается в сторону образования двуокиси азота при повышении давления и понижении температуры.
2. Определите, в какую сторону смещается равновесие реакции между двуокисью азота и водой при изменении температуры.
3. Способствует ли повышение давления смещению равновесия реакции:
   3NO₂ + H₂O2HNO₃ + NO + Q
   Дайте обоснованный ответ. Учтите при этом, что если в какой-либо реакции участвуют, кроме веществ в газообразном состоянии, вещества в жидком или твердом состоянии, то об изменении объемов реагирующих веществ в ходе реакции судят только по объемам газообразных веществ.
4. Сколько граммов 60-процентной азотной кислоты образуется из 1 кг двуокиси азота, если превращается в кислоту 98% двуокиси азота?
5. Получите суммированием уравнение реакций
   3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO,
   2NO + O₂ = 2NO₂
   уравнение реакции между двуокисью азота, водой и кислородом.
6. При нарушении контакта между трамвайной дугой и проводом от дуги отделяется бурое облачко. Почему это происходит? Напишите уравнения реакций.
7. Дождевая вода в грозу содержит немного азотной кислоты. В результате каких реакций она образовалась?
8. Даны воздух и вода. Как, не расходуя никаких других веществ, получить известную вам соль? Напишите уравнения последовательных реакций, оговорите условия каждой из них.