Ответы на экзаменационные билеты
Оксиды азота
С кислородом N образует оксиды: N2O, NO, N2O3 NO2, N2O5 и NO3. Оксид азота I – N2O – закись азота, «веселящий газ». Физические свойства: бесцветный, со сладковатым запахом, растворим в воде, t плавления -91 °C, t кипения -88,5 °C. Анестезирующее средство.
Химические свойства: разлагается при 700 °C: 2N2O?2N2 + O2 поддерживает горение и является окислителем; взаимодействует с водородом: N2+1O + h3?N20+ Н2O.
Получение: NpNO3?N2O + 2Н2O. N2O соответствует азотноватистая кислота: Н2N2O2, но при действии Н2O и щелочей он не образует ни Н2N2O2, ни ее солей. N2O – несолеобразующий.
Оксид азота (II) NO – окись азота. Физические свойства: бесцветный газ, плохо растворим в воде, t плавления -164 °C, t кипения -152 °C.
Химические свойства: NO обладает окислительно-восстановительными свойствами:
1) при обычной температуре устойчив, при понижении t димеризуется в N2O2;
2) при 700 °C разлагается: 2NO?2N2 + O2? поддерживая горение, является восстановителем;
3) с водородом. Смесь равных объемов NO и h3 взрывается: 2NO + 2h3 = N2? + Н2O, где NO – окислитель;
4) с галогенами: 2NO + Сl2 = 2NOСl? (нитрозилхлорид). NO – несолеобразующий.
Получение:
1) в лаборатории: 3Cu + 8HNO3(разб.) = 3Cu(NO3)2 + 2NO + 4h3O;
2) в промышленности: каталитическое окисление аммиака: 4Np +5O2 = 4NO? + 6h3O;
3) NO образуется в грозу: N2 + O2 = 2NO?.
Оксид азота (III) N203. Физические свойства: темно-синяя жидкость (при низких t), t плавления -102 °C, t кипения 3,5 °C. Химические свойства: N2O3 – ангидрид азотистой кислоты HN02. При взаимодействии с водой и щелочами соответственно дает НNO2 и ее соли – нитриты: N2O + 2NaOH = 2NaNO2 + h3O.
Получение: NO2 + NO = N2O3.
Оксид азота (IV) – NO2. Физические свойства: ядовитый газ бурого цвета с резким запахом; t плавления —11,2 °C, t кипения – 21 °C. Химические свойства: кислотный ангидрид:
Реагирует со щелочами: 2NO2 + 2NaOH = NaNO2 + NaNO3 + h3O.
Окислитель: N+4O2 + S+4O2 = S+6O3 + N+2O. Димеризуется при низких температурах: 2NO2(бурый газ)?N2O4(бесцветная жидкость).
Получение: 2NO + O2 = 2NO2; Cu + 4HNO3(конц.) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2h3O. Оксид азота (V) – N2O5. Физические свойства: малостойкое белое кристаллическое вещество. Сильный окислитель.Химические свойства: ангидрид HN03.
Экзамен сдан, ответы на экзаменационные вопросы, контрольные, курсовые, лекции, шпаргалки
Источник: eksdan.ru
Двуокись азота NO2
Диоксид азота – бурый ядовитый газ с резким характерным запахом. При температуре плюс 21.1°С он переходит в красно-бурую жидкость. В газообразном и жидком диоксиде азота имеет место равновесие между молекулами NO2 и димером N2O4.
С повышением температуры равновесие сдвигается в сторону молекул NO2, а при охлаждении возрастает доля молекул N2O4. Молекулы NO2 обусловливают окраску диоксида азота и обладают парамагнитными свойствами. Молекулы N2O4 диамагнитны и бесцветны. Поэтому при нагревании окраска диоксида азота усиливается, при охлаждении вещество бледнеет. Выше 140 °C (по другим данным – выше 290 °C) диоксид азота состоит практически исключительно из молекул NO2 и имеет темный цвет, при температуре ниже -12 °C белые кристаллы состоят только из молекул N2O4. Чистый жидкий диоксид азота бурый (во время кипения) или желтоватый (при более сильном охлаждении).
Благодаря сравнительно высокой температуре кипения оксид азота (IV) легко перевести в жидкое состояние. С этой целью мы использовали максимально упрощенную установку.
Диоксид азота получали в литровой конической колбе с помощью реакции азотной кислоты и меди. По полипропиленовой трубке газ попадал в пробирку с газоотводной трубкой и впаянной сверху насадкой (см. фотографии). Благодаря насадке газ, который поступает в пробирку через газоотводную трубку, должен опуститься в нижнюю часть пробирки перед тем, как выйти наружу через верхнюю трубку. Пробирка охлаждалась в банке или стакане со смесью лед-соль (3 : 1). Сверху пробирка была закрыта стеклянной пробкой, но неплотно. Пробка должна создавать в системе избыточное давление, но пропускать немного газа, чтобы обеспечить его поток через установку.
Перед тем как начать реакцию азотной кислоты и меди, ловушку нужно подержать в охлаждающей смеси (примерно на протяжении 20-30 минут), чтобы она успела остыть. В противном случае первые порции диоксида азота покинут установку без конденсации. Перед запуском установки внимательно проверьте, чтобы все соединения были плотными и не пропускали газ.
Когда в колбу с азотной кислотой бросили медь, началась реакция и колба быстро заполнилась бурым газом, диоксид азота начал поступать в охлаждаемую пробирку, которая служила ловушкой. Часть газа покидала систему через неплотно закрытую пробку, но большая часть конденсировалась. В результате в пробирке собралось несколько миллилитров темно-зеленой жидкости. В этом можно легко убедиться, вынув пробирку на несколько секунд из охлаждающей смеси.
У читателя может возникнуть вопрос: почему жидкость зеленая, ведь жидкий диоксид азота красно-бурый, а при более сильном охлаждении лишь слегка желтоватый? Зеленый цвет жидкому газу придают примеси воды. С небольшим количеством воды жидкий диоксид азота образует ярко-зеленый раствор, содержащий HNO3, HNO2, N2O4 и NO2. Вспомните, что для простоты мы не стали подключать U-образную трубку с осушителем.
Двуокись азота NO2 Диоксид азота – бурый ядовитый газ с резким характерным запахом. При температуре плюс 21.1°С он переходит в красно-бурую жидкость. В газообразном и жидком диоксиде азота имеет
Источник: chemistry-chemists.com
Незаметные и опасные оксиды азота
Уайт сидел на берегу реки, вдыхая полной грудью освежающий деревенский воздух. В этот момент он задумался. Чем же этот воздух лучше городского по составу ? Каких газов в нём нет и какие из них наиболее опасны ? В ожидании клёва под жужжащий звук пролетающих мимо комаров, ученый поглядел на своего друга, затаившегося с удочкой в соседних кустах. Это напомнило Уайту о двух неразлучных газах, всегда находящихся в атмосфере, – оксидах азота.
Что такое оксиды азота?
Оксида азота (NO и NO2) встречаются в атмосфере вместе, поэтому и действие их на организм принято рассматривать совместно. Монооксид (NO) – бесцветный газ со сладковатым запахом, не раздражает дыхательные пути при вдыхании. Диоксид азота (NO2), или “бурый газ”, – высокотоксичный газ, как следует из названия, оранжево-бурого цвета, с характерным остро-сладким запахом. Даже при небольшом содержании бурого газа в воздухе он способен вызвать в человеческом организме негативные изменения. Оксиды азота – распространенные загрязнители воздуха в больших городах. Во многих странах мира они включены в списки веществ, концентрацию которых обязательно следует определять на предприятиях и рабочих местах.
Откуда оксиды азота возникают в воздухе?
Около 1% содержащегося в воздухе оксидов азота появляется естественным путем в атмосфере во время грозы, а также выделяется растениями или образуется в почве. Наибольшая же часть появляется во время сжигания различного рода топлива: угля, нефти, природного газа. В городах они возникают, в первую очередь, от автомобильных выхлопов (порядка 80%), работы электростанций и на предприятиях тяжелой и пищевой промышленности. Каждый курильщик ежедневно выделяет оксиды азота в атмосферу.
Где могут возникнуть высокие концентрации оксидов азота?
Высокие концентрации оксидов азота на улице характерны для густонаселенных городов с большим количеством заводов и производств. Много оксидов азота вблизи загруженных автомобильных трасс. Там концентрация может быть выше на 30-100% по сравнению с удаленными от заводов и дорог территориями. Внутри помещений высокие концентрации диоксида азота могут возникать вследствие работы керосиновых и газовых нагревательных приборов, газовых печей, большого числа выкуренных сигарет.
Как действуют оксиды азота ?
Монооксид связывается в крови с гемоглобином, ответственным за процесс дыхания в организме. В ходе этой реакции меняется степень окисления ионов железа, входящих в состав гемоглобина, с двух до трех. Это приводит к тому, что гемоглобин не может больше обратимо связывать кислород и таким образом выходит из процесса дыхания. Диоксид азота, взаимодействуя с водой слизистых оболочек, образует азотистую и азотную кислоты. Эти кислоты разъедают стенки альвеол, за счет чего сыворотка крови может попасть в полость легких. При растворении в этой жидкости вдыхаемого воздуха, образуется пена, препятствующую газообмену в организме.
Какие характерные признаки воздействия на организм оксидов азота?
Монооксид азота не раздражает дыхательных путей. При малых концентрациях относительно безвреден. Однако в помещениях при высокой концентрации может привести к летальному исходу вследствие остановки процесса дыхания. Диоксид азота – гораздо более опасное соединение, сильно раздражает слизистые оболочки дыхательных путей. При продолжительном вдыхании может привести к серьёзным последствиям, таким как отёк лёгких, воспаление лёгких, бронхиты. Уже при малых концентрациях человек ощущает присутствие этого газа. Однако после десяти минут вдыхания способность организма обнаруживать NO2 пропадает, оставляя чувство сухости и першения в горле. Через некоторое время пропадают и эти симптомы. Диоксид азота ослабляет зрение, а точнее – способность глаза адаптироваться к темноте. Наличие в воздухе диоксида азота вызывает увеличение усилий, затрачиваемых на дыхание, причем даже при очень низких концентрациях. При длительном воздействии оксидов азота ухудшается сопротивляемость легких к бактериям, повышается риск сердечных и раковых заболеваний. Таким образом, человек может даже не догадываться о подстерегающей его опасности.
Что делать, если Вы столкнулись с высокой концентрацией оксидов азота ?
Самое верное средство – осторожно вынести пострадавшего на свежий воздух на носилках. После этого надо срочно вызвать скорую помощь. Народные и подручные средства, к сожалению, при таком отравлении не помогут.
Взглянув ещё раз на своего друга, Уайт закурил. Он медленно выдохнул крутящиеся клубы табачного дыма. Ученый поймал себя на мысли: только что он сам заставил себя дышать воздухом с повышенным содержанием оксидов азота. Поморщившись, он выкинул сигарету в воду. Не хватало ещё самому в свободное время тратить свой организм.
Монооксид (NO) – бесцветный газ со сладковатым запахом, не раздражает дыхательные пути при вдыхании. Диоксид азота (NO2), или "бурый газ", – высокотоксичный газ, как следует из названия, оранжево-бурого цвета, с характерным остро-сладким запахом.
Источник: www.dialog-consult.ru
Выхлопные газы автомобилей
Выхлопные газы (или отработавшие газы) – основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания – это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, избыточного воздуха, аэрозолей и различных микропримесей (как газообразных, так и в виде жидких и твердых частиц), поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 веществ, большинство из которых токсичны. Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводороды. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты. Примерный состав выхлопных газов представлен в таблице 1.
При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе – сажа.
Оксид углерода (CO – угарный газ)
Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода – продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа).
В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При последующем сгорании после воспламенения (после верхней мертвой точки, на такте расширения) возможно горение оксида углерода при наличии кислорода с образованием диоксида. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе.
Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1 – 0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей.
Оксиды азота (NO, NO2, N2O, N2O3, N2O5, в дальнейшем – NOx)
Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NOx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет.
Закись азота (N2O – гемиоксид, веселящий газ) – газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.
NO2 (диоксид) – бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе.
Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений – в 40 раз.
Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации NOx в воздухе в пределах 0,5 – 6,0 мг/м 3 . Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей.
На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К – уменьшается в 8 раз, т.е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.
Углеводороды (CnHm – этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)
Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций (см. рисунок 1).
Рис. 1 – Схема образования CH в выхлопных газах
1 – поршень; 2 – гильза; 3 – пристеночные слои смеси
Не полностью сгоревшие CH, выбрасываемые с выхлопными газами и представляющие собой смесь нескольких сотен химических соединений, имеют неприятный запах. CH являются причиной многих хронических заболеваний.
Токсичны также и пары бензина, которые являются углеводородами. Допустимая среднесуточная концентрация паров бензина составляет 1,5 мг/м 3 . Содержание CH в выхлопных газах возрастает при дросселировании, при работе двигателя на режимах принудительного холостого хода (ПХХ , например, при торможении двигателем.). При работе двигателя на указанных режимах ухудшается процесс смесеобразования (перемешивания топливовоздушного заряда), уменьшается скорость сгорания, ухудшается воспламенение и, как результат, – возникают его частые пропуски.
Выделение CH вызывается неполным сгоранием вблизи холодных стенок, если до конца сгорания остаются места с сильным локальным недостатком воздуха, недостаточным распыливанием топлива, при неудовлетворительном завихрении воздушного заряда и низких температурах (например, режим холостого хода).
Углеводороды образуются в переобогащенных зонах, где ограничен доступ кислорода, а также вблизи сравнительно холодных стенок камеры сгорания. Они играют активную роль в образовании биологически активных веществ, вызывающих раздражение глаз, горла, носа и их заболевание, и наносящих ущерб растительному и животному миру.
Углеводородные соединения оказывают наркотическое действие на центральную нервную систему, могут являться причиной хронических заболеваний, а некоторые ароматические CH обладают отравляющими свойствами.
Углеводороды (олефины) и оксиды азота при определенных метеорологических условиях активно способствуют образованию смога.
Он представляет собой аэрозоль, состоящую из дыма, тумана, пыли, частичек сажи, капелек жидкости (во влажной атмосфере). Возникает в атмосфере промышленных городов при определенных метеорологических условиях.
Поступающие в атмосферу вредные газы вступают в реакцию между собой и образуют новые, в том числе и токсичные соединения. В атмосфере при этом происходят реакции фотосинтеза, окисления, восстановления, полимеризации, конденсации, катализа и т.д.
В результате сложных фотохимических процессов, стимулируемых ультрафиолетовой радиацией Солнца, из оксидов азота, углеводородов, альдегидов и других веществ образуются фотооксиданты (окислители).
Низкие концентрации NO2 могут создать большое количество атомарного кислорода, который в свою очередь образует озон и вновь реагирует с веществами, загрязняющими атмосферный воздух. Наличие в атмосфере формальдегида, высших альдегидов и других углеводородных соединений также способствует вместе с озоном образованию новых перекисных соединений.
Продукты диссоциации взаимодействуют с олефинами, образуя токсичные нитроперекисные соединения. При их концентрации более 0,2 мг/м 3 наступает конденсация водяных паров в виде мельчайших капелек тумана с токсичными свойствами. Их количество зависит от сезона года, времени суток и других факторов. В жаркую сухую погоду смог наблюдается в виде желтой пелены (цвет придает присутствующий в воздухе диоксид азота NO2 – капельки желтой жидкости).
Смог вызывает раздражение слизистых оболочек, особенно глаз, может вызвать головную боль, отеки, кровоизлияния, осложнения заболеваний дыхательных путей. Ухудшает видимость на дорогах, увеличивая тем самым количество дорожно-транспортных происшествий.
Опасность смога для жизни человека велика. Так, например, лондонский смог 1952 г. называют катастрофой, так как за 4 дня от смога погибло около 4 тыс. человек. Наличие в атмосфере хлористых, азотных, сернистых соединений и капелек воды способствует образованию сильных токсичных соединений и паров кислот, что губительно сказывается на растениях, а также сооружениях, особенно на исторических памятниках, сложенных из известняка.
Природа смогов различна. Например, в Нью-Йорке образованию смога способствуют реакции фтористых и хлористых соединений с капельками воды; в Лондоне – присутствие паров серной и сернистой кислот; в Лос-Анджелесе (калифорнийский или фотохимический смог) – наличие в атмосфере оксидов азота, углеводородов; в Японии – присутствие в атмосфере частиц сажи и пыли.
В состав выхлопных газов входят три основные вещества – азот, углекислый газ и вода. В зависимости от режима работы двигателя их состав может изменяться
Источник: carspec.info
Двуокись азота NO2
Монооксид азота NO.
Несолеобразующий оксид. Бесцветный газ. Радикал, содержит ковалентную σπ‑связь ( N=O), в твердом состоянии димер N2O2 со связью N – N. Чрезвычайно термически устойчив. Чувствителен к кислороду воздуха (буреет). Мало растворим в воде и не реагирует с ней. Химически пассивен по отношению к кислотам и щелочам. При нагревании реагирует с металлами и неметаллами. Весьма реакционноспособна смесь NO и NO2 («нитрозные газы»). Промежуточный продукт в синтезе азотной кислоты.
Уравнения важнейших реакций:
2NO + O2 (изб.) = 2NO2 (20 °C)
2NO + С (графит) = N2 + СO2 (400–500 °C)
lONO + 4Р (красн.) = 5N2 + 2Р2O5 (150–200 °C)
2NO + 4Cu = N2 + 2Cu2O (500–600 °C)
Реакции смеси NO и NO2:
NO + NO2 + Н2O = 2HNO2(p)
NO + NO2 + 2KOH (разб.) = 2KNO2 + h3O
NO + NO2 + Na2CO3 = 2NaNO2 + CO2 (450–500 °C)
Получение: в промышленности– окисление аммиака (см.) кислородом на катализаторе, в лаборатории
– взаимодействие разбавленной азотной кислоты с восстановителями:
8HNO3 (хол.) + 6Hg = 3Hg2(NO3)2 + 2NO
или восстановление нитритов:
2NaNO2 + 2h3SO4 (разб.) + 2NaI = 2NO
↑ + I2↓ + 2h3O + 2Na2SO4
Диоксид азота NO2.
Кислотный оксид, условно отвечает двум кислотам – HNO2 и HNO3 (кислота для NIV не существует). Бурый газ, при комнатной температуре мономер NO2, на холоду жидкий бесцветный димер N2O4 (тетраоксид диазота). Молекула NO2 – радикал со строением незавершенного треугольника [‑N(O)2] (sр2‑гибридизация) с ковалентными σ, π‑связями N=O. Молекула N2O4 содержит очень длинную связь N – N (175 пм), которая легко разрывается при температуре выше комнатной (в интервале 20,7–135,0 °C). Полностью реагирует с водой, щелочами. Очень сильный окислитель, вызывает коррозию металлов. Усиливает химическую активность NO (см.). Применяется для синтеза азотной кислоты и безводных нитратов, как окислитель ракетного топлива, очиститель нефти от серы и катализатор окисления органических соединений. Ядовит. Уравнения важнейших реакций:
Получение: в промышленности– окисление NO (см.) кислородом воздуха, в лаборатории
– взаимодействие концентрированной азотной кислоты с восстановителями:
6HNO3 (конц., гор.) + S = h3SO4 + 6NO2↑ + 2Н2O
5HNO3 (конц., гор.) + Р (красн.) = Н3РO4 + 5NO2↑ + Н2O
2HNO3 (конц., гор.) + SO2 = h3SO4 + 2NO2↑
Бесцветный газ с приятным запахом («веселящий газ»), N=N=O, формальная степень окисления азота +I, плохо растворим в воде. Поддерживает горение графита и магния:
2N2O + С = СO2 + 2N2 (450 °C)
N2O + Mg = N2 + MgO (500 °C)
Получают термическим разложением нитрата аммония:
NpNO3 = N2O + 2Н2O (195–245 °C)
Применяется в медицине как анестезирующее средство.
Триоксид диазота N2O3.
При низких температурах – синяя жидкость, ON=NO2, формальная степень окисления азота +III. При 20 °C на 90 % разлагается на смесь бесцветного NO и бурого NO2 («нитрозные газы», промышленный дым – «лисий хвост»). N2O3 – кислотный оксид, на холоду с водой образует HNO2, при нагревании реагирует иначе:
Смотрите также
Синтез бензальанилина
Цель работы: провести литературный обзор по аминам. Синтезировать бензальанилин. Амины – производные аммиака, в которых атомы водорода замещены углеводородными группами. Атом азота в ам .
Электрофильное ароматическое замещение
Электрофильное замещение, несомненно, составляет самую важную группу реакций ароматических соединений. Вряд ли найдется какой-нибудь другой класс реакций, который так детально, глубоко и все .
Использование озона
Озон – высокоэффективное и универсальное окисляющее вещество, которое используется в обработке воды в целях дезинфекции, удаления марганца и железа, улучшения вкуса, устранения цвета и запа .
Двуокись азота NO2 Монооксид азота NO. Несолеобразующий оксид. Бесцветный газ. Радикал, содержит ковалентную σπ‑связь ( N=O), в твердом состоянии димер N2O2 со связью N – N. Чрезвычайно
Источник: www.chemiemania.ru
Станьте первым!