g9k-6.1· Глава 6: Неметаллы и органические соединения· ~13 мин

Галогены, водород, азот и аммиак. Удобрения

VII группа, N₂, NH₃ и минеральные удобрения.

Галогены (F, Cl, Br, I) относятся к VIIA группе таблицы Менделеева: все они являются типичными неметаллами и, напрямую соединяясь с металлами, образуют соли — например, 2Na + Cl₂ → 2NaCl. При движении вниз по группе активность уменьшается, F — самый активный галоген. Водород — самый лёгкий элемент (Ar = 1), горит в воде: 2H₂ + O₂ → 2H₂O. Молекула азота N₂ содержит тройную ковалентную связь (N≡N), что делает её очень малоактивной. В промышленности азот используется для синтеза аммиака: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ (процесс Габера, высокие T, P, катализатор). Аммиак NH₃ — газ с резким запахом, хорошо растворимый в воде, обладающий основными свойствами; его водный раствор — аммиачная вода — даёт ионы OH⁻. При нагревании солей аммония со щёлочью выделяется NH₃: NH₄Cl + NaOH → NaCl + H₂O + NH₃↑. Минеральные удобрения делятся на азотные (NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄, KNO₃), фосфорные (Ca₃(PO₄)₂) и калийные (KCl, K₂SO₄).

📌Пример

Например: для 34 г NH₄NO₃ (M = 80 г/моль) n = 34/80 = 0,425 моль.

Графики

Молекула аммиака NH₃: пирамидальное строение, неподелённая электронная пара, валентный угол ≈107°
Молекула аммиака NH₃: пирамидальное строение, неподелённая электронная пара, валентный угол ≈107°

Ключевые термины

Галогены — Типичные неметаллы, расположенные в VIIA группе таблицы Менделеева (F, Cl, Br, I); непосредственно соединяясь с металлами, образуют соли. Активность в группе уменьшается сверху вниз: F>Cl>Br>I\text{F} > \text{Cl} > \text{Br} > \text{I}.
Аммиак — Газ с молекулярной формулой NH3\text{NH}_3, с резким запахом, хорошо растворимый в воде, обладающий основными свойствами. Водный раствор называется аммиачной водой и даёт ионы OH−\text{OH}^-.
Катион аммония — Ион NH4+\text{NH}_4^+; входит в состав солей аммония. Не следует путать с нейтральной молекулой NH3\text{NH}_3 — NH3\text{NH}_3 это газ, а NH4+\text{NH}_4^+ — положительно заряженный ион.
Процесс Габера — Промышленный способ получения аммиака: N2+3H2⇌2NH3\text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3. Обратимая реакция, требует высокой температуры, давления и катализатора.
Минеральные удобрения — Неорганические вещества, используемые для питания растений; подразделяются на азотные (NH4NO3\text{NH}_4\text{NO}_3, (NH4)2SO4(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4, KNO3\text{KNO}_3), фосфорные (Ca3(PO4)2\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2) и калийные (KCl\text{KCl}, K2SO4\text{K}_2\text{SO}_4) виды.
Соли аммония — Соли, содержащие катион NH4+\text{NH}_4^+; при нагревании со щелочами выделяют аммиак: NH4Cl+NaOH→NaCl+H2O+NH3 ⁣↑\text{NH}_4\text{Cl} + \text{NaOH} \to \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{NH}_3\!\uparrow.
Основные виды минеральных удобрений
ВидПримеры
Азотные удобренияNH4NO3\text{NH}_4\text{NO}_3, (NH4)2SO4(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4, KNO3\text{KNO}_3
Фосфорные удобренияCa3(PO4)2\text{Ca}_3(\text{PO}_4)_2
Калийные удобренияKCl\text{KCl}, K2SO4\text{K}_2\text{SO}_4

Минеральные удобрения по основному питательному элементу делятся на три группы.

✎Расчёт количества вещества нитрата аммония
  1. 1Задача: Рассчитайте количество вещества нитрата аммония (NH4NO3\text{NH}_4\text{NO}_3) массой 34 г34\ \text{г}.
  2. 2Нахождение молярной массы: Для NH4NO3\text{NH}_4\text{NO}_3 M=80 г/мольM = 80\ \text{г/моль}.
  3. 3Применение формулы: Формула количества вещества: n=mMn = \frac{m}{M}, где mm — масса вещества, MM — молярная масса.
  4. 4Расчёт: n=34 г80 г/моль=0,425 мольn = \frac{34\ \text{г}}{80\ \text{г/моль}} = 0{,}425\ \text{моль}.
  5. 5Ответ: 34 г34\ \text{г} нитрата аммония составляет 0,425 моль0{,}425\ \text{моль}.
🚫Частая ошибка

NH3\text{NH}_3 (молекула аммиака) и NH4+\text{NH}_4^+ (катион аммония) — это не одно и то же! NH3\text{NH}_3 — нейтральная молекула газа, а NH4+\text{NH}_4^+ — положительно заряженный ион. В составе солей аммония присутствует именно NH4+\text{NH}_4^+, а не NH3\text{NH}_3.

💡Заметка

Ряд активности галогенов запомни так: в периодической таблице в VIIA группе сверху вниз — F>Cl>Br>I\text{F} > \text{Cl} > \text{Br} > \text{I}. Фтор — самый активный, йод — наименее активный галоген. Чем выше расположен, тем сильнее выражены неметаллические свойства и выше активность.

Правила

  1. 1Галогены относятся к VIIA группе; порядок активности F > Cl > Br > I (убывает сверху вниз).
  2. 2Аммиак NH₃ — газ с основными свойствами; при нагревании солей аммония со щёлочью выделяется NH₃.
  3. 3Реакция N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ является обратимой и называется процессом Габера.
  4. 4Азотные удобрения: NH₄NO₃ (нитрат аммония), (NH₄)₂SO₄ (сульфат аммония), KNO₃ (нитрат калия).
  5. 5NH₃ не следует путать с ионом NH₄⁺: NH₃ — газ/молекула, а NH₄⁺ — катион аммония.

Тренировка

10 лёгких · 10 средних · 10 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс