Задание №9 — Основы неорганической химии

Решение.

Разберем последовательно каждое превращение в предложенной схеме.

1. Первое превращение: NO₂ → KNO₂ (Вещество X)
Оксид азота(IV) NO₂ — это кислотный оксид, который при взаимодействии со щелочами проявляет свойства смешанного ангидрида (ему соответствуют сразу две кислоты: азотистая HNO₂ и азотная HNO₃).
При пропускании NO₂ через раствор гидроксида калия (KOH) происходит реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления), в результате которой образуются две соли — нитрит и нитрат калия:
2NO₂ + 2KOH → KNO₂ + KNO₃ + H₂O
Таким образом, вещество X — это KOH (вариант №2).

2. Второе превращение: KNO₂ → N₂ (Вещество Y)
Нам необходимо восстановить азот из степени окисления +3 (в нитрите) до 0 (в молекулярном азоте).
Классическим лабораторным способом получения азота является термическое разложение нитрита аммония (NH₄NO₂). Однако нитрит аммония очень неустойчив, поэтому его получают непосредственно в реакционной смеси при взаимодействии растворов нитритов щелочных металлов и солей аммония при нагревании.
При добавлении хлорида аммония (NH₄Cl) к нитриту калия протекает реакция обмена, и образующийся нитрит аммония тут же разлагается:
KNO₂ + NH₄Cl → (t°) KCl + N₂↑ + 2H₂O
В этой реакции азот из иона аммония (N⁻³) и азот из нитрит-иона (N⁺³) переходят в степень окисления 0 (реакция конпропорционирования).
Следовательно, вещество Y — это NH₄Cl (вариант №4).

Проверим остальные варианты:
1) K₃PO₄ — не реагирует с NO₂ с образованием нитрита.
3) O₂ — окисляет NO₂ до N₂O₅ (в присутствии воды до азотной кислоты), но не дает соль.
5) HNO₃ — кислота не превратит нитрит в азот, а скорее вытеснит слабую азотистую кислоту или окислит нитрит до нитрата.

Ответ: А → 2, Б → 4.

Источник: ФИПИ