Задание №21 — Важнейшие представители неорганических веществ. Неметаллы и их соединения. Металлы и их соединения

Решение.

Для выполнения задания разберем каждое превращение по порядку, определив промежуточное вещество $X$ и условия протекания реакций.

1. Первое превращение: $N_{2} \rightarrow X$
Азот $N_{2}$ — это инертный газ. В промышленности и лаборатории из азота чаще всего получают аммиак $NH_{3}$. Для этого азот взаимодействует с водородом при высокой температуре, давлении и в присутствии катализатора. Таким образом, вещество $X$ — это аммиак $NH_{3}$.
Уравнение реакции:
$N_{2} + 3H_{2} \rightleftharpoons 2NH_{3}$

2. Второе превращение: $NH_{3} \rightarrow (NH_{4})_{2}SO_{4}$
Чтобы из аммиака получить соль — сульфат аммония, необходимо провести реакцию нейтрализации. Аммиак проявляет основные свойства, поэтому он легко взаимодействует с серной кислотой $H_{2}SO_{4}$.
Уравнение реакции:
$2NH_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow (NH_{4})_{2}SO_{4}$

3. Третье превращение: $(NH_{4})_{2}SO_{4} \rightarrow NH_{4}Cl$
Для превращения одной соли в другую в растворе необходимо, чтобы в результате реакции образовался осадок, газ или малодиссоциирующее вещество. В данном случае нам нужно заменить сульфат-ион $SO_{4}^{2-}$ на хлорид-ион $Cl^{-}$. Для этого добавим растворимую соль бария, например, хлорид бария $BaCl_{2}$, так как сульфат бария $BaSO_{4}$ выпадает в белый кристаллический осадок.
Уравнение реакции:
$(NH_{4})_{2}SO_{4} + BaCl_{2} \rightarrow 2NH_{4}Cl + BaSO_{4} \downarrow$

Ответ:
1) $N_{2} + 3H_{2} \rightarrow 2NH_{3}$
2) $2NH_{3} + H_{2}SO_{4} \rightarrow (NH_{4})_{2}SO_{4}$
3) $(NH_{4})_{2}SO_{4} + BaCl_{2} \rightarrow 2NH_{4}Cl + BaSO_{4}$

Источник: ФИПИ