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

Решение.

Для решения данной цепочки превращений необходимо последовательно составить три уравнения химических реакций, определив промежуточное вещество $X$.

Шаг 1. Превращение $(NH_4)_2SO_4 \rightarrow X \rightarrow NH_3$
Из сульфата аммония $(NH_4)_2SO_4$ нужно получить вещество $X$, из которого затем можно выделить аммиак $NH_3$. В школьном курсе химии аммиак в лаборатории получают при взаимодействии солей аммония со щелочами. Однако, судя по схеме, $X$ является промежуточным звеном. Наиболее логично предположить, что $X$ — это другая соль аммония, например, хлорид аммония $NH_4Cl$.
Для этого проведем реакцию обмена между сульфатом аммония и хлоридом бария (выпадает осадок сульфата бария):
$(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow 2NH_4Cl + BaSO_4 \downarrow$
Таким образом, вещество $X$ — это $NH_4Cl$.

Шаг 2. Получение аммиака из вещества $X$
Теперь из хлорида аммония получим аммиак, воздействуя на него сильным основанием (щелочью) при нагревании:
$NH_4Cl + NaOH \xrightarrow{t} NaCl + NH_3 \uparrow + H_2O$
В этой реакции ион аммония взаимодействует с гидроксид-ионом, образуя гидрат аммиака, который тут же разлагается на газ и воду.

Шаг 3. Окисление аммиака до оксида азота(II)
Превращение $NH_3 \rightarrow NO$ — это реакция каталитического окисления аммиака кислородом воздуха. Без катализатора аммиак горит до свободного азота $N_2$, но в присутствии платинового катализатора ($Pt$) образуется оксид азота(II):
$4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{cat, t} 4NO + 6H_2O$

Итоговые уравнения реакций:
1) $(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow 2NH_4Cl + BaSO_4 \downarrow$
2) $NH_4Cl + NaOH \rightarrow NaCl + NH_3 \uparrow + H_2O$
3) $4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O$

Ответ:
1) $(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 = 2NH_4Cl + BaSO_4$
2) $NH_4Cl + NaOH = NaCl + NH_3 + H_2O$
3) $4NH_3 + 5O_2 = 4NO + 6H_2O$

Источник: ФИПИ