Решение задачи: N2=NH3=N2=NO=N2O4=NaNO3

Давайте разберем эту цепочку превращений. Она выглядит как последовательность химических реакций, где продукт одной реакции является реагентом для следующей. Вот как можно представить эту цепочку с объяснениями и уравнениями реакций:

1. Превращение N2 в NH3 (Аммиак)

Это процесс синтеза аммиака, известный как процесс Габера-Боша. Он происходит при высоких температурах и давлениях в присутствии катализатора (обычно железа). Уравнение реакции: \[ \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3 \] Объяснение: Азот (N2) реагирует с водородом (H2) с образованием аммиака (NH3). Это обратимая реакция, то есть аммиак может разлагаться обратно на азот и водород. Для смещения равновесия в сторону образования аммиака используются специальные условия.

2. Превращение NH3 в N2 (Азот)

Аммиак может быть разложен обратно на азот и водород. Это может произойти при нагревании или в результате реакции с окислителями. Уравнение реакции (разложение при нагревании): \[ 2\text{NH}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \] Объяснение: При нагревании аммиак разлагается на свои составляющие элементы – азот и водород.

3. Превращение N2 в NO (Оксид азота(II))

Азот может реагировать с кислородом при очень высоких температурах, например, во время грозы или в двигателях внутреннего сгорания. Уравнение реакции: \[ \text{N}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{NO} \] Объяснение: Азот (N2) реагирует с кислородом (O2) при высоких температурах, образуя оксид азота(II) (NO). Эта реакция является одним из способов образования оксидов азота в атмосфере.

4. Превращение NO в N2O4 (Тетраоксид диазота)

Оксид азота(II) (NO) легко окисляется кислородом воздуха до оксида азота(IV) (NO2), который затем димеризуется в тетраоксид диазота (N2O4). Уравнение реакции (первый этап - окисление NO до NO2): \[ 2\text{NO} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{NO}_2 \] Уравнение реакции (второй этап - димеризация NO2 в N2O4): \[ 2\text{NO}_2 \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4 \] Объяснение: Сначала оксид азота(II) (NO) реагирует с кислородом, образуя оксид азота(IV) (NO2). Затем две молекулы NO2 соединяются (димеризуются), образуя тетраоксид диазота (N2O4). Эта реакция димеризации обратима и зависит от температуры.

5. Превращение N2O4 в NaNO3 (Нитрат натрия)

Тетраоксид диазота (N2O4) является ангидридом азотной кислоты. Он может реагировать с водой и щелочами, образуя нитраты и нитриты. Для получения нитрата натрия (NaNO3) можно использовать реакцию N2O4 с раствором гидроксида натрия (NaOH). Уравнение реакции: \[ \text{N}_2\text{O}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{NaNO}_3 + \text{NaNO}_2 + \text{H}_2\text{O} \] Объяснение: Тетраоксид диазота (N2O4) реагирует с гидроксидом натрия (NaOH) с образованием нитрата натрия (NaNO3), нитрита натрия (NaNO2) и воды. Это реакция диспропорционирования, так как азот в N2O4 имеет степень окисления +4, а в продуктах он имеет степени окисления +5 (в NaNO3) и +3 (в NaNO2). Если требуется получить только нитрат натрия, то можно провести реакцию N2O4 с водой и кислородом, а затем нейтрализовать полученную азотную кислоту щелочью: Альтернативный путь: 1. N2O4 + H2O + 1/2 O2 → 2HNO3 2. HNO3 + NaOH → NaNO3 + H2O Но предложенная выше реакция с NaOH напрямую показывает превращение N2O4 в NaNO3 (и NaNO2). Таким образом, вся цепочка превращений выглядит следующим образом: 1. \[ \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \rightleftharpoons 2\text{NH}_3 \] 2. \[ 2\text{NH}_3 \xrightarrow{t^\circ} \text{N}_2 + 3\text{H}_2 \] 3. \[ \text{N}_2 + \text{O}_2 \xrightarrow{t^\circ} 2\text{NO} \] 4. \[ 2\text{NO} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{NO}_2 \] \[ 2\text{NO}_2 \rightleftharpoons \text{N}_2\text{O}_4 \] 5. \[ \text{N}_2\text{O}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{NaNO}_3 + \text{NaNO}_2 + \text{H}_2\text{O} \]