Решение задачи: Определение ОВР свойств азота в соединениях

Задача:

Соотнесите частицы и окислительно-восстановительные свойства, которые они проявляют за счёт атомов азота:

Частицы:

• \(NO_2\)
• \(NaNO_3\)
• \(NH_4NO_2\)
• \(NO\)
• \(NaNH_2\)

Свойства:

• и окислитель, и восстановитель
• только окислитель
• только восстановитель

Решение:

Для определения окислительно-восстановительных свойств атома азота в соединениях необходимо определить степень окисления азота в каждом соединении и сравнить её с минимальной (–3) и максимальной (+5) степенями окисления азота.

• Если степень окисления азота минимальна (–3), то азот может быть только восстановителем.
• Если степень окисления азота максимальна (+5), то азот может быть только окислителем.
• Если степень окисления азота промежуточная (от –2 до +4), то азот может быть как окислителем, так и восстановителем.

Рассчитаем степени окисления азота в каждом соединении:

1. \(NO_2\) (диоксид азота)

Степень окисления кислорода обычно –2. Пусть степень окисления азота будет \(x\).

\[x + 2 \cdot (-2) = 0\]

\[x - 4 = 0\]

\[x = +4\]

Степень окисления азота +4 является промежуточной (между –3 и +5). Следовательно, \(NO_2\) может быть и окислителем, и восстановителем.

2. \(NaNO_3\) (нитрат натрия)

Степень окисления натрия +1, кислорода –2. Пусть степень окисления азота будет \(x\).

\[1 + x + 3 \cdot (-2) = 0\]

\[1 + x - 6 = 0\]

\[x - 5 = 0\]

\[x = +5\]

Степень окисления азота +5 является максимальной. Следовательно, \(NaNO_3\) может быть только окислителем.

3. \(NH_4NO_2\) (нитрит аммония)

В этом соединении есть два атома азота с разными степенями окисления: в катионе аммония \((NH_4^+)\) и в нитрит-ионе \((NO_2^-)\).

• В \((NH_4^+)\): Степень окисления водорода +1. Пусть степень окисления азота будет \(x\).

\[x + 4 \cdot (+1) = +1\]

\[x + 4 = +1\]

\[x = -3\]

Степень окисления азота –3 является минимальной. В этой части молекулы азот может быть только восстановителем.

• В \((NO_2^-)\): Степень окисления кислорода –2. Пусть степень окисления азота будет \(y\).

\[y + 2 \cdot (-2) = -1\]

\[y - 4 = -1\]

\[y = +3\]

Степень окисления азота +3 является промежуточной. В этой части молекулы азот может быть как окислителем, так и восстановителем.

Поскольку в молекуле \(NH_4NO_2\) присутствуют атомы азота как с минимальной, так и с промежуточной степенью окисления, в целом соединение \(NH_4NO_2\) может быть и окислителем, и восстановителем (за счет азота в нитрит-ионе, который может повышать степень окисления, и за счет азота в аммоний-ионе, который может только повышать степень окисления).

4. \(NO\) (оксид азота(II))

Степень окисления кислорода –2. Пусть степень окисления азота будет \(x\).

\[x + (-2) = 0\]

\[x = +2\]

Степень окисления азота +2 является промежуточной. Следовательно, \(NO\) может быть и окислителем, и восстановителем.

5. \(NaNH_2\) (амид натрия)

Степень окисления натрия +1, водорода +1. Пусть степень окисления азота будет \(x\).

\[1 + x + 2 \cdot (+1) = 0\]

\[1 + x + 2 = 0\]

\[x + 3 = 0\]

\[x = -3\]

Степень окисления азота –3 является минимальной. Следовательно, \(NaNH_2\) может быть только восстановителем.

Соотнесение:

• \(NO_2\) — и окислитель, и восстановитель
• \(NaNO_3\) — только окислитель
• \(NH_4NO_2\) — и окислитель, и восстановитель
• \(NO\) — и окислитель, и восстановитель
• \(NaNH_2\) — только восстановитель