Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Дисциплина: Химия

Тема: «Оксиды азота»



Вступление

Я выбрал данную тему курсовой работы, потому что «оксиды азота» а именно оксид азота2 используется в автомобильной сфере, в качестве «ускорителя».

Также я надеюсь узнать, что то новое и полезное для себя.

Азот образует несколько соединений с кислородом:

Оксид азота, N2O, (оксид диазота) -- бесцветный газ со слабым запахом, растворим в воде. Не взаимодействует с водой, растворами кислот и щелочей. При нагревании разлагается на азот и кислород. При высоких концентрациях N2O возбуждает нервную систему («веселящий газ»). В медицине N2O применяют как слабое средство для наркоза.



Получение Оксида азота

Закись азота получают нагреванием сухого нитрата аммония. Разложение начинается при 170 °C и сопровождается выделением тепла. Поэтому, чтобы не дать протекать ему слишком бурно, следует вовремя прекратить нагревание, так как при температурах более 300 °C нитрат аммония разлагается со взрывом:

NH4NO3 > N2O^ + 2H2O.

Более удобным способом является нагревание сульфаминовой кислотой с 73%-й азотной кислотой:

NH2SO2OH + HNO3 (73 %) > N2O^ + H2SO4 + H2O.

Физические свойства Оксида азота

Впервые был получен в 1799 г. Гемфри Деви. Бесцветный газ, тяжелее воздуха (относительная плотность 1,527), с характерным сладковатым запахом. Растворим в воде (0,6 объёма N2O в 1 объёме воды при 25 °C). При 0 °C и давлении 30 атм, а также при комнатной температуре и давлении 40 атм сгущается в бесцветную жидкость. Из 1 кг жидкой закиси азота образуется 500 л газа. Не воспламеняется, но поддерживает горение. Смеси с эфиром, циклопропаном, хлорэтилом в определённых концентрациях взрывоопасны.

Химические свойства Оксида азота

Относится к несолеобразующим оксидам. В нормальных условиях N2O химически инертен, при нагревании проявляет свойства окислителя:

N2O + H2 > N2 + H2O;

N2O + C > N2 + CO.

При взаимодействии с сильными окислителями N2O может проявлять свойства восстановителя:

5N2О + 8KMnO4 + 7H2SO4 > 5Mn(NO3)2 + 3MnSO4 + 4K2SO4 + 7H2O.

При нагревании N2O разлагается:

2N2O > 2N2 + O2.

Применение Оксида азота (|)

Используется в основном как средство для ингаляционного наркоза, в основном в сочетании с другими препаратами (из-за недостаточно сильного обезболивающего действия). В то же время это соединение можно назвать самым безопасным средством для наркоза, так как после его применения почти не бывает осложнений. Также иногда используется для улучшения технических характеристик двигателей внутреннего сгорания.

В двигателях внутреннего сгорания

Закись азота иногда используется для улучшения технических характеристик двигателей внутреннего сгорания. В случае автомобильных применений вещество, содержащее закись азота, и горючее впрыскиваются во впускной (всасывающий) коллектор двигателя, что приводит к следующим результатам:

· снижает температуру всасываемого в двигатель воздуха, обеспечивая плотный поступающий заряд смеси.

· увеличивает содержание кислорода в поступающем заряде (воздух содержит лишь ~21 масс. % кислорода).

· повышает скорость (интенсивность) сгорания в цилиндрах двигателя.

Оксид азота, NO (мон(о)оксид азота, окись азота, нитрозил-радикал) NO -- несолеобразующий оксид азота. Он представляет собой бесцветный газ, плохо растворимый в воде. Сжижается с трудом; в жидком и твёрдом виде имеет голубой цвет.

Наличие неспаренного электрона обусловливает склонность NO к образованию слабосвязанных димеров N2O2. Это непрочные соединения с ДH° димеризации = 17 кДж. Жидкий оксид азота (II) на 25 % состоит из молекул N2O2, а твердый оксид целиком состоит из них.

Получение Оксида азота(II)

Оксид азота (II) -- единственный из оксидов азота, который можно получить непосредственно из свободных элементов соединением азота с кислородом при высоких температурах (1200--1300 °C) или в электрическом разряде. В природе он образуется в атмосфере при грозовых разрядах:

N2 + O2 > 2NO -- 180,9 кДж

и тотчас же реагирует с кислородом:

2NO + O2 > 2NO2.

При понижении температуры оксид азота(II) разлагается на азот и кислород, но если температура падает резко, то не успевший разложиться оксид существует достаточно долго: при низкой температуре скорость распада невелика. Такое резкое охлаждение называется «закалкой» и используется при одном из способов получения азотной кислоты.

В лаборатории его обычно получают взаимодействием 30%-ной HNO3 с некоторыми металлами, например, с медью:

3Cu + 8HNO3 (30 %) > 3Cu(NO3)2 + 2NO^ + 4H2O.

Более чистый, не загрязнённый примесями NO можно получить по реакциям:

FeCl2 + NaNO2 + 2HCl > FeCl3 + NaCl + NO^ + H2O;

2HNO2 + 2HI > 2NO^ + I2v + 2H2O.

Промышленный способ основан на окислении аммиака при высокой температуре и давлении при участии Pt, Cr2O3 (как катализаторов):

4NH3 + 5O2 > 4NO + 6H2O.

Химические свойства Оксида азота(II)

При комнатной температуре и атмосферном давлении происходит окисление NO кислородом воздуха:

2NO + O2 > 2NO2

Для NO характерны также реакции присоединения галогенов с образованием нитрозилгалогенидов, в этой реакции NO проявляет свойства восстановителя:

2NO + Cl2 > 2NOCl (нитрозилхлорид).

В присутствии более сильных восстановителей NO проявляет окислительные свойства:

2SO2 + 2NO > 2SO3 + N2^.

В воде NO мало растворим и с ней не реагирует, являясь несолеобразующим оксидом.

Применение Оксида азота(II)

Получение NO является одной из стадий получения азотной кислоты.

Триоксид диазота , N2O3 (азотистый ангидрид, сесквиоксид азота) N2O3 -- бесцветный газ (при н. у.), в твёрдом виде -- синеватого цвета. Устойчив только при температурах ниже ?4 °C. Без примесей NO2 и NO существует только в твёрдом виде.

Получение Оксида азота(III)

Рекомендуется капать 50%-ю азотную кислоту на твёрдый оксид мышьяка(III):

оксид азот щелочь окислитель

2HNO3 (50 %) + As2O3 > NO2^ + NO^ + HAsO3.

N2O3 образуется при охлаждении получающейся смеси газов.

При пропускании электрического разряда через жидкий воздух N2O3 можно получить в виде порошка голубого цвета:

N2 + O2 > 2NO;

2NO + O2 > 2NO2;

NO + NO2 > N2O3.



Также N2O3 можно получить действием 50%-ой азотной кислоты на крахмал:

(С6H10O5)n + 12nHNO3 > 6nNO^ + 6nNO2^ + 6nCO2^ + 11nH2O

Химические свойства Оксида азота(III)

Кислотный оксид. N2O3 подвержен термической диссоциации:

N2O3 - NO2 + NO.

При 25 °C содержание N2O3 в смеси газов составляет около 10,5 %. Жидкий оксид азота(III) синего цвета, он также частично диссоциирован.

Являясь азотистым ангидридом, при взаимодействии с водой N2O3 даёт азотистую кислоту

N2O3 + H2O - 2HNO2.

При взаимодействии с растворами щелочей образуются соответствующие нитриты:

N2O3 + 2KOH > 2KNO2 + H2O.

Применение Оксида азота(III)

Применяется в лаборатории для получения азотистой кислоты и её солей.



Тетраоксид диазота, N2O4

Оксид азота NO2, N2O4 (IV) (диоксид азота, бурый газ) NO2 -- газ, красно-бурого цвета, с характерным острым запахом.

В обычном состоянии NO2 существует в равновесии со своим димером N2O4. Склонность к его образованию объясняется наличием в молекуле NO2 неспаренного электрона. При температуре ниже ?12 °C белые кристаллы состоят только из молекул N2O4, при температуре 140 °C диоксид азота состоит только из молекул NO2, он очень тёмного, почти чёрного цвета. В точке кипения NO2 представляет собой красно-бурую жидкость, содержащую около 0,1 % NO2.

Получение Оксида азота(IV)

В лаборатории NO2 обычно получают воздействием концентрированной азотной кислотой на медь:

Cu + 4HNO3 (конц.) > Cu(NO3)2 + 2NO2^ + 2H2O.

Также его можно получить термическим разложением нитрата свинца, однако при проведении реакции следует соблюдать осторожность:

2Pb(NO3)2 > 2PbO + 4NO2^ + O2^.

Химические свойства Оксида азота(IV)

Кислотный оксид, ему соответствуют азотная и азотистая кислоты. NO2 отличается высокой химической активностью. Он взаимодействует с неметаллами (фосфор, сера и углерод горят в нём). В этих реакциях NO2 -- окислитель:

2NO2 + 2C > 2CO2^ + N2^;

10NO2 + 8P > 4P2O5 + 5N2^ (10NO2 + 2P4 > 2P4O10 + 5N2^);

Окисляет SO2 в SO3 -- на этой реакции основан нитрозный метод получения серной кислоты:

SO2 + NO2 > SO3 + NO^.

При растворении оксида азота(IV) в воде образуются азотная и азотистая кислоты (реакция диспропорционирования):

2NO2 + H2O - HNO3 + HNO2.

Поскольку азотистая кислота неустойчива, при растворении NO2 в тёплой воде образуются HNO3 и NO:

3NO2 + H2O > 2HNO3 + NO^.

Если растворение проводить в избытке кислорода, образуется только азотная кислота (NO2 проявляет свойства восстановителя):

4NO2 + 2H2O + O2 - 4HNO3.

При растворении NO2 в щелочах образуются как нитраты, так и нитриты:

2NO2 + 2KOH > KNO3 + KNO2 + H2O.

Жидкий NO2 применяется для получения безводных нитратов:



Zn + 2N2O4 > Zn(NO3)2 + 2NO

Применение Оксида азота(IV)

В производстве серной и азотной кислот, в качестве окислителя в жидком ракетном топливе и смесевых взрывчатых веществах.

«Лисий хвост»

«Лисий хвост» -- жаргонное название выбросов в атмосферу оксидов азота на химических предприятиях (иногда -- из выхлопных труб «плохих» автомобилей).

Название происходит от оранжево-бурого цвета диоксида азота. При низких температурах диоксид азота димеризуется и становится бесцветным. В летний сезон «лисие хвосты» наиболее заметны, так как в выбросах возрастает концентрация мономерной формы.

· Оксид азота(V) (пентаоксид диазота, нитрат нитроила, азотный ангидрид) N2O5 -- бесцветные, очень летучие кристаллы. Крайне неустойчив. Газообразный азотный ангидрид состоит из отдельных молекул, строение которых отвечает формуле O2N-О-NO2 и имеет неплоскую структуру. Кристаллы образованы ионами NO2+ и NO3?.

Получение Оксида азота(V)

1) Путём дегидратации азотной кислоты HNO3 посредством P2O5:

2HNO3 + P2O5 > 2HPO3 + N2O5;

12HNO3 + P4O10 > 4H3PO4 + 6N2O5;

2) Пропуская сухой хлор над сухим нитратом серебра:

4AgNO3 + 2Cl2 > 4AgCl + 2N2O5 + O2^(по другим данным, тут будет образовываться хлорид серебра и хлорнитрат);

3) Путём взаимодействия оксида азота(IV) с озоном:

2NO2 + O3 > N2O5 + O2^.

Химические свойства Оксида азота(V)

Типичный кислотный оксид. N2O5 легко летуч и крайне неустойчив. Разложение происходит со взрывом, чаще всего -- без видимых причин:

2N2O5 > 4NO2^ + O2^ - Q.

Растворяется в воде с образованием азотной кислоты (обратимая реакция):

N2O5 + H2O - 2HNO3.

Растворяется в щелочах с образованием нитратов:

N2O5 + 2NaOH > 2NaNO3 + H2O.

Тринитрамид -- химическое вещество, открытое группой учёных Королевского технологического института (Швеция) в 2010 году. Молекула тринитрамида выражается формулой N(NO2)3. Это всего лишь девятое по счёту соединение азота и кислорода. известное науке.

Согласно первоначальным оценкам тринитрамид является перспективным кандидатом на роль высокоэффективного ракетного топлива. Результаты исследований показывают, что тринитрамидное топливо может быть на 20--30 % более эффективным, чем известные ранее. Однако на данный момент неизвестно, является ли устойчивой твёрдая фаза вещества.

Заключение

Работая над данной курсовой работой я узнал для себя много нового.

Так же нашёл определения непонятным ранее мне вещам.



Список литературы

http://ru.wikipedia.org/

http://www.xumuk.ru/encyklopedia/69.html

Размещено на Allbest.ru