Азот и аммиак: свойства, реакции и соли аммония для 9 класса

Азот и аммиак — центральные темы главы о неметаллах в 9 классе. Азот N₂ — газ, из которого воздух состоит на 78%, и при этом одно из самых инертных простых веществ. Аммиак NH₃ — его важнейшее соединение: газ с резким запахом, который в воде ведёт себя как основание. В статье — свойства обоих веществ, соли аммония с их качественной реакцией и краткий обзор азотной кислоты. Ровно в объёме контрольных и ОГЭ.

🖼️ КАРТИНКА: «Лестница» степеней окисления азота из пяти ступеней снизу вверх: NH₃ (−3) → N₂ (0) → NO (+2) → NO₂ (+4) → HNO₃ (+5); на каждой ступени формула крупно и степень окисления, вдоль лестницы стрелка вверх с подписью «окисление» — подпись: Азот проходит путь от −3 в аммиаке до +5 в азотной кислоте

Азот N₂: почему главный газ воздуха почти не реагирует

Азот — элемент VA-группы, у атома 5 электронов на внешнем уровне. До завершения уровня не хватает трёх, поэтому в молекуле N₂ два атома держатся тройной связью N≡N — одной из самых прочных в химии.

Отсюда главное свойство: при обычных условиях азот инертен. Мы дышим смесью, где азота больше всего, — и он просто «проходит мимо», ни с чем не реагируя. Чтобы разорвать тройную связь, нужны жёсткие условия: высокая температура, давление, катализатор или электрический разряд.

С чем азот всё-таки реагирует:

• С литием — уже при комнатной температуре: 6Li + N₂ → 2Li₃N (нитрид лития).
• С активными металлами при нагревании: 3Mg + N₂ → Mg₃N₂ (нитрид магния).
• С водородом — при высоких температуре и давлении, на катализаторе: N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃. Реакция обратимая — именно так аммиак получают в промышленности.
• С кислородом — только при температуре около 2000 °C или в электрическом разряде: N₂ + O₂ ⇌ 2NO. В природе эту реакцию запускает молния.

В соединениях азот проявляет степени окисления от −3 (аммиак, нитриды) до +5 (азотная кислота, нитраты). Если правила расстановки подзабылись — освежи их в разборе как расставлять степени окисления.

Аммиак NH₃: газ, который ведёт себя как основание

Аммиак — бесцветный газ с резким узнаваемым запахом: так пахнет нашатырный спирт из аптечки. Он почти вдвое легче воздуха и отлично растворяется в воде — при комнатной температуре один объём воды поглощает около 700 объёмов газа.

При растворении аммиак частично соединяется с водой: NH₃ + H₂O ⇌ NH₃·H₂O. Гидрат аммиака — слабое основание: лакмус в растворе синеет, фенолфталеин становится малиновым. Запомни этот случай: основание есть, а металла в нём нет.

Главные реакции аммиака:

• С кислотами — образуются соли аммония: NH₃ + HCl → NH₄Cl. Это знаменитый опыт «дым без огня»: подносишь друг к другу две палочки, смоченные раствором аммиака и соляной кислотой, — между ними появляется белое облачко из кристалликов хлорида аммония.
• Горение в кислороде: 4NH₃ + 3O₂ → 2N₂ + 6H₂O.
• Каталитическое окисление (на платиновом катализаторе): 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O. Это первая стадия промышленного получения азотной кислоты.

Как аммиак получают:

• В лаборатории — нагревают смесь соли аммония со щёлочью: 2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O.
• В промышленности — синтезом из азота и водорода (та самая обратимая реакция выше).

Собирают аммиак в пробирку, перевёрнутую вверх дном, — он легче воздуха. Классический вопрос практической части ОГЭ.

🖼️ КАРТИНКА: Опыт «дым без огня»: две стеклянные палочки навстречу друг другу, у одной подпись «раствор NH₃», у другой «раствор HCl», между ними белое облачко с формулой NH₄Cl — подпись: Аммиак и хлороводород дают белый «дым» — кристаллики хлорида аммония

Соли аммония и качественная реакция на ион NH₄⁺

Соли аммония — соли, в которых место металла занимает ион аммония NH₄⁺: хлорид аммония NH₄Cl, нитрат аммония NH₄NO₃, сульфат аммония (NH₄)₂SO₄. Все они растворимы в воде — легко проверить по таблице растворимости.

Качественная реакция на ион аммония — нагревание со щёлочью. Выделяется аммиак, который узнают по резкому запаху и посинению влажной лакмусовой бумажки:

NH₄Cl + NaOH → NaCl + NH₃↑ + H₂O (при нагревании)

Эта реакция входит в обязательный минимум экзамена — весь список собран в таблице качественных реакций для ОГЭ.

Второе свойство — соли аммония разлагаются при нагревании. Хлорид аммония возгоняется: NH₄Cl → NH₃↑ + HCl↑, а на холодных стенках пробирки пары снова соединяются в белый налёт.

Где это в жизни: нитрат и сульфат аммония — главные азотные удобрения. Азот нужен растениям для построения белков, но N₂ из воздуха они усваивать не умеют — только связанный азот из солей.

«Дым без огня» и распознавание солей аммония — опыты из набора для подготовки к ОГЭ: 31 реактив, чтобы прогнать реакции экзамена руками, а не заучивать по таблице.

С чем реагирует азотная кислота: обзор для 9 класса

Азотная кислота HNO₃ — сильная одноосновная кислота, в которой азот находится в высшей степени окисления +5. Отсюда её вторая роль: это ещё и сильный окислитель.

С чем реагирует азотная кислота:

• С основными оксидами: 2HNO₃ + CuO → Cu(NO₃)₂ + H₂O.
• С основаниями: HNO₃ + NaOH → NaNO₃ + H₂O.
• С солями более слабых кислот: 2HNO₃ + CaCO₃ → Ca(NO₃)₂ + H₂O + CO₂↑.
• С металлами — но по-особенному. Водород при этом НЕ выделяется. Вместо него образуются оксиды азота: разбавленная кислота с медью даёт NO, концентрированная — бурый газ NO₂. Пример: 8HNO₃(разб.) + 3Cu → 3Cu(NO₃)₂ + 2NO↑ + 4H₂O.

Заметь: азотная кислота растворяет даже металлы, стоящие после водорода в ряду активности, — медь, серебро, ртуть. А вот железо, алюминий и хром концентрированная HNO₃ на холоде пассивирует: покрывает плотной оксидной плёнкой, и реакция останавливается. Поэтому её хранят и перевозят в алюминиевых (и стальных) цистернах.

Соли азотной кислоты — нитраты — все растворимы. Нитраты калия, натрия и аммония называют селитрами и применяют как удобрения.

Логика «кислота-окислитель» тебе уже встречалась в теме серы и её соединений: концентрированная серная кислота с металлами тоже обходится без выделения водорода.

Частые ошибки в теме «азот и аммиак»

• Писать выделение H₂ в реакции металла с азотной кислотой. Самая массовая ошибка на ОГЭ. HNO₃ любой концентрации даёт с металлами оксиды азота, а не водород.
• Путать аммиак NH₃ и ион аммония NH₄⁺. Аммиак — молекула, газ. Аммоний — заряженный ион в составе солей. В ионных уравнениях они ведут себя по-разному.
• Терять обратимость синтеза аммиака. N₂ + 3H₂ ⇌ 2NH₃ пишется со знаком обратимости и условиями: катализатор, давление, нагревание.
• Забывать нагревание в качественной реакции на NH₄⁺. Без нагревания аммиак почти не выделяется — в ответе экзамена условие обязательно.
• Собирать аммиак вытеснением воды. Нельзя: он в ней растворяется почти мгновенно. Только вытеснением воздуха, пробирка вверх дном.

Частые вопросы

Почему азот так называется, если без него нет жизни?

«Азот» переводится с греческого как «безжизненный»: в чистом N₂ гаснет пламя и задыхаются животные. Но в связанном виде — в белках, аминокислотах, ДНК — азот есть в каждой живой клетке.

Чем пахнет аммиак и где я его встречал?

Нашатырный спирт из аптечки — это 10%-й водный раствор аммиака. Тот же резкий запах — у некоторых средств для мытья стёкол.

Почему азотная кислота реагирует с медью, хотя медь стоит после водорода?

Потому что окислитель в ней — не ион водорода, а азот в степени окисления +5. Ему не нужно «вытеснение водорода»: он сам забирает электроны у металла и превращается в NO или NO₂.

Как распознать соль аммония среди других солей?

Нагреть пробу с раствором щёлочи. Резкий запах и посинение влажной лакмусовой бумажки над пробиркой — выделился аммиак, значит, в соли был ион NH₄⁺.

Нужно ли учить производство азотной кислоты для ОГЭ?

Достаточно понимать цепочку NH₃ → NO → NO₂ → HNO₃ на уровне схемы. Подробные условия каждой стадии — материал 11 класса и ЕГЭ.

Вывод и следующий шаг

Азот — инертный газ с тройной связью, который «оживает» только в жёстких условиях. Аммиак — основание без металла, узнаваемое по запаху. Соли аммония выдают себя при нагревании со щёлочью, а азотная кислота с металлами даёт оксиды азота вместо водорода. Эти четыре факта закрывают большинство заданий по теме.

Дальше по программе — углерод и кремний: аллотропия, углекислый газ и качественная реакция на карбонаты. Весь маршрут года — в обзоре химия 9 класс.

Хочешь увидеть «дым без огня» и качественную реакцию на аммоний своими глазами, а не на картинке? В наборе для подготовки к ОГЭ — 31 реактив под реакции экзамена. Закрепить тему на тренажёрах можно на платформе.

🎁 ЛИД-МАГНИТ: PDF-шпаргалка «Азот и его соединения: все реакции для ОГЭ на одном листе» — подпишись на @ximi4kapublic и забери.