Номер 1033, страница 165 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1033. Укажите верные утверждения:

а) молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды;

б) в молекуле аммиака одна ковалентная связь образована по донорно-акцепторному механизму;

в) температура кипения аммиака ниже, чем у аналогичного соединения фосфора;

г) дипольный момент молекулы аммиака равен нулю;

д) атом азота в молекуле аммиака имеет частичный положительный заряд;

е) нашатырь — это $3\%$-ный водный раствор аммиака;

ж) аммиак тяжелее воздуха;

з) с ростом температуры растворимость аммиака в воде возрастает;

и) в промышленных условиях аммиак получают из хлорида аммония;

к) атом азота в молекуле аммиака имеет неподелённую электронную пару и поэтому может выступать её донором;

л) аммиак используют для получения азотной кислоты и аммиачной селитры.

а) молекула аммиака имеет форму треугольной пирамиды;

В молекуле аммиака ($NH_3$) центральный атом азота образует три ковалентные связи с атомами водорода и имеет одну неподелённую электронную пару. Согласно теории отталкивания электронных пар валентных оболочек (VSEPR), четыре электронные пары (три связывающие и одна неподелённая) располагаются в пространстве, стремясь к тетраэдрической ориентации. Однако форма молекулы определяется положением атомов, а не электронных пар. Из-за наличия неподелённой пары, которая отталкивает связывающие пары сильнее, геометрия молекулы представляет собой тригональную (или треугольную) пирамиду с атомом азота в вершине. Утверждение верное.

Ответ: утверждение верное.

б) в молекуле аммиака одна ковалентная связь образована по донорно-акцепторному механизму;

В молекуле аммиака ($NH_3$) все три связи $N-H$ являются ковалентными полярными, образованными по обменному механизму. Каждый атом водорода предоставляет один электрон, и атом азота предоставляет три своих валентных электрона (по одному на каждую связь). Донорно-акцепторный механизм реализуется, когда аммиак взаимодействует с ионом водорода ($H^+$), образуя ион аммония ($NH_4^+$). В этом случае аммиак выступает донором своей неподелённой электронной пары, а протон — акцептором. В самой молекуле $NH_3$ таких связей нет. Утверждение неверное.

Ответ: утверждение неверное.

в) температура кипения аммиака ниже, чем у аналогичного соединения фосфора;

Аналогичное соединение фосфора — это фосфин ($PH_3$). Температура кипения аммиака ($T_{кип}(NH_3) = -33.4 \degree C$) значительно выше температуры кипения фосфина ($T_{кип}(PH_3) = -87.7 \degree C$). Это объясняется тем, что между молекулами аммиака образуются прочные водородные связи из-за высокой электроотрицательности атома азота и наличия у него неподелённой электронной пары. В фосфине водородные связи отсутствуют, так как электроотрицательность фосфора намного ниже. Утверждение, что температура кипения аммиака ниже, является неверным.

Ответ: утверждение неверное.

г) дипольный момент молекулы аммиака равен нулю;

Молекула аммиака имеет форму тригональной пирамиды, которая является асимметричной. Связи $N-H$ полярны, так как азот более электроотрицателен, чем водород. Векторы дипольных моментов отдельных связей не компенсируют друг друга, а их векторная сумма даёт ненулевой суммарный дипольный момент молекулы. Дипольный момент был бы равен нулю, если бы молекула имела симметричное строение (например, плоский треугольник, как в $BF_3$, или тетраэдр, как в $CH_4$). Утверждение неверное.

Ответ: утверждение неверное.

д) атом азота в молекуле аммиака имеет частичный положительный заряд;

Электроотрицательность азота (≈3.04 по Полингу) выше, чем у водорода (≈2.20). Поэтому в ковалентной полярной связи $N-H$ общая электронная пара смещена к атому азота. В результате на атоме азота возникает частичный отрицательный заряд ($δ^−$), а на атомах водорода — частичные положительные заряды ($δ^+$). Утверждение неверное.

Ответ: утверждение неверное.

е) нашатырь — это 3%-ный водный раствор аммиака;

Нашатырь — это тривиальное (историческое) название для хлорида аммония ($NH_4Cl$), который является твёрдым кристаллическим веществом. Водный раствор аммиака называют нашатырным спиртом. Обычно в медицине используется 10%-ный раствор. Утверждение содержит неверное определение термина "нашатырь".

Ответ: утверждение неверное.

ж) аммиак тяжелее воздуха;

Молярная масса аммиака ($NH_3$) составляет $M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17$ г/моль. Средняя молярная масса воздуха, состоящего в основном из азота ($N_2$, $M=28$ г/моль) и кислорода ($O_2$, $M=32$ г/моль), составляет примерно $29$ г/моль. Так как молярная масса аммиака меньше средней молярной массы воздуха, аммиак легче воздуха. Утверждение неверное.

Ответ: утверждение неверное.

з) с ростом температуры растворимость аммиака в воде возрастает;

Растворение большинства газов в жидкостях, включая аммиак в воде, является экзотермическим процессом (протекает с выделением тепла). Согласно принципу Ле Шателье, при повышении температуры равновесие смещается в сторону эндотермического процесса, то есть в сторону, обратную растворению. Следовательно, растворимость аммиака в воде с ростом температуры уменьшается. Утверждение неверное.

Ответ: утверждение неверное.

и) в промышленных условиях аммиак получают из хлорида аммония;

В промышленности аммиак синтезируют по процессу Габера-Боша из азота и водорода: $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$. Этот метод является наиболее экономически эффективным для крупномасштабного производства. Получение аммиака из хлорида аммония (например, реакцией с сильным основанием) является лабораторным методом и не используется в промышленных масштабах. Утверждение неверное.

Ответ: утверждение неверное.

к) атом азота в молекуле аммиака имеет неподелённую электронную пару и поэтому может выступать её донором;

Атом азота находится в 15-й группе и имеет 5 валентных электронов. В молекуле аммиака ($NH_3$) три из них участвуют в образовании ковалентных связей с тремя атомами водорода. Оставшиеся два электрона образуют неподелённую (свободную) электронную пару. Наличие этой пары позволяет молекуле аммиака выступать в качестве донора электронов (основания Льюиса) и образовывать донорно-акцепторные связи, например, с протоном $H^+$. Утверждение верное.

Ответ: утверждение верное.

л) аммиак используют для получения азотной кислоты и аммиачной селитры.

Аммиак является ключевым сырьём в химической промышленности. Его используют для производства азотной кислоты ($HNO_3$) по методу Оствальда (каталитическое окисление аммиака). Также аммиак напрямую реагирует с азотной кислотой для получения аммиачной селитры ($NH_4NO_3$), которая является важным азотным удобрением и компонентом взрывчатых веществ. Утверждение верное.

Ответ: утверждение верное.