Номер 399, страница 80 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

399. Укажите верные утверждения:

а) атом азота в молекуле аммиака образует три ковалентные химические связи;

б) в молекуле аммиака имеются тройные связи;

в) как и большинство газов, аммиак плохо растворим в воде при н. у.;

г) в промышленности аммиак получают прямым синтезом из простых веществ;

д) степень окисления атома азота в аммиаке равна $+3$;

е) атомы водорода связаны с атомом азота в аммиаке ковалентной неполярной связью;

ё) в лабораторных условиях аммиак легко получить из воздуха;

ж) при действии щелочей на твёрдый $NH_4Cl$ выделяется аммиак;

з) все атомы в молекуле аммиака лежат в одной плоскости;

и) при н. у. аммиак представляет собой газ с резким неприятным запахом;

й) атом азота в аммиаке может выступать только окислителем;

к) в водном растворе аммиака присутствует заметное количество гидроксид-ионов и поэтому раствор имеет щелочную среду.

а) атом азота в молекуле аммиака образует три ковалентные химические связи;

Молекула аммиака имеет химическую формулу $NH_3$. Атом азота, находящийся в 15-й группе (VA) периодической системы, имеет 5 валентных электронов. Для формирования стабильной внешней электронной оболочки (октета), он образует три одинарные ковалентные связи с тремя атомами водорода, используя по одному электрону для каждой связи. Оставшиеся два валентных электрона азота составляют неподеленную электронную пару. Таким образом, утверждение о наличии трех ковалентных связей является верным.

Ответ: Верно.

б) в молекуле аммиака имеются тройные связи;

В молекуле аммиака ($NH_3$) атом азота соединен с тремя разными атомами водорода тремя одинарными ковалентными связями ($N-H$). Тройная связь — это связь, образующаяся между двумя атомами посредством трех общих электронных пар (например, в молекуле азота $N \equiv N$). Таких связей в молекуле аммиака нет.

Ответ: Неверно.

в) как и большинство газов, аммиак плохо растворим в воде при н. у.;

Это утверждение неверно. Аммиак, в отличие от многих простых газов (таких как $N_2$, $O_2$, $H_2$), обладает исключительно высокой растворимостью в воде. Это обусловлено полярностью молекулы $NH_3$ и её способностью образовывать прочные водородные связи с полярными молекулами воды ($H_2O$). При нормальных условиях в одном объеме воды может раствориться более 700 объемов аммиака.

Ответ: Неверно.

г) в промышленности аммиак получают прямым синтезом из простых веществ;

Да, основной промышленный метод получения аммиака — это процесс Габера-Боша. Он заключается в прямом синтезе аммиака из простых веществ — азота, получаемого из воздуха, и водорода. Реакция является обратимой и экзотермической, протекает при высоком давлении, высокой температуре и в присутствии катализатора: $N_2(г) + 3H_2(г) \rightleftharpoons 2NH_3(г)$.

Ответ: Верно.

д) степень окисления атома азота в аммиаке равна +3;

Степень окисления — это условный заряд. Молекула аммиака ($NH_3$) электронейтральна. Водород в соединениях с более электроотрицательными неметаллами, как азот, имеет степень окисления +1. Если принять степень окисления азота за $x$, то сумма степеней окисления в молекуле будет равна нулю: $x + 3 \cdot (+1) = 0$. Отсюда следует, что степень окисления азота $x = -3$.

Ответ: Неверно.

е) атомы водорода связаны с атомом азота в аммиаке ковалентной неполярной связью;

Связь $N-H$ является ковалентной полярной. Полярность связи определяется разницей в электроотрицательности (ЭО) связываемых атомов. ЭО азота (≈3.04 по Полингу) значительно выше ЭО водорода (≈2.20). Из-за этого общие электронные пары смещены к атому азота, что создает на нем частичный отрицательный заряд ($ \delta- $), а на атомах водорода — частичные положительные заряды ($ \delta+ $). Ковалентная неполярная связь образуется между атомами с одинаковой или очень близкой ЭО.

Ответ: Неверно.

ё) в лабораторных условиях аммиак легко получить из воздуха;

Получение аммиака из азота воздуха — это сложный промышленный процесс, требующий экстремальных условий (высокое давление и температура, катализаторы). В лабораторных условиях такой метод не применяется из-за его сложности и энергозатратности. В лаборатории аммиак получают более простым способом — действием сильных оснований (щелочей) на соли аммония при нагревании.

Ответ: Неверно.

ж) при действии щелочей на твёрдый $NH_4Cl$ выделяется аммиак;

Это утверждение описывает классический лабораторный способ получения аммиака. Хлорид аммония ($NH_4Cl$) — это соль аммония. При его реакции со щелочью, например, с гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$) или гидроксидом натрия ($NaOH$), при нагревании происходит вытеснение слабого основания (аммиака) из его соли. Пример реакции: $2NH_4Cl(тв) + Ca(OH)_2(тв) \xrightarrow{t} 2NH_3(г) + CaCl_2(тв) + 2H_2O(г)$.

Ответ: Верно.

з) все атомы в молекуле аммиака лежат в одной плоскости;

Молекула аммиака имеет пространственное строение в виде тригональной пирамиды, а не плоской фигуры. У центрального атома азота, помимо трех связей с атомами водорода, есть одна неподеленная электронная пара. Согласно теории VSEPR (отталкивания электронных пар валентной оболочки), эта неподеленная пара отталкивает связывающие электронные пары, в результате чего атомы водорода располагаются в основании пирамиды, а атом азота — в её вершине. Угол $H-N-H$ составляет около 107.8°, а не 120° (что было бы характерно для плоской структуры).

Ответ: Неверно.

и) при н. у. аммиак представляет собой газ с резким неприятным запахом;

Нормальные условия (н. у.) — это температура 0 °C и давление 1 атм. Температура кипения аммиака равна –33.4 °C, что значительно ниже 0 °C. Следовательно, при н. у. аммиак является газом. Он обладает очень характерным резким, удушливым запахом, который знаком многим по запаху нашатырного спирта (водного раствора аммиака).

Ответ: Верно.

й) атом азота в аммиаке может выступать только окислителем;

В аммиаке ($NH_3$) азот находится в своей низшей степени окисления (-3). Атом в низшей степени окисления не может принимать электроны и понижать свою степень окисления, поэтому он не может быть окислителем. Наоборот, он может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления (например, до 0, +1, +2, +3, +4, +5), и, следовательно, выступать в роли восстановителя. Например, в реакции горения $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{кат.} 4NO + 6H_2O$, азот окисляется от -3 до +2.

Ответ: Неверно.

к) в водном растворе аммиака присутствует заметное количество гидроксид-ионов и поэтому раствор имеет щелочную среду.

Аммиак — слабое основание. При растворении в воде он вступает в обратимую реакцию с водой, в результате которой образуются ионы аммония ($NH_4^+$) и гидроксид-ионы ($OH^-$): $NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$. Повышение концентрации гидроксид-ионов ($OH^-$) в растворе по сравнению с чистой водой приводит к тому, что раствор приобретает щелочную реакцию (pH > 7).

Ответ: Верно.