6.窒素とリン (1)窒素の性質とリンの同素体(黄リンと赤リン)の性質 (2)アンモニア アンモニアNH3は、刺激臭をもつ無色の気体で、冷却または圧縮すると、容易に液体となる。また、 水によく溶け、その水溶液は弱い塩基性を示す。 実験室では、塩化アンモニウムと 水酸化カルシウムの混合物を加熱して発生させる。 2NH4Cl+Ca(OH)2 →CaCl2+2H2O+2NH3 <ハーバー・ボッシュ法> アンモニアは、工業的には、ハーバー・ボッシュ法により製造される。ハーバー・ボッシュ法は、 アンモニア合成法の代表的方式。窒素と水素からアンモニアを合成する方法で, 温度 500~600℃,圧力 300 気圧,触媒 (四酸化三鉄) の条件で行なわれる。 N2+3H2 ⇌ 2NH3 問.N210molとH230molの混合物をアンモニア合成の触媒を通過させたとき、N2の20%が NH3に変化したとする。このとき、通過後の気体に含まれる物質は何か。また、その物質量を整数値 で答えよ。 N2 + 3H2 ⇌ 2mol 6mol 2NH3 4mol N2 10-2=8mol N2 30-6=14mol <窒素酸化物> 酸化物 一酸化窒素 二酸化窒素 常温での状態 無色の気体 赤褐色の気体 毒性 ――― 有毒(刺激臭) 水溶性 溶けにくい 溶けやすい 製法 銅に希硝酸 銅に濃硝酸 <オストワルト法> NH3 4mol (1) アンモニアを空気と混合し、白金触媒を用いて800~900℃に加熱して酸化する。 4NH3+5O2→4NO+6H2O ―――① (2) 一酸化窒素をさらに酸化して二酸化窒素にする。 2NO+O2→2NO2 ―――② (3) 二酸化窒素を水と反応させる。 3NO2+H2O→2HNO3+NO ―――③ (4)①式+②式×3+③式×2より、 NH3+2O2→HNO3+H2O <リンの化合物> (1) 十酸化四リン P4O10 白色の物質。強い吸湿性をもち、乾燥剤や脱水剤に用いられる。 (2)リン酸 H3PO4 十酸化四リンを水に加えて加熱すると、リン酸になる。リン酸の水溶液は中程度の酸性を示す。 リン酸は生体内ではたらく重要な酸であり、また、燃料電池の電解質としても使われる。
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