Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Плотность азота

Плотность азота и другие его физические свойства

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
При обычных условиях азот – бесцветный газ, состоящий из молекул N2.

Прочная внутримолекулярная связь, небольшой размер и неполярность молекулы азота являются причинами слабого межмолекулярного взаимодействия, поэтому азот имеет низкие температуры кипения и плавления.

Азот не имеет запаха. Мало растворим в воде и немного легче воздуха: масса 1 л азота равна 1,25 г.

Важнейшие константы азота представлены в таблице ниже:

Таблица 1. Физические свойства и плотность азота.

Плотность, г/см3 (20oС)

0,90 (твердый)

Температура плавления, oС

-210

Температура кипения, oС

-196

Энергия ионизации атома, кДж/моль

1402

Сродство атома к электрону, кДж/моль

-7

Относительная электроотрицательность

3,0

Радиус атома, нм

0,071

Стандартная энтальпия диссоциации молекул при 25oС, кДж/моль

945

Молекула азота N2 в основном состоянии имеет следующую электронную конфигурацию: [σ(2s)2][ [σ*(2s)2][π(2py)2][π(2px)2][π(2pz)2]. В атоме азота в основном состоянии имеется три неспаренных электрона. Это свидетельствует о том, что валентность азота равна трем. Однако, несмотря на тот факт, что для азота не характерно наличие возбужденного состояния, данный элемент способен проявлять в своих соединениях валентности I, II, IV и V.

Распространенность азота в природе

Азот способен находиться в природе в форме простого вещества в природе (содержание азота в воздухе составляет -78 (об.) %). В виде аминокислот и нуклеиновых кислот азот входит всостав животных и растительных организмов. Из природных минералов промышленное значение имеют чилийская селитра (NaNO3) и калийная селитра (KNO3). Общее содержание азота в земной коре (включая гидросферу и атмосферу) составляет 0,04% (масс.).

Краткое описание химических свойств и плотность азота

Молекулярный азот обладает крайне низкой реакционной способностью, что обусловлено наличием в молекуле N2 прочной тройной связи, а также неполярностью молекулы. Действительно, энергия ионизации молекулы азота 1402 кДж/моль близка к энергии ионизации атома аргона 1520 кДж/моль, иными словами, азот – плохой восстановитель.

Сродство молекулярного азота к электрону -3,6 эВ, поэтому при комнатной температуре он реагирует лишь с некоторыми сильными восстановителями, например, с литием. Процесс протекает через стадию одноэлектронного восстановления с образованием неустойчивого пернитрида Li+N2, который в ходе реакции превращается в нитрид:

6Li + N2 = 2Li3N.

Для образования нитрида магния Mg3N2 из простых веществ требуется нагревание до 300oС. Нитриды активных металлов представляют собой ионные соединения, гидролизующиеся водой с образованием аммиака.

В электрическом разряде в молекуле азота происходит переход электрона с орбитали σ(2pz) на π*(2pz). Такие возбужденные молекулы быстро возвращаются в обычное состояние, испуская желтое свечение. Иногда оно длится в течение нескольких минут после прекращения разряда. В возбужденном состоянии азот обладает высокой реакционной способностью. Действительно, в электрическом разряде он реагирует с кислородом:

N2 + O2↔ 2NO.

Реакция с водородом протекает при повышенных значениях температуры (400oС) и давления (200 атм) в присутствии катализатора (Fe):

N2 + 3H2↔ 2NH3.

Азот не взаимодействует с серой и галогенами.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Вычислите плотность а) по кислороду; б) по азоту; в) по воздуху следующих газов: иодоводорода HI и оксида азота (I).
Решение Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.

Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.

Mr(HI) = Ar(H) + Ar(I) = 1 + 127 = 128.

Dair(HI) = Mr(HI) / Mr(air) = 128 / 29 = 4,41;

DO2(HI) = Mr(HI) / Mr(O2) = 128 / 32 = 4;

DN2(HI) = Mr(HI) / Mr(N2) = 128 / 28 = 4,57.

Mr(O2) = 2 ×Ar(O) = 2 × 16 = 32.

Mr(N2) = 2 ×Ar(N) = 2 × 14 = 28.

Mr(N2O) = 2 ×Ar(N) + Ar(O) = 2 ×14 + 16 = 28 + 16 = 44.

Dair(N2O) = Mr(N2O) / Mr(air) = 44 / 29 = 1,52;

DO2(N2O) = Mr(N2O) / Mr(O2) = 44 / 32 = 1,375;

DN2(N2O) = Mr(N2O) / Mr(N2) = 44 / 28 = 1,57.

Ответ Плотности иодоводорода по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 4,41, 4 и 4,57; плотности оксида азота (I) по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 1,52, 1,375 и 1,57.
ПРИМЕР 2
Задание Вычислите плотность а) по кислороду; б) по азоту; в) по воздуху следующих газов: оксида азота (IV) и фтороводородаHF.
Решение Для того, чтобы вычислить относительную плотность одного газа по другому, надо относительную молекулярную массу первого газа разделить на относительную молекулярную массу второго газа.

Относительную молекулярную массу воздуха принимают равной 29 (с учетом содержания в воздухе азота, кислорода и других газов). Следует отметить, что понятие «относительная молекулярная масса воздуха» употребляется условно, так как воздух – это смесь газов.

Mr(HF) = Ar(H) + Ar(F) = 1 + 19 = 20.

Dair(HF) = Mr(HF) / Mr(air) = 20 / 29 = 0,69;

DO2(HF) = Mr(HF) / Mr(O2) = 20 / 32 = 0,625;

DN2(HF) = Mr(HF) / Mr(N2) = 20 / 28 = 0,71.

Mr(O2) = 2 ×Ar(O) = 2 × 16 = 32.

Mr(N2) = 2 ×Ar(N) = 2 × 14 = 28.

2)

Mr(NO2) =  Ar(N) + 2 ×Ar(O) = 14 + 2 ×16 = 14 + 32 = 46.

Dair(NO2) = Mr(NO2) / Mr(air) = 46 / 29 = 1,59;

DO2(NO2) = Mr(NO2) / Mr(O2) = 46 / 32 = 1,44;

DH2(NO2) = Mr(NO2) / Mr(N2) = 46 / 28 = 1,64.

Ответ Плотности фтороводорода по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 0,69, 0,625 и 0,71; плотности оксида азота (IV) по воздуху, кислороду и азоту соответственно равны 1,59, 1,44 и 1,64.
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.