無機化学

窒素とリンについて

投稿日:12月 28, 2020 更新日:

・窒素とその仲間達

まず窒素の製造法について解説します。

[実験室]亜硝酸アンモニウムの熱分解で窒素分子を得る

NH4NO2→N2↑+2H2O

[工業的]液体空気の分留で得られる。

一酸化窒素NO)→一酸化窒素は水に溶けにくいです。酸化されやすく空気中の酸素と結びつき二酸化窒素になります。実験質では銅に希硝酸を反応させると発生する。水上置換で捕捉する。

3Cu + 8HNO3 → 3Cu(NO3)2 + 2NO +4H2O

二酸化窒素)→二酸化窒素は赤褐色の気体で有毒である。水によく溶けて硝酸に変化します。3NO2+H2O(温水)→2HNO3+NO

実験室では銅に濃硝酸を反応させると発生し下方置換で捕捉する。

Cu + 4HNO3 → Cu(NO3)2 +2NO2 +2H2O

硝酸HNO3)硝酸は強酸です。酸化力が強く酸化剤としてよく使われています。銅や銀からでも電子を奪いとります。硝酸イオンは沈殿を作らないことも覚えておきましょう。保存方法は硝酸は光や熱によって分解しやすいので褐色のビンに保存します。

硝酸には濃硝酸と希硝酸では性質が少し違います。

  • それぞれ銅や銀などを溶かしたとき濃硝酸はNO2、希硝酸ではNOが発生する。
  • Al,Fe,Niは濃硝酸に溶けません。金属表面に酸化皮膜を生じ守られることで溶けないです。この状態を不動態です。

アンモニア)アンモニアは塩基性の液体で塩酸と出会うと白煙を生じる。アンモニアは加圧すると容易に液化し蒸発すると多量の蒸発熱を吸収し冷却剤に使用できる。

・リンの仲間達

リンは鉱物として自然界に存在しています。リンは生命に非常に重要な元素です。

黄リン)空気中で自然発火し燃焼しやすく有毒である。よって水中で保存します。

赤リン)安定していて無毒です。黄リンを空気が無い状態で加熱すると赤リンになります。マッチなどに使われます。

十酸化四リンP4O10)これは黄リンや赤リンを空気中で燃やすと生じる酸化物で潮解性があり吸湿性が強いので乾燥剤に使われる。潮解性は固体が大気中の水蒸気を吸収してそれに溶解する現象です。

リン酸H3PO4)P4O10を水に加え煮沸するとリン酸H3PO4を得ることができます。P4O10+6H2O→4H3PO4 リン酸はやや強い酸性で粘性が大きく不揮発性です。

・演習問題

問題()に当てはまる語句を答えよ。

銅と希硝酸を反応させると(1)が発生する。銀と濃硝酸を反応させると(2)が発生する。鉄と濃硝酸を反応させると(3)。(1)の気体は(4)色、(2)の気体は(5)色である。

リンの代表的な単体には(6)と(7)がある。これらは互いに(8)であるが(6)は有毒で反応性にとむので(9)に保存する。(7)は(6)に比べて毒性が低く反応性が乏しい。

  1. NO
  2. NO2
  3. 発生しない
  4. 赤褐
  5. 黄リン
  6. 赤リン
  7. 同素体
  8. 水中

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