Мета роботи: отримання, дослідження властивостей водневих та кисневих сполук Нітрогену і фосфору та оволодіти методами якісної ідентифікації нітратних та фосфорних добрив.

Прилади та реактиви.Спиртівка або сухе пальне, пробірки, скляна паличка, мікрошпатель, пробка, шпатель, газовідвідна трубка, штатив, тигель. Лакмусовий папір. Кусочки Цинку, Купруму. Нітрат Калію, сульфат амонію, гашене вапно, червоний фосфор, Дифеніламін (0,5 г дифеніламіну розчинити у суміші дист. води об’ємом 20 мл і конц. сірчаної кислоти об’ємом 100 мл). Реактив Неслера. Розчини: конц. хлороводневої кислоти, конц. та розведена нітратна кислота, сірчана кислота, бромної води, перманганату, біхромату, йодиду Калію, молібдату Амонію, дигідрофосфату, гідрофосфату, фосфату Натрію, гідроксиду Натрію, сульфату Феруму, хлориду барію, нітрату срібла, нітрату Натрію, амонію, дигідрофосфату та гідрофосфату Натрію.

Техніка безпеки.Всі досліди, що супроводжуються виділенням аміаку і оксидів Нітрогену, проводити під тягою. Всі солі нітрітної кислоти отруйні, тому не допускати попадання на слизові оболонки. Не допускати попадання на шкіру концентрованої нітратної кислоти, у разі необхідності змити великою кількістю води та протерте розчином гідрокарбонату Натрію місце обпіку.

ДОСЛІД 1. Отримання аміаку, його взаємодія з водою та хлороводневої кислотою

Помістити до фарфорового тиглю 3-4 мікрошпателю сульфату амонію і гашене вапно. Скляною паличкою ретельно перемішати суміш та невелику її кількість перенести до пробірки (близько ½ об’єму). Пробірку закріпити у штативі та закрити газовідвідною трубкою, кінець якої опустити до конічної пробірки з водою (див. малюнок). Суміш нагріваємо 3-5 хв., пропускаючи аміак крізь воду, після чого пробірку з отриманим розчином залишити, закрити пробкою і зберігати до наступного досліду. Піднести до отвору газовідвідної трубки скляну паличку змочену концентрованою Хлороводневою кислотою та вологий лакмусовий папір. Перевірити лакмусовим папером реакцію середовища розчину аміаку у воді.

Завдання. Описати явища, що спостерігаються, написати рівняння реакцій отримання аміаку, реакцій, взаємодії аміаку з хлороводневою кислотою та водою. Вказати реакцію розчину аміаку, пояснити.

ДОСЛІД 2. Дія нітратної кислоти на метали

2.1. Дія концентрованої нітратної кислоти на метали.

До одної пробірки внести кусочок Цинку, до другої пробірки – Купруму. Додати 3-5 крапель концентрованої нітратної кислоти. За забарвленням визначити газ, що виділяється.

2.2. Дія дуже розведеної нітратної кислоти на метали.

До одної пробірки внести кусочок Цинку, до другої пробірки – Купруму. Додати 3-5 крапель дуже розведеної нітратної кислоти (0,5 н). Струшувати рідину декілька хвилин, потім злити розчини та довести наявність у розчині іонів амонію за реакцією з гідроксидом Натрію.

Завдання. Написати рівняння відповідних реакцій, що відбуваються. Зробити висновок про особливості взаємодії нітратної кислоти з металами.

ДОСЛІД 3. Окисно-відновні властивості нітритів

До трьох пробірок внести 3-4 краплі розчинів: йодиду Калію, перманганату Калію, біхромату Калію, відповідно. В усі три пробірки додати 2 н розчин сірчаної кислоти та 4-5 крапель розчину нітриту Калію.

Завдання. Написати рівняння реакцій враховуючи, що в першій пробірці нітрит Калію відновлюється до моно оксиду Нітрогену, у другій – перманганат Калію переходить до сульфату Мангану (ІІ), у третій – біхромат Калію – до сульфату хрому (ІІІ). Вказати до якої сполуки переходить нітрит Калію? В яких випадках він виявляється відновником або окисником?

ДОСЛІД 4. Отримання ортофосфорної кислоти

Внести мікрошпатель червоного фосфору до пробірки та додати 3-5 крапель конц. нітратної кислоти. Пробірку закріпити у штативі нахиливши та підігріти до початку появи бульбашок газу. Після охолодження пробірки провести якісну реакцію на фосфат-іон. Для чого до чистої пробірки внести 5-6 крапель насиченого розчину молібдату Амонію підкисленого нітратною кислотою і додати до нього краплю отриманого у досліді розчину. Пробірку нагріти на водяній бані. Випадіння жовтого осаду підтверджує отримання ортофосфорної кислоти.

Завдання. Написати реакцію утворення ортофосфорної кислоти, враховуючи, що виділяється оксид Нітрогену(ІІ).

ДОСЛІД 5. Якісна реакція на NH₄⁺ - катіон

1.1. До пробірки внести 2-3 краплі розчину амонійної селітри та додати таку ж кількість 2 н розчину гідроксиду Натрію. Нагріти пробірку та над її отвором потримати червоний лакмусовий папір. За зміною кольору лакмусового паперу переконатися у виділенні аміаку і утворенні ОН^- - іону.

1.2. В пробірку внести розчин хлориду амонію та додати декілька крапель реактиву Неслера (суміш комплексної солі K₂[HgI₄] з КОН). Спостерігати утворення з катіоном амонію червоно-бурого осаду складу NH₂Hg₂I₃.

Завдання. Написати рівняння реакцій в молекулярній та іонній формах.

ДОСЛІД 6. Якісна реакція на NO₃^- - аніон

1.1. До пробірок налити розчини натрієвої та амонійної селітри та по стінках пробірок краплями добавляють розчин дифеніламіну. У присутності аніону NO₃^- на стінках пробірки утворюється сполука синього кольору. При збовтуванні синє забарвлення зникає внаслідок дальшого окислення дифеніламіну.

1.2. У пробірку налити декілька крапель розчину калієвої селітри і додати підкислений сірчаною кислотою розчин сульфату Феруму (ІІ). Утворюється нестійкий комплекс [Fe(NO)]²⁺, що забарвлює розчин у темно-коричневий колір.

Завдання. Записати зміни забарвлення розчинів у якісних реакціях.

ДОСЛІД 7. Якісна реакція на РO₄ ^3- - аніон

1.1. У пробірку налити розчин подвійного суперфосфату та добавити розчин нітрату срібла. У присутності аніону РO₄^3- утворюється осад жовтого кольору.

1.2. У пробірку налити декілька крапель розчину преципітату і додати розчин хлориду Барію. Утворюється білий осад гідрофосфату Барію.

Завдання. Записати молекулярні та іонні рівняння реакцій, що проводили.

Контрольні питання

1. Дією яких сполук на: а) Нітроген, б) сіль амонію, в) нітратну кислоту, г) нітрид Алюмінію можливо отримати аміак? Написати відповідні реакції.

2. Скласти рівняння гідролізу NH₄NO₃, NaNO₂, NH₄NO₂, NaNO₃. Яка з сполук гідролізу не підлягає?

3. Написати емпіричні та графічні формули кислот: а) фосфорної і пірофосфорної, б) фосфористої і фосфорноватистої, враховуючи, що перша – двохосновна, а друга – одноосновна.

4. Здійсніть перетворення:

Ca₃(PO₄)₂ → P → P₂O₅ → HPO₃ → H₃PO₄ → H₄P₂O₇

5. Які сполуки Нітрогену, фосфору використовуються у якості мінеральних добрив?

6. У вигляді яких іонів Нітроген потрапляє до рослин?

7. Чому суперфосфат не повністю розчиняється у воді?

8. Суперфосфат не можна змішувати з вапном. Чому? Відповідь підтвердить рівнянням реакції.

9. Чому фосфорити як добрива використовують лише для кислих ґрунтів?

10. Назвіть, які добрива називають комплексними?

Задачі

1. Суміш двох газів NO і NO₂ в об'ємі 140 мл була змішана з 120 мл Оксигену. Після реакції в суміші газів знайдено 80 мл Оксигену. Визначити масові частки NO і NO₂ в суміші у відсотках.

2. Визначити масу 70%-го розчину сірчаної кислоти, яка необхідна для отримання суперфосфату з 50 кг фосфориту, що містить 35% P₂O₅?

3. Скільки аміаку та 45% нітратної кислоти необхідно для отримання 1 т нітрату амонію, якщо прийняти, що у виробничих умовах втрати аміаку складають 2,5 кг, а нітратної кислоти (в перерахунку на 100%) 7,5 кг на 1 т нітрату?

4. При середньому врожаю пшениці за один сезон виноситься з 1 га до 75 кг Нітрогену. Скільки нітрату амонію може покрити таку втрату, якщо врахувати, що близько 20% Нітрогену, необхідного для живлення рослин, повертається до ґрунту в результаті природних процесів?

5. Розрахуйте вміст Нітрогену (%) в сечовині (карбамід) (NH₂)₂CO та порівняйте з вмістом Нітрогену в добривах складу: КNO₃, NaNO₃, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄.

Лабораторна робота №12.