氨气和一氧化氮反应为什么生成氮气和水
这个反应之所以生成氮气和水,要从反应物氨气和一氧化氮自身的性质以及反应历程开始讨论。
首先,氨气分子中电负性大的氮原子与电负性小的氢原子形成三个极性共价键,那么氮原子必然由此变成一个-3价的中心原子。由于氮元素处于VA族,所以-3价为其最低价,从而使氨气具有较强的还原性。在这个反应中,氨气充当还原剂。
其次,一氧化氮中氮原子的一个2s轨道与两个2p轨道形成三个sp²杂化轨道,与电负性比氮更大的氧原子相连,使氮氧共价键中共用电子对向氧原子偏移,令氮元素显+2价。+2价属于氮元素的中间价态——高于最低价-3而低于最高价+5,所以一氧化氮因此具有一定氧化性。
于是当还原性的氨气与氧化性的一氧化氮在触媒上接触时,便会发生氧化还原反应。遵循氧化剂得电子、还原剂失电子的规则,一氧化氮中氮原子从氨气中的氮原子夺取电子。由于电子得失都发生在氮原子上,所以这个反应是一个归中反应,产物即为化合价态处于二者之中的氮气(氮元素为0价)和氢氧结合形成的水。
用双线桥可以更好地解释这个反应:
如图,箭头表示了电子转移的方向,可以从这个方程式中看出,每生成5mol氮气,就有12mol的电子发生转移。
综上所述,就很容易解释氨气和一氧化氮反应生成氮气和水的原因了:即由于两种氮化合物中氮元素化合价不同,导致其分别具有氧化性和还原性,相遇时发生归中反应。
2024-02-27 广告
因为氨气分子中电负性大的氮原子与电负性小的氢原子形成三个极性共价键,那么氮原子必然由此变成一个-3价的中心原子。由于氮元素处于VA族,所以-3价为其最低价,从而使氨气具有较强的还原性。在这个反应中,氨气充当还原剂。
氨气,Ammonia, NH3,无色气体。有强烈的刺激气味。密度 0.7710。相对密度0.5971(空气=1.00)。易被液化成无色的液体。在常温下加压即可使其液化(临界温度132.4℃,临界压力11.2兆帕,即112.2大气压)。沸点-33.5℃。也易被固化成雪状固体。熔点-77.75℃。溶于水、乙醇和乙醚。在高温时会分解成氮气和氢气,有还原作用。有催化剂存在时可被氧化成一氧化氮。用于制液氮、氨水、硝酸、铵盐和胺类等。可由氮和氢直接合成而制得,能灼伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,能引起肺肿胀,以至死亡。
一氧化氮为氮氧化合物,化学式NO, 相对分子质量30.01,氮的化合价为+2。是一种无色无味气体难溶于水的有毒气体。由于一氧化氮带有自由基,这使它的化学性质非常活泼。当它与氧气反应后,可形成具有腐蚀性的气体——二氧化氮(NO2),二氧化氮可与水反应生成硝酸。方程式为:3NO2+H2O==2HNO3+NO。