a)

Dane:

$\%{\text{m}}_{\mathrm{N}}=30,43\%$

Szukane:

$\mathrm{N}{}_{\text{x}}\mathrm{O}{}_{\text{y}}=?$

Obliczenia:

Znając masową zawartość procentową azotu obliczymy masową zawartość procentową tlenu:

$\%{\text{m}}_{\mathrm{O}}=100\%-30,43\%=69,57\%$

Wzór rzeczywisty tlenku obliczymy korzystając z poniższego wzoru:

$\frac{{\text{m}}_{\mathrm{N}}}{{\text{m}}_{\mathrm{O}}}=\frac{\%{\text{m}}_{\mathrm{N}}}{\%{\text{m}}_{\mathrm{O}}}$

Masę azotu i tlenu możemy wyrazić znając masę molową azotu (14 g/mol) i tlenu (16 g/mol):

${\text{m}}_{\mathrm{N}}=\text{x}\cdot {\text{M}}_{\mathrm{N}}=\text{x}\cdot 14\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

${\text{m}}_{\mathrm{O}}=\text{y}\cdot {\text{M}}_{\mathrm{O}}=\text{y}\cdot 16\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}$

Wstawiając do pierwszego wzoru powyższe wyrażenia i znane zawartości procentowe pierwiastków otrzymujemy wzór:

$\frac{\text{x}\cdot 14\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}}{\text{y}\cdot 16\frac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}}}=\frac{30,43\%}{69,57\%}$

Z którego obliczymy stosunek indeksów (x/y):

$\frac{\text{x}}{\text{y}}=\frac{16\cdot 30,43}{14\cdot 69,57}$

$\frac{\text{x}}{\text{y}}=\frac{1}{2}$

Więc wzór rzeczywisty tego tlenku azotu to:

$\mathrm{NO}{}_2$

Odpowiedź: Wzór rzeczywisty tego tlenku azotu to NO₂. 

 

Wzór elektronowy NO₂:

 

b)

Tlenek azotu NO₂ można otrzymać w wyniku reakcji miedzi ze stężonym kwasem azotowym(V):

$\mathrm{Cu}$ oraz   ${\mathrm{HNO}{}_3}_{\left(\text{stęz˙.}\right)}$

Równanie reakcji:

${\mathrm{Cu}+4\mathrm{HNO}{}_3}_{\left(\text{stęz˙.}\right)}\to \mathrm{Cu}(\mathrm{NO}{}_3){}_2+2\mathrm{NO}{}_2\uparrow +2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$

 

c)

Poniżej zapisano poprawnie uzupełnione zdania:

1) Tlenek azotu N_xO_y, o którym mowa w tekście zadania, jest gazem [a] bezbarwnym / [b] o barwie brunatnej, który po roztworzeniu w wodzie tworzy roztwór o wyraźnie [c] kwasowym / [d] zasadowym odczynie.

2) Tlenek azotu N_xO_y jest gazem [a] bezwonnym / [b] o charakterystycznym zapachu, w którym azot występuje na swoim [c] najniższym / [d] pośrednim / [e] najwyższym stopniu utlenienia.

 

 

---

Wyjaśnienie:

Tlenek azotu(IV) jest związkiem, w którym azot i tlen połączone są wiązaniem podwójnym, w wyniku czego azot osiąga septet elektronowy i z pozostałych trzech elektronów walencyjnych dwa tworzą wolną parę, a jeden pozostaje niesparowany, więc cząsteczka NO₂ jest rodnikiem.

Tlenek azotu NO₂ można otrzymać w wyniku reakcji miedzi ze stężonym kwasem azotowym(V). W wyniku tej reakcji redoks: miedź ulega reakcji utlenienia (z 0 na +II stopień utlenienia), a azot z kwasu azotowego(V) redukcji do tlenku azotu(IV) (z V na IV stopień utlenienia):

Utlenianie:  $\mathrm{Cu}\to \mathrm{Cu}{}^{2+}+2\mathrm{e}{}^{-}$

Redukcja:   $\mathrm{NO}{}_3{}^{-}+2\mathrm{H}{}^{+}+\mathrm{e}{}^{-}\to \mathrm{NO}{}_2+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\text{/}\cdot 2$

Tlenek azotu NO₂ jest gazem o brunatnej barwie i silnym drażniącym zapachu. Po roztworzeniu w wodzie może tworzyć mieszaninę kwasów: HNO₂ i HNO₃.

Azot może występować na stopniach utlenienia od -III do +V, więc IV stopień utlenienia jest jego stopniem pośrednim (nie najwyższym i nie najniższym).