ГДЗ по химии, 11 класс, Габриелян, номер 16.10: Металлы

План решения:

Необходимо проанализировать химические свойства предложенных металлов (Li, Na, Mg, K) по отношению к азоту (N₂). Азот — инертный газ с прочной тройной связью, поэтому реакция с ним требует либо высокой температуры, либо особой активности металла. Вспомним особенности лития как самого легкого щелочного металла и его способность образовывать нитриды в обычных условиях.

Вычисление и обоснование:

1. Натрий (Na) и калий (K) реагируют с кислородом и водой бурно, но с молекулярным азотом при комнатной температуре не взаимодействуют. Для их реакции с азотом требуются специальные условия или косвенные методы получения нитридов.

2. Магний (Mg) реагирует с азотом только при нагревании (сжигании магния на воздухе), образуя нитрид магния Mg₃N₂. В обычных условиях эта реакция не идет.

3. Литий (Li) является исключением среди щелочных металлов. Благодаря малому атомному радиусу и высокой энергии кристаллической решетки образующегося нитрида, литий способен медленно реагировать с азотом воздуха уже при комнатной температуре. Это уникальное свойство лития позволяет хранить его под слоем парафина или в атмосфере аргона, так как он может портиться даже без доступа кислорода и влаги, если есть контакт с азотом.

Уравнения реакций:

Реакция лития с азотом в обычных условиях:

Для сравнения, реакция магния протекает только при нагревании:

Проверка:

Согласно справочным данным по химии щелочных металлов, именно литий единственный из группы Li–Cs реагирует с азотом непосредственно при нормальных условиях. Ответ подтверждается уравнением образования нитрида лития.