С помощью каких опытов можно определить содержание кислорода и азота в воздухе?

1. Объемный метод: через взвешенный поглотитель пропускается заданное количество воздуха, соответственно кислород поглощается окисью азота в щелочной среде, а оставшийся объем газа это и есть азот.2. Весовой метод: определяется точный вес поглотителя (фосфор или медь) с последующим пропусканием воздуха, увеличение массы поглотителя показывает количество кислорода. Остаток азота связывается другим поглотителем (магний, кальций).

  В указанном задании необходимо предоставить реакции, с помощью которых можно определить содержание азота и кислорода в составе воздуха (массовую или объемную долю). Для этого вспомним, какие основные компоненты входят в воздушную смесь (качественный состав):

• азот;
• кислород;
• углекислый газ;
• пары воды;
• инертные, в частности, благородные газы.

  Итак, для того чтобы узнать, какая масса или объем приходится на определенный газ, необходимо использовать те реакции, которые протекают необратимо и с максимальным выходом, так называемые реакции связывания. Воздух это многокомпонентная смесь и следует учитывать возможность реакций не только с кислородом и азотом. Поэтому лучше исключить побочные взаимодействия, последовательно убрав из реакционной системы мешающие вещества.

  Поглощение мешающих веществ 

  Поглотить углекислый газ можно с помощью растворов карбонатов щелочных металлов, убрать воду – с помощью осушителей (СаСl2, P2O5), а инертные газы не влияют, так как ни с чем не реагируют. Запишем эти уравнения: 

• CO2 + K2CO3 + H2O = 2KHCO3;
• CaCl2 + H2O = Ca(OH)2 + 2HCl;
• P2O5 + 3H2O = 2H3PO4.

  Связывание кислорода и азота воздуха 

  Кислородом можно окислять раскаленные пластины металлов (Zn, Cu), внесенные в кислородсодержащую атмосферу и считать его массу равной разнице масс полученного оксида и исходного металла: 

  2Zn + O2 = ZnO. 

  С азотом все сложнее, он во многом инертен, а если и взаимодействует с чем-либо, то требует определенных условий, но и в этом случае большинство реакций либо обратимы, либо выход продукта мизерный. Одна из наиболее активных для восстановления молекулярного азота при комнатной температуре систем содержит V(OH)2, в результате получается гидразин (N2H4) или аммиак (NH3). Получаемые продукты также существуют не долго, но с ними гораздо проще провести реакцию, отражающую их содержание. Например, реакции с оксидом меди(2), где количество прореагировавших гидразина или аммиака можно оценить по восстановленной меди. Возможны следующие реакции: 

• 4V(OH)2 + N2 + 4H2O = 4V(OH)3 + N2H4;
• 6V(OH)2 + N2 + 6H2O = 6V(OH)3 + NH3;
• N2H4 + CuO = 2Cu + 2H2O + N2;
• 2NH3 + 3CuO = 3Cu + N2 + 3H2O.