Ejercicios: El dinitrógeno, el amoniaco y el ácido nítrico

Indica el porcentaje aproximado en volumen de dinitrógeno en el aire y escribe su fórmula. Explica por qué es una sustancia poco reactiva, relacionándolo con el tipo de enlace entre sus átomos.

Escribe las fórmulas y los nombres del amoniaco y del ácido nítrico. Indica el estado de agregación del amoniaco a temperatura ambiente y menciona una de sus propiedades físicas características.

Menciona tres usos del amoniaco y dos del ácido nítrico. Señala cuáles están relacionados con la agricultura y por qué los compuestos de nitrógeno son importantes para las plantas.

El amoniaco se obtiene industrialmente por el método de Haber-Bosch:

1. a) Indica qué significa el símbolo $\rightleftharpoons$ y menciona las condiciones que se emplean (presión, temperatura y catalizador).
2. b) Si reaccionan 10 L de dinitrógeno con la cantidad necesaria de dihidrógeno, todos medidos en las mismas condiciones de presión y temperatura, calcula el volumen de dihidrógeno que se consume y el volumen de amoniaco que se forma, suponiendo reacción completa.

En la experiencia de la «fuente de amoniaco», un matraz lleno de este gas se conecta a un recipiente con agua y unas gotas de fenolftaleína, y el agua sube con fuerza y se pone de color rojo.

1. a) Explica, a partir de la solubilidad del amoniaco, por qué sube el agua.
2. b) Escribe la ecuación de la reacción del amoniaco con el agua e identifica los iones que explican el color.
3. c) Indica qué carácter ácido-base tiene la disolución.

El ácido nítrico se obtiene industrialmente a partir del amoniaco en tres etapas:

1. oxidación catalítica del amoniaco con dioxígeno para formar monóxido de nitrógeno y agua;

2. oxidación del monóxido de nitrógeno a dióxido de nitrógeno;

3. reacción del dióxido de nitrógeno con agua para formar ácido nítrico y monóxido de nitrógeno.

Escribe las tres ecuaciones balanceadas y señala qué sustancia de la etapa 3 puede reutilizarse en el proceso.

Una cooperativa agrícola debe elegir entre dos fertilizantes nitrogenados: nitrato de amonio, $\text{NH}_4\text{NO}_3$ (masa molar 80 g/mol), y urea, $\text{CO(NH}_2)_2$ (masa molar 60 g/mol).

1. a) Escribe la ecuación de obtención del nitrato de amonio a partir de amoniaco y ácido nítrico.
2. b) Calcula el porcentaje en masa de nitrógeno en cada fertilizante y la masa de nitrógeno que aporta cada 100 kg. Masa atómica del nitrógeno: 14.
3. c) Argumenta cuál conviene más según la cantidad de nitrógeno por kilogramo, y explica un riesgo ambiental del uso excesivo de fertilizantes nitrogenados.

El ácido nítrico concentrado ataca al cobre:

Se hacen reaccionar 6,35 g de cobre con ácido nítrico concentrado en exceso.

1. a) Calcula la cantidad de sustancia de $\text{NO}_2$ que se desprende y su volumen en condiciones normales (22,4 L/mol). Masa molar del cobre: 63,5 g/mol.
2. b) Describe el aspecto del gas y de la disolución final.
3. c) Argumenta por qué esta reacción debe realizarse en una campana de extracción o al aire libre y con protección personal.