Подберите вещества, с помощью которых можно осуществить реакции, в ходе которых степень окисления азота изменялась бы следующим образом:

а) N⁰ ⟶ N⁺² ⟶ N⁺⁴ ⟶ N⁺⁵ ⟶ N⁺⁴
б) N⁰ ⟶ N⁻³ ⟶ N⁺² ⟶ N⁺⁴ ⟶ N⁺⁵ ⟶ N⁺²
в) N⁻³ ⟶ N⁰ ⟶ N⁺² ⟶ N⁺⁴ ⟶ N⁺³
г) N⁺⁵ ⟶ N⁰ ⟶ N⁺² ⟶ N⁺⁴ ⟶ N⁺⁵ ⟶ N⁺⁵ ⟶ N⁺³

Для каждой реакции составьте уравнения окислительно-восстановительных процессов и обозначьте переход электронов с помощью схем электронного баланса или стрелок.

Для каждого из случаев давайте рассмотрим подходящие вещества и реакции, где степень окисления азота изменяется в указанных диапазонах.

а) $N^0 \rightarrow N^{+2} \rightarrow N^{+4} \rightarrow N^{+5} \rightarrow N^{+4}$

Здесь азот переходит от степени окисления $0$ до $+2$, затем до $+4$, далее до $+5$ и снова до $+4$.

1. Реакция с $N^0$ (например, аммиак): Аммиак ($NH_3$) может окисляться до $N^{+2}$, образуя $N_2H_4$ (гидразин): $2NH_3 \rightarrow N_2H_4 + H_2$

2. Реакция с $N^{+2}$ (гидразин): Гидразин можно окислить до $N^{+4}$ (например, в $N_2O_4$ – диазотетраоксид): $N_2H_4 + O_2 \rightarrow N_2O_4 + H_2O$

3. Реакция с $N^{+4}$ (диазотетраоксид): Диазотетраоксид можно окислить до $N^{+5}$ (в $N_2O_5$): $N_2O_4 + O_2 \rightarrow N_2O_5$

4. Реакция с $N^{+5}$ (диазотетраоксид): $N_2O_5$ восстанавливается обратно до $N^{+4}$ (диазотетраоксид): $N_2O_5 + H_2O \rightarrow N_2O_4 + HNO_3$

б) $N^0 \rightarrow N^{-3} \rightarrow N^{+2} \rightarrow N^{+4} \rightarrow N^{+5} \rightarrow N^{+2}$

Здесь азот изменяет степень окисления через более сложную последовательность.

1. Реакция с $N^0$ (аммиак): Аммиак можно окислить до $N^{-3}$ (например, с образованием аммонийных соединений): $NH_3 + 3e^- \rightarrow NH_4^+$

2. Реакция с $N^{-3}$ (аммоний): Аммоний можно окислить до $N^{+2}$, образуя, например, нитрит ($NO_2^-$): $NH_4^+ + 3O_2 \rightarrow NO_2^- + 2H_2O$

3. Реакция с $N^{+2}$ (нитрит): Нитрит можно окислить до $N^{+4}$, например, в $NO_3^-$ (нитрат): $NO_2^- + O_2 \rightarrow NO_3^-$

4. Реакция с $N^{+4}$ (нитрат): Нитрат можно окислить до $N^{+5}$