Составьте молекулярные и, где это возможно, ионные уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие переходы: N2 → NH3 → (NH4)2HPO4 → NH4Cl → NH4NO3.

Последовательность химических превращений

1. N₂ → NH₃

Синтез аммиака из азота и водорода (реакция Габера):

Молекулярное уравнение:

\( N_2 + 3H_2 \xleftrightarrow{\text{кат., \Delta}} 2NH_3 \)

2. NH₃ → (NH₄)₂HPO₄

Взаимодействие аммиака с дигидрофосфатом аммония (или фосфорной кислотой с образованием гидрофосфата):

Молекулярное уравнение:

\( NH_3 + NH_4H_2PO_4 \rightarrow (NH_4)_2HPO_4 \)

Ионное уравнение:

\( NH_3 + NH_4^+ + H_2PO_4^- \rightarrow 2NH_4^+ + HPO_4^{2-} \)

(Альтернативно: 2NH₃ + H₃PO₄ → (NH₄)₂HPO₄)

3. (NH₄)₂HPO₄ → NH₄Cl

Реакция гидрофосфата аммония с соляной кислотой:

Молекулярное уравнение:

\( (NH_4)_2HPO_4 (р-р) + 2HCl (р-р) \rightarrow 2NH_4Cl (р-р) + H_3PO_4 (р-р) \)

Полное ионное уравнение:

\( 2NH_4^+ (р-р) + HPO_4^{2-} (р-р) + 2H^+ (р-р) + 2Cl^- (р-р) \rightarrow 2NH_4^+ (р-р) + 2Cl^- (р-р) + H_3PO_4 (р-р) \)

Сокращённое ионное уравнение:

\( HPO_4^{2-} (р-р) + 2H^+ (р-р) \rightarrow H_3PO_4 (р-р) \)

4. NH₄Cl → NH₄NO₃

Обменная реакция хлорида аммония с нитратом серебра (для получения нитрата аммония, при этом хлорид серебра выпадает в осадок, смещая равновесие) или реакция с другими солями, содержащими нитрат-анион, например, нитратом бария:

Молекулярное уравнение (с AgNO₃):

\( NH_4Cl (р-р) + AgNO_3 (р-р) \rightarrow AgCl \downarrow + NH_4NO_3 (р-р) \)

Полное ионное уравнение:

\( NH_4^+ (р-р) + Cl^- (р-р) + Ag^+ (р-р) + NO_3^- (р-р) \rightarrow AgCl \downarrow + NH_4^+ (р-р) + NO_3^- (р-р) \)

Сокращённое ионное уравнение:

\( Cl^- (р-р) + Ag^+ (р-р) \rightarrow AgCl \downarrow \)

(Примечание: Можно использовать и другие соли, например, нитрат бария \( Ba(NO_3)_2 \), где выпадет осадок \( BaCl_2 \). Но реакция с \( AgNO_3 \) является классическим способом получения нитрата аммония из хлорида аммония из-за малой растворимости \( AgCl \)).