氮及其重要的化合物

1 氮及其重要化合物 2 物理性质 纯净的N2是一种无色无味的气体 难溶于水 在空气中约占总体积的78 氮气 结构 3 猜想 N2可能有什么化学性质 1 氧化性 2 还原性 常温下 N2的化学性质很 可代替稀有气体做 但在 等条件下 N2能与等发生化学反应 不活泼 保护气 高温 放电 点燃 H2 O2 Mg 化学性质 Mg3N2 6H2O 3Mg OH 2 2NH3 4 问题 用化学方程式表示 雷雨发庄稼 的化学反应原理 思考 工业如何制N2 它有什么重要用途 什么叫氮固定 5 将空气中游离的氮气转变为氮的化合物的方法 统称为氮的固定 途径 生物固氮 自然固氮 豆科植物根瘤菌将N2转化为化合态氮 工业固氮 雷雨发庄稼 合成氨 3 制法 用途与氮的固定 6 氮的氧化物 1 氮有多种价态的氧化物 如 N2O3 N2O5等 其中属于酸性氧化物的是 NO2与N2O4能相互转化 写方程式 N2O NO NO2 N2O4 N2O3 N2O5 思考 氮有哪些重要的氧化物 有什么重要的性质 7 氮的重要氧化物 NO NO2 无色 刺激性气味 难溶于水 有毒 机理同CO 红棕色 刺激性气味 易溶于水 有毒 1 与O2反应 2NO O2 2NO2无色变红棕色 1 与H2O反应 3NO2 H2O 2HNO3 2NO红棕色褪去 3 与碱溶液反应 NO NO2 2NaOH 2NaNO2 H2O2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O 3 转化成NO2 2NO2 N2O4 2 与水 O2反应 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 2 与水 O2反应 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 8 9 小结 3 NO2是一种色的水且与水反应的气体 强 能氧化SO2 能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 2 NO是一种色水较强的气体 易被O2氧化成NO2 1 N2O3和N2O5分别是和的酸酐 HNO2 HNO3 无 难溶于 还原性 红棕 易溶于 氧化性 氮氧化物对环境污染及防治1 常见的污染类型 1 光化学烟雾 NOx在紫外线作用下 与碳氢化合物发生一系列光化学反应 产生的一种有毒的烟雾 2 酸雨 NOx排入大气中后 与水反应生成HNO3和HNO2 随雨雪降到地面 3 破坏臭氧层 NO2可使平流层中的臭氧减少 导致地面紫外线辐射量增加 2 常见的NOx尾气处理方法 1 碱液吸收法2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2ONO2 NO 2NaOH 2NaNO2 H2O 2 催化转化 在催化剂 加热条件下 氨可将氮氧化物转化为无毒气体 N2 或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体 N2和CO2 一般适用于汽车尾气的处理 下面氮的氧化物的混合气体通过NaOH溶液后 能够全部被吸收的是 V NO V NO2 1 1 V NO V NO2 1 2 V NO V NO2 3 1 V NO V NO2 2 1 13 例 鉴别NO2和溴蒸气 可选用的试剂是 A 淀粉碘化钾溶液B 蒸馏水C NaOH溶液D AgNO3溶液 BD 14 氮的氧化物溶于水的计算 NO2溶于水 NO2和O2的混合气体溶于水 V NO2 V O2 4 1 NO2过量 剩余气体为NO 4 1 O2过量 剩余气体为O2 4 1 恰好完全反应 3NO2 H2O 2HNO3 NO 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 15 NO和O2同时通入水中 NO NO2 O2三种混合气体通入水中 V NO V O2 4 3恰好完全反应 4 3剩余NO 4 3剩余O2 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 把NO2折算成NO的体积 再按 进行计算 氮氧化物与O2 H2O反应的计算方法 1 电子守恒当NOx转化为硝酸时要失去电子 如果是NOx与O2混合 则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等 2 原子守恒法4NO2 O2和4NO 3O2从组成上均相当于2N2O5的组成 都与N2O5 H2O 2HNO3等效 当NO NO2 O2的混合气体溶于水时利用混合气体中N O原子个数比进行分析判断 思维建模 下列四组混合气体体积比为 V NO2 V O2 2 1 V NO V O2 2 1 V NH3 V O2 2 1 V NO2 V NO V O2 1 1 1 将分别盛满上述各种气体的容积相等的四支试管倒置于盛有水的水槽中 最后试管内液面由低到高顺序为 氨 杭州市一制冷车间发生氨气泄漏2004年4月20日上午10时 杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事件 整个厂区是白茫茫的一片 方圆数百米 空气中弥漫着一股浓烈的刺激性气味 进入厂区呼吸都感到困难 厂区内寒气逼人 市消防中心接到报案后立即制定方案 出动上百名消防队员 十余量消防车 科学视野 1 为什么在氨气泄漏时工厂里会寒气逼人 2 如何吸收弥漫在空气中的大量氨气 3 被围困在污染区的群众怎样做才能不吸入氨气 思考 交流 实验 探究 氨气的喷泉实验 2 溶液为什么变为红色 3 实验成败的关键是什么 1 氨为什么会形成喷泉 a 烧瓶干燥 b 装置的气密性好 c 收集的气体纯度尽可能高 氨气溶于水溶液显碱性 氨极易溶于水 使烧瓶内外形成较大的压差 思考 交流 城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述的原理相似吗 科学视野 喷泉实验的原理及应用 1 喷泉实验的原理使烧瓶内外在短时间内产生较大的压强差 利用大气压将烧瓶下面烧杯中的液体压入烧瓶内 在尖嘴导管口形成喷泉 2 形成喷泉的类型下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体 喷泉实验的几种常见装置 25 无色有特殊的气体 易和极易 常温常压下 1体积水约能溶解体积的NH3 物理性质 刺激性气味 液化 溶于水 700 2 氨的化学性质 1 氨跟水反应 显弱碱性 实验 探究 NH3极易溶于水 1 700 所以氨水显 既能使无色的酚酞溶液变成 又能使湿润的红色的石蕊试纸 NH3与水反应后有碱性物质生成 大部分NH3与水结合成NH3 H2O NH3 H2O可以小部分电离成NH4 和OH 红色 变蓝 弱碱性 实验 探究 氨水中的分子有 H2O NH3和NH3 H2O 氨水中的离子有 NH4 H 和OH 液氨是氨气加压或降温后形成的液态物质 液氨所含的微粒是NH3 所以 氨水是混合物 所以液氨是纯净物 氨水的主要成份有哪些 氨水与液态氨有何区别 思考 交流 2 氨跟酸的反应 写出上述反应的离子方程式 实验 探究 氨与氯化氢的反应 沾有浓盐酸的玻棒 沾有浓氨水的玻棒 HCl NH3 现象 产生大量白烟 NH3 HCl NH4Cl 实验 探究 不能 1 在反应中为什么会产生白烟 挥发出的氨气和氯化氢气体在空中反应生成氯化铵固体小颗粒 2 硫酸或磷酸与氨气反应能否产生白烟 思考 交流 实验 探究 3 氨的用途 3 化工原料 1 氮肥 2 致冷剂 无机 生产硝酸 铵盐和纯碱等 有机 合成纤维 塑料 染料和尿素等 生产硝酸原理 34 NH3 物理性质 有刺激性气味极易溶于水易液化 与盐溶液反应 化学性质 与水反应 与酸反应 还原性 氨的化学性质 1 为什么在氨气泄漏现场会寒气逼人 2 消防队员应该如何除去白茫茫的氨气 3 附近居民怎样做才能避免受伤 液氨气化吸收热量 喷水 使氨气转化为氨水 防化兵在水幕的保护下 一点一点接近氨气罐 用湿毛巾捂住鼻孔呼吸 尽快逃离现场 36 例3 写出过量NH 3通入下列溶液中的反应离子方程式并说明实验现象 A Al2 SO4 3B FeCl3C AgNO3从A中的反应还可以说明什么问题 C反应的产物可用于检验什么物质 A Al3 3NH3 3H2O Al OH 3 3NH4 有白色沉淀生成B Fe3 3NH3 3H2O Fe OH 3 3NH4 有红褐色沉淀生成C Ag 2NH3 Ag NH3 2 先有白色沉淀生成 后溶解 37 二 氨气的制法 1 工业制法 N2 3H22NH3 人工固氮 高温高压 催化剂 2 实验室制法 2 原理 3 装置 铵盐 氯化铵 与消石灰固体混合加热 1 药品 38 5 收集 只能用向下排空气法 6 验满 用湿润的红色石蕊试纸放在试管口 也可用玻璃棒蘸有浓盐酸 靠近试管口 7 注意 a 棉花的作用 4 干燥 常用碱石灰作干燥剂 不能用酸性干燥剂如浓H2SO4 P2O5等 不能用CaCl2 因NH3与CaCl2能形成CaCl2 8NH3 为防止气体对流 提高收集氨气的速率和纯度 也可用来吸收尾气 b 不使用NaOH的原因 是加热时NaOH碱性强 容易腐蚀试管 消石灰碱性相对弱 且比较疏松 氨气容易逸出 c 制取干燥氨气也不能用CaCl2作干燥剂 原因是CaCl2和NH3加合生成CaCl2 8NH3 d 尾气不能排放到大气中的原因 污染环境 39 利用还可用哪些物质制备氨气 浓氨水 生石灰 NaOH固体等 铵盐 消石灰 问题 铵盐等分解 NH3 H2ONH3 H2ONH 4 OH 实验室制取氨气的简易方法 41 N2 3H22NH3 正反应放热 工业制法 10MPa 30MPa 铁触媒 4000C 5000C 水 煤 石油 天然气 焦炉气 炼厂气 和空气 造气 净化 氨的合成与分离 选修2 P12 哈伯 波施法 42 工业上合成氨条件的选择依据 分析角度 反应条件 高压 高压 高温 低温 使用 不影响 增大反应物浓度 增大廉价反应物浓度或减少生成物浓度 高压10MPa 30MPa 适宜温度500 左右 使用铁触媒 氨液化 补氮氢 原料气循环 43 NH4 OH NH3 H2O 3 铵盐的性质 1 物理性质 均为能溶于水的无色晶体 注意硝酸氨固体溶于水热效应 44 不稳定酸的铵盐 NH4HCO3 NH4 2CO3 NH4 2SO3 NH4HSO3 挥发性酸的铵盐 气体遇冷形成白色固体 NH4I 45 3 用途 大量的铵盐用于生产氮肥 硝酸铵用于制炸药 氯化铵常用作印染和制干电池的原料 也可以用于金属的焊接 以除去金属表面的氧化物薄膜 思考 如何检验铵盐 即NH4 的检验方法 NH4 的检验方法 铵盐 加NaOH溶液 加热 气体 1 用湿润的红色石蕊试纸 变蓝 2 蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口 产生白烟 若是稀溶液应如何检验 47 1 无色液体 有刺激性气味 与水互溶 易挥发 2 硝酸溶液的密度随其溶质质量分数的增大而增大 一 硝酸的物理性质 48 二 硝酸的化学性质 思考 浓硝酸常呈黄色的原因是什么 如何消除黄色 1 不稳定性 浓硝酸见光分解产生的NO2溶于硝酸中 可以通入O2 HNO3 棕色细口试剂瓶中 避光 低温保存 不能用橡皮塞 见光要分解的药品 常见药品中 需要放在棕色瓶中的试剂有哪些 浓HNO3 AgNO3 氯水 AgX 溴水等 思考 浓硝酸如何保存 49 2 强氧化性 a 几乎可和所有金属 除金 铂外 反应 并显示最高价 若铁过量则生成亚铁离子 反应时 硝酸显示强氧化性和酸性 b 铁 铝遇冷浓HNO3发生钝化 C 浓硝酸一般被还原为NO2 稀硝酸被还原为NO 其本质是NO3 在酸性条件下显示强氧化性 一 与金属反应 硝酸无论浓 稀都有强氧化性 而且浓度越大氧化性越强 与金属反应稀硝酸与铜反应 浓硝酸与铜反应 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 51 与浓HNO3反应时 非金属单质一般被氧化为高价氧化物或高价含氧酸 硝酸只显示强氧化性 与非金属反应 如浓硝酸与C的反应 52 A 因为NO3 在酸性条件下有强氧化性 Fe2 S2 I SO32 SO2 H2SO3及其盐 H2S HBr HI及其盐等还原性的物质不能与硝酸共存 与还原性化合物反应 53 3 酸的通性 1 与指示剂作用 思考 只用蓝色石蕊试纸鉴别三瓶失去标签的液体 浓盐酸 浓硫酸 浓硝酸 稀硝酸使蓝色石蕊试纸 液 变红 浓硝酸使蓝色石蕊试纸 液 先变红后褪色 2 与活泼金属反应 但不产生H2 3 与碱和碱性氧化物反应 比较与CuO FeO的反应 4 与盐反应 比较与Na2CO3 Na2SO3的反应 54 例 下列事实体现了硝酸的什么性质 A 氧化性B 酸性C 不稳定性D 挥发性 1 硝酸存放在棕色瓶中密封保存 2 浓硝酸可以和铜反应 3 木炭和浓硝酸反应 4 锌和硝酸不产生H2 5 氧化铜溶于硝酸 6 不用硝酸制SO2气体 7 用铁槽存放浓硝酸 8 检验SO42 时不能先用硝酸酸化 CD AB A A B A A A 思考 硝酸有哪些重要的化学性质 55 练习 下列有关试剂的保存方法 错误的是 A 新制的氯水通常保存在棕色玻璃试剂瓶中B 少量的钠保存在煤油中C 氢氧化钠溶液保存在具橡皮塞的玻璃试剂瓶中D 浓硝酸保存在无色玻璃试剂瓶中 问题 写出下列反应的方程式 并指出HNO3在反应中体现的性质 D 1 Cu与HNO3 浓 2 Cu与HNO3 稀 3 Fe与HNO3 稀 过量 4 Fe 过量 与HNO3 稀 5 C与HNO3 浓 6 FeO与HNO3 稀 7 Na2SO3与HNO3 稀 56 例3 2010 金华模拟 将Mg Cu组成的mg混合物投入适量稀HNO3中恰好完全反应 固体完全溶解时收集到的还原产物NO气体为0 896L 标准状况 向反应后溶液中加入2mol LNaOH溶液60mL时金属离子恰好沉淀完全 则形成沉淀的质量为 A 2 04gB m 2 04 gC m 20 4 gD 20 4g B 57 练习 为探究铜与稀硝酸反应产生的是NO 图中K为止水夹 处于关闭状态 F是一半空的注射器 D是尾气处理装置 兼防倒吸功能 利用生成的CO2将整个装置内的空气排尽 避免NO和O2反应生成NO2对气体产物的观察产生干扰 1 设计装置A的目的是 58 为达到此目的 应如何操作 打开K 当装置C中产生白色沉淀时 关闭K 2 在 1 中的 操作 后将装置B中铜丝插入稀硝酸 并微热之 观察到装置B中的现象是 铜丝上有气泡产生 稀HNO3逐渐变为蓝色 B中反应的离子方程式是 59 3 装置E和F的作用是 为实现此作用 其操作方法是 验证无色气体为NO 将注射器中的空气推入E中 60 金属与HNO3的反应1 一般通式 1 金属 浓硝酸 金属硝酸盐 NO2 H2O 2 金属 稀硝酸 金属硝酸盐 NO H2O金属与硝酸的反应中 硝酸既体现氧化性 又体现酸性 2 反应规律 1 金属与硝酸反应一般不生成H2 浓HNO3一般被还原为NO2 稀HNO3一般被还原为NO 2 铁与稀硝酸反应 先生成Fe NO3 3 若Fe过量 Fe NO3 3再和Fe反应生成Fe NO3 2 3 铜与浓HNO3反应 若Cu过量 开始时硝酸的还原产物为NO2 随着反应的进行 浓HNO3变稀 硝酸的还原产物为NO 最终应得到NO2和NO的混合气体 62 三个性质 总结 一 硝酸的物理性质 二 硝酸的化学性质 1 酸的通性 2 不稳定性 3 强氧化性 4 与有机物反应 63 取少许样品 与碱共热 用湿润的红色石蕊试纸检验 若试纸变蓝 则含有NH4 取少许样品与Cu片