非金属及其化合物(必修一 第四章 氮族元素)课件

第四节氮族元素第四章非金属及其化合物

从示意图可看出：

氮族元素最外层只有5个电子，随着核电荷数和原子核外电子层数的增加，氮族元素的一些性质呈规律性变化。例如：氮元素的主要价态：-30

+1

+2

+3

+4

+5

NH3N2HNO3NO2N2O4还原性氧化性

从上到下，元素的原子半径

，核对外层电子的引力

，在化学反应中得电子能力

，失电子能力

，非金属性

，金属性

。逐渐增大逐渐减弱逐渐减弱逐渐增强逐渐减弱逐渐增强N2ONON2O3HNO23.化学性质常温下，氮气的化学性质很不活泼，可代替稀有气体做保护气。⑴与氢气的反应N2+3H2

2NH3高温、高压催化剂⑵与活泼金属的反应Mg+N2===Mg3N2点燃思考一：镁条在空气中燃烧的产物有什么？2Mg+O2===2MgO点燃2Mg+CO2===2MgO+C点燃思考二：若向镁条在空气中燃烧的产物中加水，

将会有气泡产生，为什么？Mg3N2+6H2O==3Mg(OH)2↓+2NH3↑⑶与氧气的反应空气的主要成分是N2和O2，在通常状况下，它们不起反应。但是在放电条件下，两者却可以直接化合。N2+O2===2NO放电氮在自然界中的循环过程（一）氮在自然界中的循环过程（二）5．氮的存在⑴氮元素主要以游离态存在于空气中⑵以化合态形式存在于无机物中及有机物中6.制法：分离空气

N2的沸点是-196℃，O2是-183℃，故液态空气气化时先得到的是N2。7.用途：“光化学烟雾”就是氮氧化物等污染物在强光照下发生光化学反应之后的结果处理:①工厂尾气可用碱液吸收反应

②汽车尾气处理，常加如催化剂2CO+2NO===2CO2+N2催化剂

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O【思考与交流】关于谚语“雷雨发庄稼”，你现在是否已经知道了其中的化学原理？N2+O2===2NO放电2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO生成的硝酸随雨水落下，与土壤中的矿物质作用生成易被植物吸收的硝酸盐，给农作物补充氮肥。拓展：氮的氧化物---NO与NO2的性质比较NONO2物性毒性与水与O2与O2、H2O与NaOH制备无色，刺激性气味红棕色，刺激性气味有毒（机理同CO）有毒3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO24NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O3Cu+8HNO3(稀)＝＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O问题１:有两瓶颜色均为红棕色的气体，它们分别是NO2和Br2蒸气，如何鉴别它们?请设计方案。问题2:能不能用湿润淀粉KI试纸鉴别?(1)加入水,振荡,观察现象.

(2)加入AgNO3溶液后振荡,观察现象.

NO2+2KI+H2O=NO+2KOH+I2Br2+2KI=2KBr+I2即：不可以，因为他们都会使试纸变蓝色①红棕色消失，得到无色溶液的是NO2；②红棕色变浅，得到橙色溶液的是Br2；①红棕色消失，得到无色溶液的是NO2；②红棕色消失，并产生淡黄色沉淀的是Br2；二氧化氮和溴蒸气的鉴别

1.NO2和溴蒸气在性质上的相似之处：①均有氧化性②溶于水后溶液呈酸性③

能与碱溶液反应2.NO2和溴蒸气在性质上的差异之处：②通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气③通入CCl4有机溶剂中，溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(g)④将盛有溴蒸气和NO2气体试管放入冷水中冷却，气体颜色变浅的为NO2

①通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色一氧化氮、二氧化氮的反应2.你的设计对工业上生产硝酸有什么启示？

【提示】工业生产硝酸，将尾气(NO)通入适量的氧气后再溶解于水，经过多次循环氧化、溶解，可充分利用原料，并减少NO的排放，有利于保护环境。【实验探究】3.把一支充满NO气体的试管倒立在盛水的水槽中，向试管中充入多少O2，试管中才能充满水？【提示】由反应得：

（3NO2+H2O=2HNO3+NO）（2NO+O2=2NO2）×3×2+4NO+3O2+2H2O=4HNO3

当充入3/4试管体积的O2时，水能充满试管。

把盛有48mLNO、NO2混合气体的容器倒置于水中（同温、同压），待液面稳定后，容器内气体的体积变为24mL，则（1）原混合气体中，NO是

mL。（2）若在剩余的24mL气体中，通入6mLO2，待液面稳

定后，容器内气体的体积变为

mL（3）若在剩余的24mL气体中，通入24mLO2，待液面

稳定后，容器内气体的体积变为

mL（4）若在原48mLNO、NO2混合气体中，通入

mLO2，倒置于水中，容器内气体会全部被吸收。练习：12166183.制备⑴工业制备：N2+3H2

2NH3高温、高压催化剂⑵实验室制备：①原理：Ca(OH)2+2NH4Cl===CaCl2+2NH3↑+2H2O△②反应装置：甲乙丙仪器：铁架台、酒精灯、硬质试管、导管③除杂：向下排空气法④收集方法：碱石灰或者NaOH固体注意：一定不能用酸性干燥剂及无水CaCl2固体⑤验满：a.湿润的红色石蕊试纸b.蘸有浓盐酸（浓硝酸）的玻璃棒接近试管口(白烟)多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。

倒置漏斗×肚容式多孔球泡有机溶液1、防倒吸2、增大气体与溶液的接触面积，有利于气体被溶液吸收。要点：漏斗边缘略微接触液面。⑥NH3的尾气处理：常采用的装置有：在干燥的圆底烧瓶充满氨气，用带有玻璃管和滴管（滴管里预先吸入水）的塞子塞紧瓶口，立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛水的烧杯里（水里事先加入少量酚酞试液），按图安装好装置，先挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，再打开橡皮管上夹子，观察现象。实验视频：氨的喷泉实验4.化学性质⑴与水的反应4.化学性质⑴与水的反应思考：1.为什么烧瓶内会形成喷泉？2.含水的胶头滴管在实验中的

作用是什么？3.喷泉实验成功的原理与关键？4.滴有酚酞的溶液变成为红色

说明什么？（3）喷泉实验成功的关键？【提示】a.装置的气密性好；

b.气体的纯度高；

c.烧瓶必须干燥。（4）滴有酚酞的溶液变为红色说明什么？【提示】氨气溶于水，溶液显碱性。化学方程式：NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2ONH4++OH-NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-氨的水溶液称为氨水，其溶液呈碱性，既可以使无色酚酞变红色，又可以使紫色石蕊溶液变蓝。注意：

氨水的密度比水小，且氨水浓度越大，其密度越小。【拓展】NH3·H2O的化学性质NH3·H2O===NH3↑+H2O△(密封保存,棕色瓶)①稳定性差，受热易分解②与某些盐溶液的反应Al2(SO4)3+6NH3•H2O=3(NH4)2SO4+2Al(OH)3↓H2O、NH3和NH3·H2ONH4+

、OH-和微量的H+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。结论一：氨水是混合物。结论二：液氨是纯净物。

讨论：

氨水的主要成份有哪些？氨水与液态氨有何区别？氨水中的分子有：氨水中的离子有：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-实验视频：氨的喷泉实验方法一：打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热。该实验的原理是：氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。方法二：用冰水浇注烧瓶，降低烧瓶内氨气的温度，使气体压强减小，水上升与氨气接触进一步减小压强形成喷泉。小结：上述方法为减小烧瓶内气体的压强而产生喷泉。1.此装置能否发生喷泉现象？2.可以采用什么方法？3.喷泉的原理是什么？在右图的锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉，水槽中加入的物质可以是（）A.浓硫酸B.食盐C.硝酸钾D.硫酸铜A解析：这种方法产生喷泉的原理是增大锥形瓶内气体的压强产生喷泉。

1.图甲为中学化学教学中所用的喷泉实验装置，在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体，下列组合中不可能形成喷泉的是_________。A.HCl和H2OB.O2和H2OC.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液练习二答案：B2.在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是()

A.Cu与稀盐酸B.NaHCO3与NaOH溶液C.CaCO3与稀硫酸D.NH4HCO3与稀盐酸答案：D3.城市中常见的人造喷泉及火山爆发原理与上述_______(填图甲或图乙)装置的原理相似。答案：乙归纳总结：喷泉实验1.关键:2.途径:3.延伸:形成压强差①减少

“上瓶”的压强②增加“下瓶”的压强①尾气处理(防倒吸装置选择)②烧瓶中溶液的物质的量浓度等计算烧瓶中溶液的物质的量浓度计算思考:在标准状况下，用一充满NH3气体的烧瓶进行喷泉实验，当水充满整个烧瓶后（假定NH3不扩散到烧杯中），烧瓶内氨水的物质的量浓度是多少？提示:氨水的溶质是氨气.V(aq)CB=nB⑵与酸的反应实验视频：氨与酸的反应化学方程式：NH3+HCl==NH4ClNH3+HNO3==NH4NO32NH3+H2SO4==(NH4)2SO4现象：有白烟产生现象：有白烟产生无明显现象应用：用作于氨气的验满或管道氨气的验漏结论：浓氨水与挥发性酸反应,都可以生成白烟。练习三利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质．实验前a、b、c活塞均关闭。通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶I中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法：先关闭活塞b，打开活塞a和c，挤压胶头滴管中的水，然后关闭活塞a打开活塞b。⑶还原性

由于氨具有很强的还原性，能与氧气在催化剂的作用发生化学反应。4NH3+5O2===4NO+6H2O催化剂△工业制硝酸流程：N2→NH3→NO→NO2→HNO3①催化氧化②与某些氧化物的反应2NH3+3CuO===3Cu+N2↑+3H2O△⑷与酸性氧化物的反应2NH3+CO2+H2O

=(NH4)2CO3NH3+CO2+H2O=NH4HCO3候德榜制碱法:总反应：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓2NaHCO3△Na2CO3＋CO2↑+H2O4.用途纯碱和铵盐的原料有机合成工业氮肥硝酸冷却剂【拓展】铵盐的性质⑴物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水⑵化学性质：①不稳定性a.NH4Cl受热分解NH4Cl===NH3↑+HCl↑△b.NH4HCO3、(NH4)2CO3受热分解NH4HCO3===NH3↑+H2O+CO2↑△(NH4)2CO3==2NH3↑+H2O+CO2↑△②与碱的反应a.在稀溶液中不加热b.加热时或浓溶液NH4++OH-==NH3•H2ONH4++OH-===NH3↑+H2O△应用：氨气的制备或铵根离子的检验c.与固体碱混合受热Ca(OH)2+2NH4Cl===CaCl2+2NH3↑+2H2O△思考题：把I2、NH4Cl、NH4I这三种固体物质分别放在烧杯中加热，有什么现象？⑴I2单质受热升华，产生紫红色的烟，最后在表面皿底部凝华，属于物理变化。⑵NH4Cl受热后分解，产生白色的烟，最后在表面皿底部重新化合成NH4Cl固体，属于化学变化。NH4Cl===NH3↑+HCl↑△NH3+HCl==NH4Cl⑶NH4I受热后分解，发生如下反应：NH4I===NH3↑+HI↑△2HI

H2+I2

△在表面皿底部会发生如下化合反应：NH3+HI==NH4I因此，表面皿底部物质含：NH4I、I2⑶NH4+的检验①原理:②试剂:氢氧化钠溶液、红色石蕊试纸NH4++OH-===NH3↑+H2O△③方法:

取少量的待测液于试管中，加入过量的NaOH溶液，加热，再把湿润的红色石蕊试纸放在试管口，观察现象。④现象:湿润的红色石蕊试纸变蓝【拓展与思考】其他常见制取NH3的方法①加热浓氨水制氨。在烧瓶中加入2mL～4mL浓氨水，加热即得氨气，可用制氯气的装置。化学方程式：NH3·H2O===NH3↑+H2O△NH4HCO3或(NH4)2CO3②加热NH4HCO3固体或(NH4)2CO3固体，将产生的气

体通过碱石灰后可得到纯净干燥的氨气，可用制备

氧气的装置。化学方程式：NH4HCO3==NH3↑+H2O+CO2↑△(NH4)2CO3==2NH3↑+H2O+CO2↑△③常温下，用浓氨水与固体烧碱或生石灰混合制氨，可用制氯气的装置。原理：NaOH固体或生石灰溶于水或与水反应，使溶液碱性增强，同时放出大量的热，促使NH3·H2O分解放出氨气。化学方程式：NH4++OH-NH3·H2ONH3↑+H2O回忆、对比与分析：稀硫酸浓硫酸表现氧化性的元素氧化范围还原产物氧化性强弱分类

非氧化性酸氧化性酸H+氢前的金属弱+6价硫元素氢后的金属部分非金属单质强H2SO2氧化性酸：由含氧酸的中心元素得电子表现氧化性的酸。稀盐酸（HCl）浓盐酸（常用浓盐酸为37%）稀硫酸（H2SO4）浓硫酸（常用的浓硫酸为98%）稀硝酸（HNO3）浓硝酸（常用的浓硝酸为69%）非氧化性酸氧化性酸？四、硝酸纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，密度1.5027g/cm3，沸点83℃，与水任意比混溶。

98%以上的浓硝酸在空气中由于挥发出HNO3而产生“发烟”现象，通常叫做发烟现象。1.物理性质2.化学性质⑴强酸性①稀硝酸能使紫色石蕊试液②浓硝酸能使紫色石蕊试液变红先变红后褪色⑵不稳定性硝酸见光或受热易分解，其反应方程式如下：４HNO3====4NO2↑+O2↑+2H2O△或光照存放：应盛放在棕色瓶里，并贮存在黑暗或低温的地方。2.为什么工业盐酸会呈黄色？3.为什么KI溶液久置会呈黄色？思考：1.为什么浓硝酸常呈黄色？如何去掉硝酸中的黄色？因为硝酸分解生成NO2溶于HNO3去掉硝酸中黄色的方法是通入少量的O2或空气4NO2+O2+2H2O==4HNO3含有Fe3+离子I-离子被氧化⑶强氧化性①与金属单质的反应a.铁、铝遇冷的浓HNO3能发生钝化，在金属表面形成一层致密的氧化物薄膜。b.与金属的反应（除Au、Pt外，大部分金属均起反应）3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O思考：能否