氮及其重要化合物PPT课件

第四节 氮及其重要化合物,第四章 非金属及其化合物,教材范围：必修1第四章,【考纲点击】 1了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用 2了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响【考情播报】 1结合氮及其化合物的转化考查基本概念、基本理论 2以NOx和HNO3的性质考查相关实验及计算 3以框图推断考查氮及化合物的性质和应用 4结合相关工业生产考查含氮化合物对环境质量的影响.,1,一、氮气,1物理性质、结构,2. 化学性质,通常情况下，N2性质稳定,氮氮三键键能大,NN,纯净的N2是一种 色 味的气体， 溶于水。,难,无,无,？,2,3. 用途,5. 氮的固定,保护气；医疗上用作冷冻麻醉剂；合成氨等,将游离态的氮转变为氮的化合态的方法,高能,生物,仿生,4. 氮的制备,工业制法:分离液态空气法,N2(-196OC) ：先汽化 O2(-183 OC),3,二、氮的氧化物,N2O4,均是有毒气体，都是大气污染物；N2O俗称笑气；NO与血红蛋白结合，使人中毒 N2O3、N2O5分别是HNO2、HNO3的酸酐。,4,5,6,无色,气体,比空气大,难溶,有毒,红棕色,刺激性气味,气体,比空气大,易溶,有毒,无色,刺激性气味,气体,比空气小,易溶 (1:700),特性：易液化(沸点-33 ),1. 物理性质,液氨用作制冷剂,毒性,收集方法,排水法,向上排空气法,向下排空气法,7,2NO + O2 = 2NO2,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,4NO2+O2+2H2O=4HNO3,NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O,3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O,无色,2. 化学性质,8,思考1: NO2和溴蒸汽有何异同？如何鉴别？,思考2：解释雷雨发庄稼， 并写出方程式。,9,三、氨气(NH3),与水反应,NH3+H2O NH3H2O,液氨 、氨水 、一水合氨是同一种物质吗？,NH4+OH-,与酸反应,NH3+HCl = NH4Cl NH3 + HNO3 = NH4NO3 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4,（产生白烟）,反应实质：NH3与H+的反应,（产生白烟）,10,与某些氧化剂反应,氨的催化氧化：,在纯氧中燃烧：,与氯气反应：2NH3 + 3Cl2N2 + 6HCl,8NH3 + 3Cl2N2 + 6NH4Cl,（白烟）,用浓氨水检查氯气的生产设备和管道是否漏气,与盐(溶液)反应：Mg2+、Al3+、AgNO3 、Cu2+ 、Fe3+,CO2+H2O+NH3+NaCl =NaHCO3 + NH4Cl,制纯碱：,11,工业制法：,实验室制法：,铵盐与碱共热制氨气：,氨气的制法,12,发生装置：,干燥方法：,碱石灰,不用浓H2SO4、P2O5 (酸性干燥剂)和无水CaCl2 (吸收氨气),收集方法：,向下排空气法,尾气处理：,棉花团的作用：减缓氨气与空气形成对流，提高纯度。,验满方法：,湿润的红色石蕊试纸,蘸有浓盐酸的玻璃棒,13,防倒吸装置,A,B,倒置漏斗式,14,C,D,E,15,加热浓氨水法：,NH3H2O NH3H2O,浓氨水与固态碱性物质(CaO、NaOH、碱石灰等)反应：,固体作用： 反应放热、吸水、增大OH-浓度。,实验室其他制法：,问能否直接用NH4Cl分解来制备？,16,氨气用途：,制硝酸、铵盐、尿素、纯碱、制冷剂。,侯氏制碱法：,向食盐水中先通氨气再通CO2：,CO2+H2O+NH3+NaCl =NaHCO3 + NH4Cl,NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3NH4HCO3 +NaCl = NaHCO3 +NH4Cl,17,四、铵盐,1. 物理性质：,均为易溶于水，晶体，离子化合物。,2. 化学性质：,(1)不稳定：受热易分解,氧化性酸的铵盐，如NH4NO3、(NH4)2SO4、NH4ClO4,不是可逆反应也不是升华。,18,(2)与碱反应,加热或浓溶液：,NH4+ + OH- = NH3H2O,稀溶液不加热：,铵离子的检验：,取少量样品，加浓NaOH溶液，加热，产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，则含有NH4+。,19,五、硝酸,1. 硝酸的物理性质,(1)纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体,(4)常用浓硝酸的质量分数为69%，质量分数为98% 以上的浓硝酸通常叫做“发烟硝酸”。,(2)硝酸能以任意比溶解于水；,(3) 低沸点(83)，易挥发，在空气中遇水蒸气形成白 雾；,20,2. 硝酸的化学性质,与活泼金属反应不产生H2,稀硝酸使紫色石蕊试液只变红，,(1)具有酸的通性,浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色。,一元强酸,氧化性：浓HNO3稀HNO3,与指示剂作用,21,(2) 见光或受热分解,硝酸的浓度越大，越容易分解,实验室看到的浓硝酸一般呈现黄色。,溶解了NO2,浓硝酸如何保存？,如何消除浓硝酸的黄色？,常见的需要放在棕色瓶中的试剂有哪些?,不断鼓入空气,棕色瓶、玻璃塞(不用橡胶塞),HNO3 、AgNO3 、氯水、溴水、碘水、液溴、AgCl、AgBr、AgI、H2O2、氨水等。,22,(2) 强氧化性,与金属反应：,（除Au和Pt外，都不产生H2）,4HNO3(浓) + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O,8HNO3+ 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O,实验室制备NO2,实验室制备NO,硝酸既体现氧化性，又体现酸性。,23,Fe4HNO3 = Fe(NO3)3NO2H2O(铁少量),3Fe8HNO3 = 3Fe(NO3)22NO4H2O(铁足量),常温时，Fe、Al遇浓硝酸发生钝化。,加热剧烈反应,体积比为1:3的浓硝酸和浓盐酸的混合。,王水：,可溶解Pt和Au,24, 与非金属反应,稀硝酸一般不与非金属单质反应。,氧化性,与一些还原性物质的反应,3Fe2+ + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO+ 2H2O,3H2S+2H+2NO3-= 3S+2NO+4H2O,3SO2+2H2O+2NO3- = 4H+3SO42-+2NO,稀硝酸分别与Fe2+、 FeO 、 H2S、SO2反应的离子方程式。,3FeO + 10H+ + NO3- = 3Fe3+NO+5H2O,25,与有机物的反应,硝化反应：,颜色反应：,与蛋白质生成白色沉淀，加热，沉淀变黄色。,酯化反应：,硝酸乙酯、硝化甘油、硝化纤维,26,(1)实验室制法,原理：高沸点酸制低沸点酸,3. 硝酸的制备,(2)工业制法,2NO + O2 = 2NO2,3NO2 +H2O = 2HNO3 +NO（NO循环利用）,4. 用途硝酸是一种重要的化工原料，常用来制氮肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。,27,1. 相似性：,(1) 最外层均为_个电子，能结合_个电子达到稳定,(2)最高价氧化物通式_,(3)氢化物：_,(4)最高价氧化物对应水化物_,(5) 主要化合价： 氮_ 磷和砷_；锑和铋_,5,3,R2O5,RH3 (Sb、Bi金属无负价),HRO3或H3RO4,-3、+1、+2、+3、+4、+5,-3、+3、+5,+3、+5,六、氮族元素,28,2. 递变性：,(1)元素从非金属过渡到金属,(2)元素的非金属性_金属性_,(3) 气态氢化物稳定性_,(4)最高价氧化物对应水化物酸性：_,NPAs,BiSb,NH3PH3AsH3,HNO3H3PO4H3AsO4,还原性_,NH3PH3AsH3,29,1. 存在,无游离态化合态：磷酸盐、动植物体内,二、磷,30,红棕色,蜡状固体,粉末状固体,剧毒,无毒,不溶,不溶,易溶,240,不溶,白色或黄色,2.红磷、白磷,40，易自燃,保存在水中,密封保存,(同素异形体),31,分子式为P4，正四面体 非极性分子 ，分子晶体,结构复杂，简写成P，分子晶体,32,3. 磷的化合物,(1) P2O5：,白色固体，有强烈的吸水性，作干燥剂,H3PO4、HPO3的酸酐,P2O5 + H2O(冷水) = 2HPO3,P2O5 + 3H2O(热水) = 2H3PO4,33,三元中强酸，沸点高，难挥发，属非氧化性酸，具有酸的通性。,(2) H3PO4,H3PO4,H2PO4,HPO42,PO43,+ OH,+ OH,+ OH,+ H+,+ H+,+ H+,34,(3)磷酸盐,一种正盐 ，两种酸式盐, 水溶性： HPO42-、PO43-类比CO32-，只有K+、Na+、NH4+溶,H2PO4-均易溶,水溶液的酸碱性:,PO43-水解显碱性HPO42-水解大于电离，显碱性H2PO4-电离大于水解，显酸性,PO43-+H2PO4 - =2HPO42-,35,硝酸的相关计算,例1：将4.16gCu/Mg合金与足量的HNO3反应，放出的气体与标准状况下体积为1.12L的O2混合后恰好被水全部吸收。现向反应后的盐溶液中加入足量氨水，则产生沉淀的质量为（ ）,D,得失电子守恒,例2：Cu与100mL稀HNO3(过量)反应得到硝酸铜溶液和NO气体，这些气体与3.36LO2(标况)混合后通入水中被完全吸收。若向所得硝酸铜溶液中加入100mL 5mol/L的NaOH溶液恰好使Cu2+完全沉淀，则原硝酸的物质的量浓度是（ ）mol /L 。 A. 3.5 B. 4.5 C. 7.0 D. 9.0,C,原子守恒,A 3.25g B 2.90g C 6.50g D 7.56g,36,利用离子方程式计算,例3：1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物质的量浓度分别为0.1mol/L和0.4mol/L。若向该混合液中加入足量的铜粉，则最多能溶解铜粉的质量为（ ） A：2.4g B：3.2g C：6.4g D：9.6g,D,硝酸的相关计算,3Cu + 8H+2NO3- = 3Cu2+ + 2NO+ 4H2O,37,2. 64g铜与一定浓度的硝酸反应,铜完全溶解生成NO和NO2(不考虑N2O4的存在)混合气体33.6L(所有气体体积均在标准状况下测定）。下列说法正确的是（ ）A. NO的体积为28L B. 参加反应的硝酸的物质的量为1.5mol C. 混合气体的平均相对分子质量约为43 D. 若使生成的气体完全被水吸收，需要22.4L O2,C,随堂巩固,1.在一定量的Fe、Cu合金粉末中加入100mL稀硝酸，充分反应后，剩余金属18.8g，并放出0.1molNO气体，则此硝酸的物质的量浓度为 。,4mol/L,38,例4. 为探究铜与稀硝酸反应产生的是NO。图中K为止水夹，F是一半空的注射器，D是尾气处理装置。,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？为达到目的，应如何操作？,打开K，当装置C中产生白色沉淀时，关闭K。,有关硝酸反应的实验,39,（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：,B中反应的离子方程式是：,铜丝上有气泡产生，溶液逐渐变为蓝色。,3Cu +8H + + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO + 4H2O,（3）装置E和F的目的是？为实现此目的，其操作方法是？现象是？,验证无色气体为NO。,将注射器中的空气推入E中， E中气体颜色由无色变为红棕色。,40,喷泉实验,例5：如图的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液，挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是（ ）ACO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉BNH3(H2O含酚酞)/红色喷泉CH2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉DHCl(AgNO3溶液)/白色喷泉,A,41,例6：相同状况下，在体积相同的三个烧瓶中，分别盛满NH3、HCl、NO2气体，分别倒扣在水槽中，充分溶解后，将烧瓶塞好取出(设烧瓶内气体不扩散)，则烧瓶内三种溶液的物质的量浓度之比为（ ） A. 1:1:1 B. 3:3:2 C. 2:2:3 D. 无法比较,A,提示：形成溶液的体积=减少的气体体积,喷泉实验,1.关键:,形成足够的压强差,2. 可做喷泉实验的组合, NH3、HCl、NO2 与水 CO2、Cl2、H2S、SO2 、 HCl与NaOH溶液 ,42,43,练习：某学生在氨气的喷泉实验基础上积极思考产生喷泉的其他方法，并设计如图所示的装置。在锥形瓶中，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（C）CaCO3与稀硫酸 (D) NH4HCO3与稀盐酸,D,44,例2：标况下，一定量的CO2与NO的混合气体通过足量的Na2O2固体后，剩余气体恰好被水完全吸收，则原混合气体中CO2与NO的比例应为（ ） A. 3:1 B. 3:2 C. 1:3 D. 任意比,B,例1. 在一定温度和压强下，装有NO和NO2混合气的试管倒立于水中，充分反应后，试管内气体体积缩小为原体积的1/2，则原混合气中NO和NO2的体积比为 。,1:3,例3：在一定条件下，将充满NO2和O2的试管倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体体积为原混合气体的1/8，则原混合气体中NO2和O2的体积比是( ) A. 8:1 B. 7:3 C. 7:1 D. 4:1,BC,45,练习：现有等体积混合而成的4组气体:NO2NONO2O2 NH3N2 NON2，将各组气体分别通入容积相同的试管并立即倒立于足量水中，试管中水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4，其中高度关系正确的是()Ah2h3h1h4 Bh3h2h1h4Ch1h2h3h4 Dh1h2h3h4,A,46,在实验室欲制取适量NO气体。下图中最适合完成该实验的简易装置是_（填序号)；,2. (2011理综)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。,47,根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：,铜屑与稀硝酸,生成NO,水,排水收集NO,主要是接收B中排出的水,48,3. （09北京卷27）某学习小组探究浓、稀硝酸氧化性的相对强弱的，按下图装置进行试验（夹持仪器已略去）。实验表明浓硝酸能将NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO 。由此得出的结论是浓硝酸的氧化性强于稀硝酸。,可选药品：浓硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸馏水、浓硫酸、氢氧化钠溶液及二氧化碳 已知：氢氧化钠溶液不与NO反应，能与NO2反应,49,实验应避免有害气体排放到空气中，装置、中盛放的药品依次是 . 滴加浓硝酸之前的操作是检验装置的气密性，加入药品，打开弹簧夹后， .,3mol/L稀硝酸、浓硝酸、氢氧