氮气及含氮化合物复习

1、氮气及含氮化合物氮气及含氮化合物 1 氮氮 及及 其其 化化 合合 物物 知识主线：知识主线： N N N N N -3 0 +2 +4 +5 NH3 N2 NO NO2 HNO3 （NH4+）（N2O4）（NO3-） 2 2 2、化学性质：、化学性质： 3 3、氮的固定：、氮的固定： 4 4、制法：、制法：分离空气分离空气 N2+3H2 2NH3 N2+3Mg Mg3N2 N2+O2 2NO 高温高压高温高压 催化剂催化剂 点燃点燃 放电放电 （氧化性）（氧化性） 人工固氮人工固氮 自然固氮自然固氮 （氧化性）（氧化性） （还原性）（还原性） N N2 2 化合态氮化合态氮 根瘤菌根瘤菌 氮

2、气（氮气（N N2 2）的分子结构为：）的分子结构为：NNNN，结构非常稳定。所以化学性质很稳定。，结构非常稳定。所以化学性质很稳定。 在一定条件下在一定条件下N2也能与也能与H2、O2等发生反应。等发生反应。 工业上合成氨工业上合成氨 一、氮气一、氮气（N2） 1、氮的原子结构、氮的原子结构 结构结构N +7 2 5 N2的电子式：的电子式： 3 NO2NO H2O或或SO2 O2 N2O4 N2O NO N2O3NO2N2O4N2O5 价态价态 +1+2 +3+4+4+5 颜色颜色 毒性毒性 水溶水溶 性性 与与O2 是否是否 共存共存 相互相互 转化转化 无色红棕色无色 有毒 不溶 2N

3、OO22NO2 生成 亚硝酸 3NO2H2O 2HNO3NO 生成 硝酸 能 不溶 二、氮的氧化物二、氮的氧化物 4 氮的氧化物氮的氧化物-NO-NO与与NONO2 2的性质比较的性质比较 NONO2 物性物性 毒性毒性 与水与水 与与O2 与与O2、H2O 与与 NaOH 制备制备 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO + O2 = 2NO2 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO34NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O 3

4、Cu + 8HNO3（稀）（稀）= 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2O Cu + 4HNO3（浓）（浓）= Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O 无色，刺激性气味无色，刺激性气味 有毒（机理同有毒（机理同CO） 有毒有毒 红棕色，刺激性气味红棕色，刺激性气味 5 氮的氧化物溶于水的计算 NO2 溶于水：溶于水： NO2 和和O2的混合气体溶于水：的混合气体溶于水： V（NO2）:V（O2） 4:1，NO2过量，剩余气体为过量，剩余气体为NO 4:1，O2过量，剩余气体为过量，剩余气体为O2 4:1，恰好完全反应，恰好完全反应 3NO2H2O2HNO3NO 4NO2O22H2O4

5、HNO3 特别提醒 6 NO和和O2同时通入水中：同时通入水中： NO、NO2、O2三种混合气体通入水中：三种混合气体通入水中： V（NO）:V（O2） 4:3恰好完全反应恰好完全反应 4:3 剩余剩余NO 4:3剩余剩余O2 4NO3O22H2O4HNO3 把把NO2折算成折算成NO的体积，再按进行计算的体积，再按进行计算 7 三、氨三、氨 1、氨的物理性质：、氨的物理性质： （1）氨是没有颜色、有刺激性气味的气体）氨是没有颜色、有刺激性气味的气体 （2）氨的密度小于空气）氨的密度小于空气 （3）氨易液化（作致冷剂）氨易液化（作致冷剂） （4）氨极易溶于水（）氨极易溶于水（1：700） 8

6、2、氨的化学性质：、氨的化学性质： （1）与水反应：）与水反应： 氨水的成分：氨水的成分： 分子：分子：NH3、 、 H2O、 、NH3 H2O 离子：离子：NH4+ 、OH- 、(H+) （2）与酸反应：）与酸反应： NH3+HCl=NH4Cl 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 NH3 + H+ = NH4+ NH3+H2O NH3H2O NH4+OH- 9 （3）与氧气反应）与氧气反应 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 催化剂催化剂 3、氨的用途、氨的用途 制制HNO3、铵盐；作致冷剂。、铵盐；作致冷剂。 10 4、氨的实验室制法：、氨的实验室制法： 2NH4Cl +

7、 Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3 + 2H2O （5 5）检验氨气的方法）检验氨气的方法 （1）反应原理：）反应原理： （2）反应装置：）反应装置：固固加热固固加热- （3）收集方法：）收集方法：向下排空气法向下排空气法 a、用湿润的、用湿润的红色石蕊试纸红色石蕊试纸（变蓝）（变蓝） b、蘸有浓盐酸、蘸有浓盐酸(浓硝酸浓硝酸)的玻璃棒的玻璃棒 接近试管口（产生白烟）接近试管口（产生白烟） 11 交流研讨：交流研讨： 实验室里还有哪些方法可以快速获得氨气？实验室里还有哪些方法可以快速获得氨气？ 你能说出其中的原理吗？你能说出其中的原理吗？ 分别可采取什么样的装置？分别可采取什么样的

8、装置？ 1、加热浓氨水：、加热浓氨水： NH3H2ONH3H2O 2、浓氨水、浓氨水NaOH 固体：固体： 吸水、放热、平衡移动吸水、放热、平衡移动 3、浓氨水生石灰：、浓氨水生石灰： 与水反应、放热与水反应、放热 4、浓氨水碱石灰：、浓氨水碱石灰： 吸水、与水反应、放热、平衡移动吸水、与水反应、放热、平衡移动 12、3、4 12 常见气体的溶解性：常见气体的溶解性： NH3 HCl SO2 H2S Cl2 CO2 700 500 40 2.6 2 1 下列装置不能作为极易溶于水的气体下列装置不能作为极易溶于水的气体 的吸收装置的是（的吸收装置的是（ ）D A B C D 13 A B C 请

9、大家写出请大家写出A、B两种装置能防止倒吸的原理。两种装置能防止倒吸的原理。 A A、倒立漏斗式：这种装置可以增大气体与吸收倒立漏斗式：这种装置可以增大气体与吸收 液的接触面积，有利于吸收液对气体的吸收。当液的接触面积，有利于吸收液对气体的吸收。当 易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减少，易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减少， 吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致 烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的 吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内，从而防吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内，从而防 止吸收

10、液的倒吸。止吸收液的倒吸。 B B、肚容式：当易溶于吸收液的气体由干燥管末、肚容式：当易溶于吸收液的气体由干燥管末 端进入液被吸收后，导气管内压强减少，使吸收端进入液被吸收后，导气管内压强减少，使吸收 液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管 内外压强差，吸收液受自身重量的作用又流回烧内外压强差，吸收液受自身重量的作用又流回烧 杯内，从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置杯内，从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置 漏斗很类似。漏斗很类似。 14 如右图所示，上部烧瓶已装满干燥氨气，如右图所示，上部烧瓶已装满干燥氨气， 引发水上喷的操作是：引发水上喷的操

11、作是： 打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。 该实验的原理是：该实验的原理是： 氨气极易溶解于水，致使烧瓶内氨气极易溶解于水，致使烧瓶内 气体压强迅速减小。气体压强迅速减小。 喷泉实验及其拓展喷泉实验及其拓展 15 请请讨论讨论在不改装置的前提下引发右图喷泉的方法？在不改装置的前提下引发右图喷泉的方法？ 打开夹子，用手打开夹子，用手( (或热毛巾等或热毛巾等) )将烧将烧 瓶捂热。该实验的原理是：氨气受热瓶捂热。该实验的原理是：氨气受热 膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气 与水接触，即发生喷泉。与水接触，即发生喷泉。 用冰水浇注烧瓶，降

12、低烧瓶内氨气用冰水浇注烧瓶，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。氨气接触进一步减小压强形成喷泉。 小结：以上方法为减小烧瓶内气体的压强而产生喷泉。小结：以上方法为减小烧瓶内气体的压强而产生喷泉。 16 在图在图3 3的锥形瓶外放一水槽，瓶中加入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，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水槽中加入的物质可以是 （ ） (A)(A)浓硫酸浓硫酸 (B)(B)食盐食盐 (C)(C)硝

13、酸钾硝酸钾 (D)(D)硫酸铜硫酸铜 这种方法产生喷泉的原理是：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增大锥形瓶内气体的压强产生喷泉 。 A A 17 (1)(1)图甲为中学化学教学中所用的喷泉实验装置，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别盛有液体，下列组合中不可能形成喷泉的是 _。 (A)HCl(A)HCl和和H H2 2O (B) OO (B) O2 2和和H H2 2O O (C)NH(C)NH3 3和和H H2 2O (D)COO (D)

14、CO2 2和和NaOHNaOH溶液溶液 B 18 （2 2）在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下）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列物质，反应后可能产生喷泉的是( ) ( ) (A)Cu(A)Cu与稀盐酸与稀盐酸 (B)NaHCO(B)NaHCO3 3与与NaOHNaOH溶液溶液 (C)CaCO(C)CaCO3 3与稀硫酸与稀硫酸 (D)NH(D)NH4 4HCOHCO3 3与稀盐酸与稀盐酸 D 19 归纳反思归纳反思 1.关键关键: 2.途径途径: 3.延伸延伸: 喷泉实验喷泉实验 形成压强差形成压强差 减少减少“上瓶上瓶”的压强的压强 增加增加“下瓶下瓶”的

15、压强的压强 尾气处理尾气处理(防倒吸装置选择防倒吸装置选择) 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等计算 20 提示提示:氨水的溶质是氨气氨水的溶质是氨气. 思考：在标准状况下，用一充满思考：在标准状况下，用一充满NH3气体的烧瓶进行气体的烧瓶进行 喷泉实验，当水充满整个烧瓶后（假定喷泉实验，当水充满整个烧瓶后（假定NH3不扩散到烧不扩散到烧 杯中），烧瓶内氨水的物质的量浓度是多少？杯中），烧瓶内氨水的物质的量浓度是多少？ 烧瓶中溶液的物质的量浓度计算烧瓶中溶液的物质的量浓度计算 拓展延伸拓展延伸 Vaq CB= nB 小结小结:喷泉实验计算问题的关键喷泉实验计算问题的关键

16、形成溶液的体积形成溶液的体积=所消耗的气体体积所消耗的气体体积 21 N23H2 2NH3（正反应放热）正反应放热） 5 5、工业制法：、工业制法： 水、煤水、煤(石油、天然气、焦炉气、炼厂气）石油、天然气、焦炉气、炼厂气）和空气和空气 造气、净化、氨的合成与分离造气、净化、氨的合成与分离 原料: 三步骤：三步骤： 条件条件 22 工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程1 23 用图式表示合成氨的流程图用图式表示合成氨的流程图 原料气原料气 的制取的制取 净净 化化 合合 成成 分分 离离 液氨液氨 工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程2 24 合成氨的实地照片合成氨的实地照片 25 四

17、、铵盐的性质四、铵盐的性质 不稳定性：不稳定性： 与碱溶液的反应：与碱溶液的反应： 强调：强调：这是铵盐的通性，可用于这是铵盐的通性，可用于NH4 + 的检验。的检验。 NH4+ + OH - = NH3 + H2O NH4HCO3 = NH3 + H2O + CO2 NH4Cl = NH3 + HCl 注意：注意：贮存氮肥时，应密封贮存氮肥时，应密封 保存，施肥应埋入地下，并保存，施肥应埋入地下，并 及时灌水，以保证肥效。及时灌水，以保证肥效。 26 检验铵盐的方法是将待测物取出少许放入试管检验铵盐的方法是将待测物取出少许放入试管 中，然后中，然后( ) A、加热，用润湿红色石蕊试纸在管口试

18、之、加热，用润湿红色石蕊试纸在管口试之 B、加水溶解，用红色石蕊试纸试其溶液、加水溶解，用红色石蕊试纸试其溶液 C、加强碱溶液，加热，滴入酚酞试剂、加强碱溶液，加热，滴入酚酞试剂 D、加苛性钠溶液加热，用润湿红色石蕊试纸在、加苛性钠溶液加热，用润湿红色石蕊试纸在 管口管口 课堂检测课堂检测 D 27 1 1、物理性质、物理性质 （1 1）纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体）纯硝酸是无色、有刺激性气味的液体 （5 5）常用浓硝酸的质量分数为）常用浓硝酸的质量分数为69%69%，质量分数为，质量分数为98%98%以上的浓以上的浓 硝酸通常叫做硝酸通常叫做“发烟发烟硝酸硝酸”。 （4 4）硝酸能以任意

19、比溶解于水；）硝酸能以任意比溶解于水； （3 3）密度比水大；）密度比水大； a.a.开瓶瓶口有白雾开瓶瓶口有白雾 b.b.挥发性酸用浓硫酸制取挥发性酸用浓硫酸制取 c.c.与浓氨水产生白烟与浓氨水产生白烟 d.d.参与化学反应温度不宜过高参与化学反应温度不宜过高 五、硝酸的性质五、硝酸的性质 （2）低沸点（）低沸点（83）、易挥发？在空气中遇水蒸气呈白雾状；）、易挥发？在空气中遇水蒸气呈白雾状； 黄色黄色 28 HNO3 使指示剂变色使指示剂变色 与碱性氧化物反应与碱性氧化物反应 与碱反应与碱反应 与盐反应与盐反应 酸的通性酸的通性 不稳定性不稳定性 强氧化性强氧化性 稀稀HNO3+Cu 浓

20、浓HNO3+Cu C 钝化钝化 NO NO2 Al、Fe 常温常温 2、化学性质：、化学性质： 一元一元强酸强酸，易，易挥发挥发，不稳定（，不稳定（分解分解），），强氧化性强氧化性 29 4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2 光照光照 3Cu + 8HNO3 （稀）（稀）= 3Cu(NO3)2 + 2NO +4H2O Cu + 4HNO3(浓浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O C + 4HNO3(浓浓) = CO2 + 4NO2 + 2H2O 加热加热 （1）不稳定性）不稳定性 （2）强氧化性）强氧化性 3、用途：、用途：硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备氮硝酸是一种重要的化工原料，常用来制备氮 肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。肥、染料、塑料、炸药、硝酸盐等。 （见光或受热分解）见光或受热分解） 硝酸的浓度越大，越容易分解；久置的硝酸略显黄色。硝酸的浓度越大，越容易分解；久置的硝酸略显黄色。 30 在酸性条件下，在酸性条件下，NO3-氧化性强；但在碱性或中性条件下氧化性氧化性强；但在碱性或中性条件下氧化性 很弱，几乎不表现氧化性。很弱，几乎不表现氧化性。 在高温下，在高温下，NO3-（硝酸盐）氧化性强。硝酸盐）氧化性强。 往往Fe(NO3)2溶液中滴加稀盐酸