氮及其重要化合物PPT課件

第四節(jié) 氮及其重要化合物,第四章 非金屬及其化合物,教材范圍：必修1第四章,【考綱點擊】 1了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物的主要性質(zhì)和應(yīng)用 2了解氮元素單質(zhì)及其重要化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響【考情播報】 1結(jié)合氮及其化合物的轉(zhuǎn)化考查基本概念、基本理論 2以NOx和HNO3的性質(zhì)考查相關(guān)實驗及計算 3以框圖推斷考查氮及化合物的性質(zhì)和應(yīng)用 4結(jié)合相關(guān)工業(yè)生產(chǎn)考查含氮化合物對環(huán)境質(zhì)量的影響.,1,一、氮氣,1物理性質(zhì)、結(jié)構(gòu),2. 化學(xué)性質(zhì),通常情況下，N2性質(zhì)穩(wěn)定,氮氮三鍵鍵能大,NN,純凈的N2是一種 色 味的氣體， 溶于水。,難,無,無,？,2,3. 用途,5. 氮的固定,保護(hù)氣；醫(yī)療上用作冷凍麻醉劑；合成氨等,將游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕蠎B(tài)的方法,高能,生物,仿生,4. 氮的制備,工業(yè)制法:分離液態(tài)空氣法,N2(-196OC) ：先汽化 O2(-183 OC),3,二、氮的氧化物,N2O4,均是有毒氣體，都是大氣污染物；N2O俗稱笑氣；NO與血紅蛋白結(jié)合，使人中毒 N2O3、N2O5分別是HNO2、HNO3的酸酐。,4,5,6,無色,氣體,比空氣大,難溶,有毒,紅棕色,刺激性氣味,氣體,比空氣大,易溶,有毒,無色,刺激性氣味,氣體,比空氣小,易溶 (1:700),特性：易液化(沸點-33 ),1. 物理性質(zhì),液氨用作制冷劑,毒性,收集方法,排水法,向上排空氣法,向下排空氣法,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,無色,2. 化學(xué)性質(zhì),8,思考1: NO2和溴蒸汽有何異同？如何鑒別？,思考2：解釋雷雨發(fā)莊稼， 并寫出方程式。,9,三、氨氣(NH3),與水反應(yīng),NH3+H2O NH3H2O,液氨 、氨水 、一水合氨是同一種物質(zhì)嗎？,NH4+OH-,與酸反應(yīng),NH3+HCl = NH4Cl NH3 + HNO3 = NH4NO3 2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4,（產(chǎn)生白煙）,反應(yīng)實質(zhì)：NH3與H+的反應(yīng),（產(chǎn)生白煙）,10,與某些氧化劑反應(yīng),氨的催化氧化：,在純氧中燃燒：,與氯氣反應(yīng)：2NH3 + 3Cl2N2 + 6HCl,8NH3 + 3Cl2N2 + 6NH4Cl,（白煙）,用濃氨水檢查氯氣的生產(chǎn)設(shè)備和管道是否漏氣,與鹽(溶液)反應(yīng)：Mg2+、Al3+、AgNO3 、Cu2+ 、Fe3+,CO2+H2O+NH3+NaCl =NaHCO3 + NH4Cl,制純堿：,11,工業(yè)制法：,實驗室制法：,銨鹽與堿共熱制氨氣：,氨氣的制法,12,發(fā)生裝置：,干燥方法：,堿石灰,不用濃H2SO4、P2O5 (酸性干燥劑)和無水CaCl2 (吸收氨氣),收集方法：,向下排空氣法,尾氣處理：,棉花團(tuán)的作用：減緩氨氣與空氣形成對流，提高純度。,驗滿方法：,濕潤的紅色石蕊試紙,蘸有濃鹽酸的玻璃棒,13,防倒吸裝置,A,B,倒置漏斗式,14,C,D,E,15,加熱濃氨水法：,NH3H2O NH3H2O,濃氨水與固態(tài)堿性物質(zhì)(CaO、NaOH、堿石灰等)反應(yīng)：,固體作用： 反應(yīng)放熱、吸水、增大OH-濃度。,實驗室其他制法：,問能否直接用NH4Cl分解來制備？,16,氨氣用途：,制硝酸、銨鹽、尿素、純堿、制冷劑。,侯氏制堿法：,向食鹽水中先通氨氣再通CO2：,CO2+H2O+NH3+NaCl =NaHCO3 + NH4Cl,NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3NH4HCO3 +NaCl = NaHCO3 +NH4Cl,17,四、銨鹽,1. 物理性質(zhì)：,均為易溶于水，晶體，離子化合物。,2. 化學(xué)性質(zhì)：,(1)不穩(wěn)定：受熱易分解,氧化性酸的銨鹽，如NH4NO3、(NH4)2SO4、NH4ClO4,不是可逆反應(yīng)也不是升華。,18,(2)與堿反應(yīng),加熱或濃溶液：,NH4+ + OH- = NH3H2O,稀溶液不加熱：,銨離子的檢驗：,取少量樣品，加濃NaOH溶液，加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體，則含有NH4+。,19,五、硝酸,1. 硝酸的物理性質(zhì),(1)純硝酸是無色、有刺激性氣味的液體,(4)常用濃硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為69%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98% 以上的濃硝酸通常叫做“發(fā)煙硝酸”。,(2)硝酸能以任意比溶解于水；,(3) 低沸點(83)，易揮發(fā)，在空氣中遇水蒸氣形成白 霧；,20,2. 硝酸的化學(xué)性質(zhì),與活潑金屬反應(yīng)不產(chǎn)生H2,稀硝酸使紫色石蕊試液只變紅，,(1)具有酸的通性,濃硝酸使紫色石蕊試液先變紅后褪色。,一元強(qiáng)酸,氧化性：濃HNO3稀HNO3,與指示劑作用,21,(2) 見光或受熱分解,硝酸的濃度越大，越容易分解,實驗室看到的濃硝酸一般呈現(xiàn)黃色。,溶解了NO2,濃硝酸如何保存？,如何消除濃硝酸的黃色？,常見的需要放在棕色瓶中的試劑有哪些?,不斷鼓入空氣,棕色瓶、玻璃塞(不用橡膠塞),HNO3 、AgNO3 、氯水、溴水、碘水、液溴、AgCl、AgBr、AgI、H2O2、氨水等。,22,(2) 強(qiáng)氧化性,與金屬反應(yīng)：,（除Au和Pt外，都不產(chǎn)生H2）,4HNO3(濃) + Cu = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O,8HNO3+ 3Cu = 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O,實驗室制備NO2,實驗室制備NO,硝酸既體現(xiàn)氧化性，又體現(xiàn)酸性。,23,Fe4HNO3 = Fe(NO3)3NO2H2O(鐵少量),3Fe8HNO3 = 3Fe(NO3)22NO4H2O(鐵足量),常溫時，F(xiàn)e、Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化。,加熱劇烈反應(yīng),體積比為1:3的濃硝酸和濃鹽酸的混合。,王水：,可溶解Pt和Au,24, 與非金屬反應(yīng),稀硝酸一般不與非金屬單質(zhì)反應(yīng)。,氧化性,與一些還原性物質(zhì)的反應(yīng),3Fe2+ + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO+ 2H2O,3H2S+2H+2NO3-= 3S+2NO+4H2O,3SO2+2H2O+2NO3- = 4H+3SO42-+2NO,稀硝酸分別與Fe2+、 FeO 、 H2S、SO2反應(yīng)的離子方程式。,3FeO + 10H+ + NO3- = 3Fe3+NO+5H2O,25,與有機(jī)物的反應(yīng),硝化反應(yīng)：,顏色反應(yīng)：,與蛋白質(zhì)生成白色沉淀，加熱，沉淀變黃色。,酯化反應(yīng)：,硝酸乙酯、硝化甘油、硝化纖維,26,(1)實驗室制法,原理：高沸點酸制低沸點酸,3. 硝酸的制備,(2)工業(yè)制法,2NO + O2 = 2NO2,3NO2 +H2O = 2HNO3 +NO（NO循環(huán)利用）,4. 用途硝酸是一種重要的化工原料，常用來制氮肥、染料、塑料、炸藥、硝酸鹽等。,27,1. 相似性：,(1) 最外層均為_個電子，能結(jié)合_個電子達(dá)到穩(wěn)定,(2)最高價氧化物通式_,(3)氫化物：_,(4)最高價氧化物對應(yīng)水化物_,(5) 主要化合價： 氮_ 磷和砷_；銻和鉍_,5,3,R2O5,RH3 (Sb、Bi金屬無負(fù)價),HRO3或H3RO4,-3、+1、+2、+3、+4、+5,-3、+3、+5,+3、+5,六、氮族元素,28,2. 遞變性：,(1)元素從非金屬過渡到金屬,(2)元素的非金屬性_金屬性_,(3) 氣態(tài)氫化物穩(wěn)定性_,(4)最高價氧化物對應(yīng)水化物酸性：_,NPAs,BiSb,NH3PH3AsH3,HNO3H3PO4H3AsO4,還原性_,NH3PH3AsH3,29,1. 存在,無游離態(tài)化合態(tài)：磷酸鹽、動植物體內(nèi),二、磷,30,紅棕色,蠟狀固體,粉末狀固體,劇毒,無毒,不溶,不溶,易溶,240,不溶,白色或黃色,2.紅磷、白磷,40，易自燃,保存在水中,密封保存,(同素異形體),31,分子式為P4，正四面體 非極性分子 ，分子晶體,結(jié)構(gòu)復(fù)雜，簡寫成P，分子晶體,32,3. 磷的化合物,(1) P2O5：,白色固體，有強(qiáng)烈的吸水性，作干燥劑,H3PO4、HPO3的酸酐,P2O5 + H2O(冷水) = 2HPO3,P2O5 + 3H2O(熱水) = 2H3PO4,33,三元中強(qiáng)酸，沸點高，難揮發(fā)，屬非氧化性酸，具有酸的通性。,(2) H3PO4,H3PO4,H2PO4,HPO42,PO43,+ OH,+ OH,+ OH,+ H+,+ H+,+ H+,34,(3)磷酸鹽,一種正鹽 ，兩種酸式鹽, 水溶性： HPO42-、PO43-類比CO32-，只有K+、Na+、NH4+溶,H2PO4-均易溶,水溶液的酸堿性:,PO43-水解顯堿性HPO42-水解大于電離，顯堿性H2PO4-電離大于水解，顯酸性,PO43-+H2PO4 - =2HPO42-,35,硝酸的相關(guān)計算,例1：將4.16gCu/Mg合金與足量的HNO3反應(yīng)，放出的氣體與標(biāo)準(zhǔn)狀況下體積為1.12L的O2混合后恰好被水全部吸收。現(xiàn)向反應(yīng)后的鹽溶液中加入足量氨水，則產(chǎn)生沉淀的質(zhì)量為（ ）,D,得失電子守恒,例2：Cu與100mL稀HNO3(過量)反應(yīng)得到硝酸銅溶液和NO氣體，這些氣體與3.36LO2(標(biāo)況)混合后通入水中被完全吸收。若向所得硝酸銅溶液中加入100mL 5mol/L的NaOH溶液恰好使Cu2+完全沉淀，則原硝酸的物質(zhì)的量濃度是（ ）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,利用離子方程式計算,例3：1L稀硝酸和稀硫酸的混合液，其物質(zhì)的量濃度分別為0.1mol/L和0.4mol/L。若向該混合液中加入足量的銅粉，則最多能溶解銅粉的質(zhì)量為（ ） A：2.4g B：3.2g C：6.4g D：9.6g,D,硝酸的相關(guān)計算,3Cu + 8H+2NO3- = 3Cu2+ + 2NO+ 4H2O,37,2. 64g銅與一定濃度的硝酸反應(yīng),銅完全溶解生成NO和NO2(不考慮N2O4的存在)混合氣體33.6L(所有氣體體積均在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定）。下列說法正確的是（ ）A. NO的體積為28L B. 參加反應(yīng)的硝酸的物質(zhì)的量為1.5mol C. 混合氣體的平均相對分子質(zhì)量約為43 D. 若使生成的氣體完全被水吸收，需要22.4L O2,C,隨堂鞏固,1.在一定量的Fe、Cu合金粉末中加入100mL稀硝酸，充分反應(yīng)后，剩余金屬18.8g，并放出0.1molNO氣體，則此硝酸的物質(zhì)的量濃度為 。,4mol/L,38,例4. 為探究銅與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的是NO。圖中K為止水夾，F(xiàn)是一半空的注射器，D是尾氣處理裝置。,利用生成的CO2將整個裝置內(nèi)的空氣排盡，避免NO和O2反應(yīng)生成NO2對氣體產(chǎn)物的觀察產(chǎn)生干擾,（1）設(shè)計裝置A的目的是？為達(dá)到目的，應(yīng)如何操作？,打開K，當(dāng)裝置C中產(chǎn)生白色沉淀時，關(guān)閉K。,有關(guān)硝酸反應(yīng)的實驗,39,（2）在（1）中的“操作”后將裝置B中銅絲插入稀硝酸，并微熱之，觀察到裝置B中的現(xiàn)象是：,B中反應(yīng)的離子方程式是：,銅絲上有氣泡產(chǎn)生，溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色。,3Cu +8H + + 2NO3- = 3Cu2+ + 2NO + 4H2O,（3）裝置E和F的目的是？為實現(xiàn)此目的，其操作方法是？現(xiàn)象是？,驗證無色氣體為NO。,將注射器中的空氣推入E中， E中氣體顏色由無色變?yōu)榧t棕色。,40,噴泉實驗,例5：如圖的裝置中，干燥燒瓶內(nèi)盛有某種氣體，燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液，擠壓滴管的膠頭，下列與實驗事實不相符的是（ ）ACO2(NaHCO3溶液)/無色噴泉BNH3(H2O含酚酞)/紅色噴泉CH2S(CuSO4溶液)/黑色噴泉DHCl(AgNO3溶液)/白色噴泉,A,41,例6：相同狀況下，在體積相同的三個燒瓶中，分別盛滿NH3、HCl、NO2氣體，分別倒扣在水槽中，充分溶解后，將燒瓶塞好取出(設(shè)燒瓶內(nèi)氣體不擴(kuò)散)，則燒瓶內(nèi)三種溶液的物質(zhì)的量濃度之比為（ ） A. 1:1:1 B. 3:3:2 C. 2:2:3 D. 無法比較,A,提示：形成溶液的體積=減少的氣體體積,噴泉實驗,1.關(guān)鍵:,形成足夠的壓強(qiáng)差,2. 可做噴泉實驗的組合, NH3、HCl、NO2 與水 CO2、Cl2、H2S、SO2 、 HCl與NaOH溶液 ,42,43,練習(xí)：某學(xué)生在氨氣的噴泉實驗基礎(chǔ)上積極思考產(chǎn)生噴泉的其他方法，并設(shè)計如圖所示的裝置。在錐形瓶中，分別加入足量的下列物質(zhì)，反應(yīng)后可能產(chǎn)生噴泉的是（ ）（A）Cu與稀鹽酸（B）NaHCO3與NaOH（C）CaCO3與稀硫酸 (D) NH4HCO3與稀鹽酸,D,44,例2：標(biāo)況下，一定量的CO2與NO的混合氣體通過足量的Na2O2固體后，剩余氣體恰好被水完全吸收，則原混合氣體中CO2與NO的比例應(yīng)為（ ） A. 3:1 B. 3:2 C. 1:3 D. 任意比,B,例1. 在一定溫度和壓強(qiáng)下，裝有NO和NO2混合氣的試管倒立于水中，充分反應(yīng)后，試管內(nèi)氣體體積縮小為原體積的1/2，則原混合氣中NO和NO2的體積比為 。,1:3,例3：在一定條件下，將充滿NO2和O2的試管倒立于水槽中，充分反應(yīng)后，剩余氣體體積為原混合氣體的1/8，則原混合氣體中NO2和O2的體積比是( ) A. 8:1 B. 7:3 C. 7:1 D. 4:1,BC,45,練習(xí)：現(xiàn)有等體積混合而成的4組氣體:NO2NONO2O2 NH3N2 NON2，將各組氣體分別通入容積相同的試管并立即倒立于足量水中，試管中水面上升的高度分別為h1、h2、h3、h4，其中高度關(guān)系正確的是()Ah2h3h1h4 Bh3h2h1h4Ch1h2h3h4 Dh1h2h3h4,A,46,在實驗室欲制取適量NO氣體。下圖中最適合完成該實驗的簡易裝置是_（填序號)；,2. (2011理綜)請回答下列實驗室中制取氣體的有關(guān)問題。,47,根據(jù)所選的裝置完成下表(不需要的可不填)：,銅屑與稀硝酸,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）某學(xué)習(xí)小組探究濃、稀硝酸氧化性的相對強(qiáng)弱的，按下圖裝置進(jìn)行試驗（夾持儀器已略去）。實驗表明濃硝酸能將NO氧化成NO2，而稀硝酸不能氧化NO 。由此得出的結(jié)論是濃硝酸的氧化性強(qiáng)于稀硝酸。,可選藥品：濃硝酸、3mo/L稀硝酸、蒸餾水、濃硫酸、氫氧化鈉溶液及二氧化碳 已知：氫氧化鈉溶液不與NO反應(yīng)，能與NO2反應(yīng),49,實驗應(yīng)避免有害氣體排放到空氣中，裝置、中盛放的藥品依次是 . 滴加濃硝酸之前的操作是檢驗裝置的氣密性，加入藥品，打開彈簧夾后， .,3mol/L稀硝酸、濃硝酸、氫氧