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氮及其化合物
化學2 第五章 第2節
一、氮氣
1、物理性質
無色、無味
熔點、沸點很低(m.p. 210℃ b.p. 196℃)
密度略小于空氣(ρ=1.25g·L 1)
難溶于水(1:0.02)
2、原子結構
電 子 式
常見價態
3 0 +1 +2 +3 +4 +5
N2
5
+7
2
3、單質分子
結 構 式
N≡N
N N
··
··
··
·
·
·
·
N元素非金屬性很強，
單質N2性質卻不活潑，why？
“潛水病”知多少？
一、氮氣
4、化學性質
N2 + O2 ==== 2NO
放電
N2 + 3Mg ==== Mg3N2
點燃
性質穩定，反應條件苛刻
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
高溫 高壓
既有氧化性，又有還原性
氣態氫化物穩定性有何變化規律？
NH3____H2O____HF，HI____HBr____HCl____HF
氮氣能否助燃？
氮氣與氧氣能否共存、會否反應？
放電之初無明顯現象，后來變紅棕色，why？
二、氮氧化物
1、物理性質
NO NO2
無色氣體 紅棕色氣體
難溶于水 易液化、易溶于水
氮氧化物包括多種化合物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3和N2O5等。
除NO2以外，其他氮氧化物均不穩定，遇光、濕或熱變成NO2及NO。因此，職業環境中接觸的是幾種氣體混合物常稱為硝氣，主要為NO2和NO。
NO為無色氣體，分子量30.01，熔點-163.6℃，沸點-151.5℃。溶于乙醇、二硫化碳，難溶于水和硫酸。水中溶解度4.7%(20℃)？
NO2為紅棕色刺鼻氣體，分子量46.01，熔點-11.2℃，沸點21.2℃，溶于堿、二硫化碳和氯仿，可溶于水。在21.1℃以下時呈深紅棕(暗褐)色液體。
加壓降溫容易液化為N2O4，在-11℃以下時為無色固體。
一、氮氣
4、化學性質
N2 + O2 ==== 2NO
放電
N2 + 3Mg ==== Mg3N2
點燃
性質穩定，反應條件苛刻
N2 + 3H2 2NH3
催化劑
高溫 高壓
N2 + O2 ==== 2NO
高溫
2NO + O2 ==== 2NO2
既有氧化性，又有還原性
氣態氫化物穩定性有何變化規律？
NH3____H2O____HF，HI____HBr____HCl____HF
氮氣能否助燃？
氮氣與氧氣能否共存、會否反應？
為何不寫成N2 + O2 ==== 2NO2？
生活中N2與O2的化合反應會在哪里發生？
放電之初無明顯現象，后來變紅棕色，why？
二、氮氧化物
1、物理性質
NO NO2
無色 紅棕色
難溶于水 易溶于水
2、化學性質
2NO + O2 ==== 2NO2
3NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO
NO2溶于水是否發生反應？
反應實質
2NO2 + H2O ==== HNO3 + HNO2
3HNO2 ==== HNO3 + 2NO↑ + H2O
NO2有毒，如何處理廢氣中的NO2？
2NO2 + 2NaOH ==== NaNO3 + NaNO2 + H2O
NO2混有NO，又該如何處理？
NO2 + NO + 2NaOH ==== 2NaNO2 + H2O
二、氮氧化物
2、化學性質
2NO + O2 ==== 2NO2
3NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO
NO2溶于水制硝酸如何提高轉化率？
4NO2 + O2 + 2H2O ==== 4HNO3
NO完全轉化成硝酸，O2需多少？
4NO + 3O2 + 2H2O ==== 4HNO3
內燃機高溫高壓條件下產生有毒尾氣NO、CO如何消除污染？
2NO + 2CO ==== N2 + 2CO2
催化劑
工業上還可用氨氣“脫硝”
6NO2 + 8NH3==== 7N2 + 12H2O
6NO + 4NH3==== 5N2 + 6H2O
如何鑒別均為紅棕色的NO2和Br2？
多款長征火箭推進劑為N2H4和N2O4
N2O4 + 2N2H4==== 3N2 + 4H2O
NO2 + 2I + ==== NO + I2 +
等體積的NO2和NH3 6:8反應，為何最終氣體無色？
三、氨氣
1、物理性質
無色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣的小。極易溶于水。
很容易液化，液化時放熱。
液氨氣化時吸收大量的熱，使周圍溫度急劇降低。
2、分 子 式
三角錐形
3、化學性質
空調制冷原理知多少？
NH3
空間構型
NH3能以體積比1:700
溶于水，why？
NH3 + H2O NH3·H2O
NH3溶于水使酚酞變紅，why？
NH3·H2O NH4+ + OH
NH3是否屬于弱堿？
NH3是否電解質？
三、氨氣
3、化學性質
蘸有濃鹽酸與濃氨水的玻璃棒靠近時出現大量白煙，why？
⑴與酸：
NH3 + HCl==== NH4Cl (氯銨)
NH3 + HNO3==== NH4NO3 (硝銨)
2NH3 + H2SO4==== (NH4)2SO4 (硫銨)
H2S可在O2中燃燒生成S或SO2，
CH4也會因O2用量生成C、CO、CO2，
NH3呢？
4NH3 + 5O2 ==== 4NO + 6H2O
催化劑
△
⑵與(氧化性)單質：
4NH3 + 3O2 ==== 2N2 + 6H2O
點燃
NH3在催化劑(Pt-Rh合金/Fe2O3/Cr2O3)存在時可與O2反應生成紅棕色氣體。
NH3也可在純氧中燃燒生成穩定物質。
用濃氨水檢驗輸送氯氣管道是否泄漏，冒白煙處即泄漏點。
2NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6HCl
8NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6NH4Cl
煙環位置 說明什么問題？
三、氨氣
3、化學性質
⑶與氧化物：
2NH3 + 3CuO ==== 3Cu + N2 + 3H2O
△
⑵與(還原性)單質：
將NH3通過灼熱的CuO，黑色固體變亮紅色，生成小水珠，排出氣體無色。
8NH3 + 6NO2==== 7N2 + 12H2O
4NH3 + 6NO==== 5N2 + 6H2O
金屬Na可與H2O劇烈反應生成H2。
金屬Na與液氨也能發生類似反應。
2NH3 + 2Na==== 2NaNH2 + H2↑
2H2O + 2Na==== 2NaOH + H2↑
2NH3 NH4+ + NH2
2H2O H3O+ + OH
四、銨鹽
1、物理性質
絕大多數銨鹽均為易溶于水的白色固體。
氯化銨受熱時從試管底部轉移到試管中上部，是物理變化(升華)嗎？
NH4Cl ==== NH3↑ + HCl ↑
△
2、化學性質
⑴受熱易分解
碳銨受潮后可否在陽光下暴曬？
NH4HCO3 ==== NH3↑ + H2O + CO2 ↑
△
2020年黎巴嫩貝魯特港爆炸事故
NH4NO3 ==== NH3↑ + HNO3
110℃
NH4NO3 ==== N2O↑ + 2H2O
190℃
2NH4NO3 ==== 2N2↑ + O2↑ + 4H2O
230℃
4NH4NO3 ==== 3N2↑ + NO2↑ + 8H2O
400℃
5NH4NO3 ==== 4N2↑ + 2HNO3 + 9H2O
？℃
四、銨鹽
2、化學性質
NH4Cl + NaOH==== NaCl + NH3·H2O
⑵與堿反應
如何用一種試劑鑒別？
NaCl、NH4Cl、Na2SO4、(NH4)2SO4
NH4HCO3 + 2NaOH ==== Na2CO3 + NH3↑ + H2O
NH4Cl + NaOH(濃) ==== NaCl + NH3↑+ H2O
△
銨鹽溶液加堿，NH3必大量逸出？
(NH4)2SO4 + Ba(OH)2 ==== BaSO4↓+ 2NH3↑+ 2H2O
△
NH4HCO3與NaOH反應孰先孰后？
五、氨氣的實驗室制法
⑴與堿反應
如何制NH3？化學方法？物理方法？
溶液體系如何設計方案？
⑵氨水分解
NaOH可否？
棉花何用？
NH4+ + OH ==== NH3·H2O
NH4Cl + NaOH(濃) ==== NaCl + NH3↑+ H2O
△
NH3 + H2O NH3·H2O
NH3·H2O ==== NH3↑+ H2O
△
合適否？
2NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) ==== CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O
△
⑶氨氣干燥
氨水分解裝置如何設計？
濃氨水滴入生石灰妙處幾何？
NH3·H2O ==== NH3↑+ H2O
CaO
能否加藥不加熱？
各種制法都有水蒸氣，如何干燥？
堿石灰、生石灰
濃硫酸、P2O5
如何驗滿？
可用：
不可：
CaCl2
五、氨氣的實驗室制法
六、銨根離子的檢驗
檢驗操作的一般流程：取樣、操作、現象、結論
如何檢驗樣品中是否含有銨根離子(NH4+)？
取少量待測液于試管中//取少量待測固體樣品于試管中，加水溶解
…滴加稀NaOH溶液, 若試管口處濕潤的紅色石蕊試紙變藍,證明是NH3,說明…
CO(NH2)2
…滴加適量濃NaOH溶液， 加熱，若試管口處濕潤的紅色石蕊試紙不變藍，說明樣品中一定沒有NH4+
…滴加足量濃NaOH溶液， 加熱，若試管口處濕潤的藍色石蕊試紙變紅，說明樣品中一定有NH4+
NH4+ + OH ==== NH3·H2O
NH4+ + OH (濃) ==== NH3↑+ H2O
△
(NH4)2Fe(SO4)2、NH4Fe(SO4)2等Mn+與NH4+混合液溶液中先沉淀后生氨
…滴加足量濃NaOH溶液， 加熱，若試管口處濕潤的紅色石蕊試紙變藍，說明樣品中一定有NH4+
七、硝酸
1、物理性質
純硝酸是無色、易揮發(b.p.83℃)、有刺激性氣味的液體(m.p. 42℃)，密度1.5027g·cm 3，與水以任意比例互溶。
市售濃硝酸質量分數大約69%(相當于15mol·L 1)，密度約1.4g·cm 3。
2、化學性質
98%以上的濃硝酸在空氣中會產生“發煙”現象又被稱為“發煙硝酸”。
why？
⑴酸的通性：
指示劑、Mg、CuO、Ca(OH)2、
NH3·H2O、K2CO3、NaHCO3…
實驗室濃硝酸應如何存放？
⑵不穩定性：
市售濃硝酸為何常呈黃色？
4HNO3 ==== 4NO2↑ + O2 ↑ + 2H2O
△
4HNO3 ==== 4NO2↑ + O2 ↑ + 2H2O
光照
工廠供濃硝酸就用無色瓶裝。why？
七、硝酸
2、化學性質
常溫下Cu與濃硫酸能否反應？
⑶強氧化性：
Ag + 2HNO3(濃) ==== AgNO3 + NO2↑+ H2O
濃硝酸呢？稀硝酸呢？說明什么？
3Cu + 8HNO3(稀) ==== 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
常溫下片狀Fe、Al與濃硝酸能否持續反應？
Fe、Al常溫下遇HNO3鈍化，加熱時劇烈反應
Fe + 6HNO3(濃) ==== Fe(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O
Cu + 4HNO3(濃) ==== Cu(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O
3Ag + 4HNO3(稀) ==== 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O
Fe + 4HNO3(稀) ==== Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O
3Fe + 8HNO3(稀) ==== 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
Fe與硝酸反應是否可能生成亞鐵離子？
Fe2+與NO3 能否大量共存？
3Fe2+ + 4H+ + NO3 ==== 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
過量
七、硝酸
⑶強氧化性：
金屬與硝酸反應能否生成H2？
還原產物N元素價態隨HNO3濃度減小而降低
Zn + 4HNO3(濃)==== Zn(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O
c(HNO3)≈12~16mol·L 1，還原產物以NO2為主
3Zn + 8HNO3(稀)==== 3Zn(NO3)2+ 2NO↑+ 4H2O
c(HNO3)≈6~8mol·L 1，還原產物以NO為主
4Zn + 10HNO3(很稀)==== 4Zn(NO3)2+ N2O↑+ 5H2O
c(HNO3)≈2mol·L 1，還原產物以N2O為主
4Zn + 10HNO3(極稀)==== 4Zn(NO3)2+ NH4NO3 + 3H2O
c(HNO3)<2mol·L 1，還原產物以NH4+為主
HNO3還原產物N價態變化規律？
1~2%的HNO3與極活潑金屬反應，有H2生成。
2、化學性質
Zn與一定濃度HNO3反應，若還原產物唯一，消耗
Zn與HNO3物質的量之比為2:5，還原產物可能為( )
A.NO2 B.NO C.N2O D.N2 E.NH4NO3 F.H2
濃HNO3與濃HCl以體積比1:3混合形成“王水”，可溶解Au、Pt
七、硝酸
Au、Pt與HNO3能否反應？
2、化學性質
⑶強氧化性：
Au + HNO3 + 4HCl ==== HAuCl4 + NO↑ + 2H2O
3Pt + 4HNO3 + 18HCl ==== 3H2PtCl6 + 4NO↑ + 8H2O
C + 4HNO3(濃) ==== CO2↑ + 4NO2↑+ 2H2O
△
灼熱的木炭能與濃硫酸反應，濃硝酸呢？
硫黃呢？
S + 6HNO3(濃) ==== H2SO4 + 6NO2↑+ 2H2O
△
S + 6HNO3(濃) ==== SO2↑ + 6NO2↑+ 3H2O
△
八、硝酸鹽
Cu(NO3)2受熱分解產生的氣體能使帶火星木條復燃，阿土同學認為這一現象說明NO2能夠助燃，阿豆同學則認為反應中有O2生成，不能說明是NO2助燃。？你站誰？
1、物理性質
多數硝酸鹽是無色、易溶于水的晶體
2、化學性質
2KNO3 ==== 2KNO2 + O2 ↑
△
2Cu(NO3)2 ==== 2CuO + 4NO2↑ + O2 ↑
△
2AgNO3 ==== 2Ag + 2NO2↑ + O2 ↑
△
九、氮的固定
將大氣中游離態的氮轉化為氮的化合物的過程。
1、自然固氮
雷電固氮
植物固氮
2、人工固氮
合成氨
十、酸雨及防治
1、酸雨的定義
2、酸雨的防治
pH小于5.6的降水
酸雨就是pH小于7的降水？
石灰石-石膏法、氨水法……
超導體
零電阻和抗磁性
楞次定律

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