資源簡介 (共68張PPT)人教版 ·高中化學(xué) ·必修2第五章化學(xué)生產(chǎn)中的重要非金屬元素第二節(jié)氮及其化合物氮元素位于元素周期表中第二周期第 V入族,原子結(jié)構(gòu)示意圖為 25 ,最外層有 個電子,在化學(xué)反應(yīng)中能獲得3個電子而表現(xiàn)出-3價。常見化合價:-3、0、+1、+2、+3、+4、+5;部分存在于動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)中部分存在于土壤、海洋里的硝酸鹽和銨鹽中主要以氮分子的形式存在于空氣中存 在 自然界中形式 的氮元素游離態(tài)化合態(tài)自然界中的氮元素土壤海洋中硝酸鹽和空氣中的氮?dú)?br/>氮元素1、氮分子的結(jié)構(gòu)化學(xué)式 N 結(jié)構(gòu)式N 三 N電子式·N::N2、氮分子的物理性質(zhì)氮?dú)猓弘p原子分子無色無味無毒氣體、熔點為-210℃、沸 點 為-196℃、密度為1.25g.L-1 ( 比空氣略小,占空氣體積78%),難 溶 于水 (1體積水溶解0.02體積N )質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),畫出氮?dú)獾碾娮邮讲⒎治?由于氮分子內(nèi)兩個氮原子間以共價三鍵 ( N三N結(jié)合,斷開該化學(xué)鍵需要較多的能 量,所以氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,通常情況 下難以與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),無法被大 多數(shù)生物體直接吸收。思考與交流:為什么氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定,通常情況下難以與其他物但在獲得了足夠能量情況下,氮?dú)膺€是能發(fā)生反應(yīng)的。因 此氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)的條件往往是 高溫 或 放電○ 0:N· N:N 三 N3、N 的化學(xué)性質(zhì)。 請你結(jié)合分子結(jié)構(gòu)及元素化合價推測其化學(xué)性質(zhì)還原性氧化性與非金屬與金屬N 。1、氮的固定----將大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。2、類型①自然固氮:大自然通過閃 電釋放的能量將空氣中的氮?dú)廪D(zhuǎn)化為含 氮的化合物,或者通過豆科植物的根瘤菌將氮?dú)廪D(zhuǎn)化為氨。放電或高溫N +O ====2NO②人工固氮:人類通過控制條件,將氮?dú)庋趸蜻€原為氮的化合物。 最重要的人工(工業(yè)合成氨)2、認(rèn)識氮在自然界的循環(huán)自然固氮大氣中的氮人工固氮動物攝食工業(yè)合成氨為農(nóng)作 物為農(nóng)作物的生長 提供了必須的氮元 素,為其他化工產(chǎn) 品(如炸藥、農(nóng)藥、 染料等)的生產(chǎn)提 供了重要原料。氨或銨鹽吸收亞硝酸鹽硝酸鹽圖5-9 自然界中氮的循環(huán)雷電作用 豆科植物的根瘤固氮動物排泄物 及遺體化肥生產(chǎn)等被細(xì)菌植物遺體 分解5. 下列反應(yīng)起了氮的固定作用的是 ()A、N 、H 在一定條件下反應(yīng)生成NH B、NH 經(jīng)催化劑氧化生成NOC、NO 與O 反應(yīng)生成NO D 、由 NH 制碳銨和硫銨解析:將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔锏姆椒ǎ? 統(tǒng)稱氮的固定。課后練習(xí)羽售二唑鷹羽售一三N的氧化物的種類——它們都有毒,是大氣污染物。N 0、 NO、N O 、NO 、N O 、N O 六種,其化合價分別是+1,+2,+3,+4,+4,+5。1 、NO :N: :①物理性質(zhì):無色、無味、有毒氣體(和CO相同),難溶于水②化學(xué)性質(zhì):易被0 氧化為NO , 2NO+O =2NO 催化劑③與NH 反應(yīng):6 NO+4NH 加熱6 H O+5N 表現(xiàn)氧化性④和0 、H 0:4NO+30 +2H O=4HNO 2 、NO ①物理性質(zhì):紅棕色、有刺激性氣味的氣體,易液化,易溶于水②化學(xué) 性 質(zhì): (1)難被氧化,易與水反應(yīng)生成H NO 和NO3NO,+H,0==2HNO +NO(2)NO 的尾氣用NaOH 溶液吸收2NO +2NaOH ==NaNO +NaNO +H O(3)常溫下易轉(zhuǎn)化為N O42NO → N O (4) NO 具有較強(qiáng)的氧化性,可使?jié)駶櫟腒I淀粉試紙變藍(lán) 還可將SO 氧化:NO + SO = SO +NONONO 物性 無色,無味紅棕色,刺激性氣味毒性 有毒(機(jī)理同CO)有毒與水3NO +H O=2HNO +NO與 O 2NO+O2=2NO 與 O 、 H O 4NO+302+2H O=4HNO 4NO2+O2+2H O=4HNO 3、氮的氧化物---NO 與NO 的性質(zhì)比較1.NO吸收治療法可快速改善SARS重癥患者的缺氧狀況, 緩解病情,病毒學(xué)研究同時證實,NO 對SARS病毒有直接抑制作用。下列關(guān)于NO 的敘述正確的是( )DA.NO 是一種紅棕色氣體B. 常溫常壓下,NO 不能與空氣中的氧氣直接化合C. 含等質(zhì)量的氧元素的NO 和CO 的質(zhì)量相等D .解析:NO 是一種無色難溶于水的氣體,可以用排水法收 集; 常溫常壓下,NO 易與氧氣直接化合生成NO 。答案 :D課后練習(xí)4、NO 和NO 的尾氣處理(1)NO 與酸堿都不反應(yīng),進(jìn)行尾氣處理時一般用充袋 i法,或通入氧氣的同時用堿溶液吸收。(2)NO 與堿溶液直接反應(yīng),可用堿溶液吸收。 2NO +2NaOH ==NaNO + NaNO +H O【實驗5-5】如圖5-10所示,在一支50mL的注射器里充入20mLNO,然后吸 入5mL水,用乳膠管和彈簧夾封住管口,振蕩注射器,觀察現(xiàn)象, 打開彈簧夾,快速吸入10mL空氣后夾上彈簧夾,觀察現(xiàn)象,振 蕩注射器,再觀察現(xiàn)象。圖5-10 二氧化氮溶于水的實驗實驗現(xiàn)象:加入水后,注射器內(nèi)水和NO的體積幾乎沒 有變化,吸入空氣后,氣體的體積減少。反應(yīng)方程式:2NO+O ===2NO ,3NO +H O===2HNO +NO思考與討論:實驗5-5中發(fā)生了哪些化學(xué)反應(yīng) 如果要將注射 器中的N0充分轉(zhuǎn)化,可以采取什么措施 上述實驗 對工業(yè)生產(chǎn)硝酸有什么啟示 5、氮的氧化物溶于水的計算①有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式3NO +H O=2HNO +NO①2NO+0 =2NO ②所以①X2+② 得②X3 +①X2得4NO +0 +2H O=4HNO ③ 4NO+30 +2H O=4HNO ④也就是按此比例的氣體可以和水完全反應(yīng)生成硝酸。4.一定溫度和壓強(qiáng)下,將裝有N 和NO 混合氣體的試管倒立在水中,經(jīng)足夠時間后,試管內(nèi)氣體體積縮小為原體積的3/5,則混合氣體中N 和NO 的體積比為( A)A.2:3 B.3:2 C.3:5 D.5:3解析:3NO +H O=2HNO +NO, 所以設(shè)N 為a體積,NO 為 b體積,則總體積為a+b。反應(yīng)后為a+(1/3)b, 因為試管內(nèi) 氣體的體積縮小為原體積的3/5所以[a+(1/3)b]/(a+b)=3/5,a:b=2:3課后練習(xí)②值得注意的是:4NO +0 和4NO+30 從組成上均相當(dāng)于2N O 的組成。 即③④兩情況中的總反應(yīng)式都與N O +H 0=2HNO 等效。這不僅是記憶 ③④二式的方法,也為上述問題的解法提供了新的思路,即利用混合 氣體中的N、0原子個數(shù)比進(jìn)行分析判斷:N:0<2:50 剩余 N:0=2:5 完全反應(yīng)N:0>2:5 NO剩余③如果不是 恰好反應(yīng),則剩余氣體只可能是氧氣或NO, 不 可能 剩余NO (為什么 )6、氮氧化物對環(huán)境的污染(1)光化學(xué)煙霧:NO 在紫外線作用下,與碳?xì)浠衔锇l(fā)生一系 列光化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生了一種有毒的煙霧。(2)酸雨:NO 排入大氣中后,與水反應(yīng)生成HNO 和HNO , 隨 雨雪降到地面。(3)破壞臭氧層:NO 可使平流層中的臭氧減少,導(dǎo)致地面紫外線輻射量增加。(4)NO與血紅蛋白結(jié)合使人中毒。知識梳理:1、氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)與O 反應(yīng) 放電N 十 O2 — 2NO與H 反應(yīng)N 高溫、高壓催化劑點燃Mg N 與Mg 反應(yīng)N +3MgN +3H 2NH 2、氮的氧化物-----NO 和NO 有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式3NO +H O===2HNO +NO①2NO+0 ===2NO ②4NO +0 +2H O=4HNO 4NO+30 +2H O===4HNO 課后練習(xí)2. 汽車尾氣主要含有CO 、CO 、SO 、NOx 等物質(zhì),這種 尾氣逐漸成為城市空氣污染的主要來源之一。汽車尾氣中的 CO、NOx 在適宜溫度下采用催化轉(zhuǎn)化法處理,使它們相互反 應(yīng)生成參與大氣循環(huán)的無毒氣體。反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示催化劑加 =2xCO +N 2xCO+2NOx為解析:汽車排放的尾氣中因含有氮的氧化物而污染大 氣 . 產(chǎn)生氮的氧化物的主要原因是在汽缸中N 被氧化生成的。3.汽油中氮元素及其微量,為什么汽車排放的尾氣中因含有氮的氧 化物,而污染大氣,造成產(chǎn)生氮的氧化物的主要原因是()DA. 燃燒含氮化合物燃料引起的B. 燃燒含鉛汽油引起的C. 是由于燃燒不充分引起的D. 是在氣缸中N, 被氧化生成的課后練習(xí)思考與交流:同學(xué)們閱讀12頁 科學(xué)史話,講一講哈 伯工業(yè)合成氨的發(fā)展 對人類歷史的影響。合成氨是人類科學(xué)技術(shù)發(fā)展 史上的一項重大成就,在很大程 度上解決了地球上因糧食不足而 導(dǎo)致的饑餓問題,是化學(xué)和技術(shù) 對社會發(fā)展與進(jìn)步的巨大貢獻(xiàn)。弗里茨 · 哈伯電子式: H :N:HH氨分子的空間結(jié)構(gòu):分子形狀:三角錐形鍵 角:107°18'分子極性:極性分子1、氨分子的電子式和結(jié)構(gòu)式:結(jié)構(gòu)式:H-N-H工2、物理性質(zhì)氨的物理性質(zhì)無色刺激性氣味氣體密度小于空氣易液化極易溶于水(1:700)氨很容易液化,液化時 放熱。液氨汽化時要吸收大 量的熱,使周圍溫度急劇降 低。因此,液氨可用作制冷 劑液氨3、【實驗5-6】如圖5-11所示,在干燥的圓底燒瓶里充滿NH , 用帶有玻璃 管和膠頭滴管(預(yù)先吸入水)的橡膠塞塞緊瓶口,倒置燒瓶, 使玻璃管插入盛有水的燒杯中(預(yù)先在水里滴入少量酚酞溶 液 ) ,打開彈簧夾,擠壓膠頭滴管,使水進(jìn)入燒瓶,觀察并 描述現(xiàn)象,分析出現(xiàn)這些現(xiàn)象的可能原因。【啟發(fā)并實驗】氨極易溶解于水,用什么實驗可以證明這一性質(zhì)呢 打開止水夾,用熱毛巾將燒瓶捂熱,氨氣受熱膨脹,排走導(dǎo)管中 的空氣并溶于水,使燒瓶內(nèi)氣壓 減少,產(chǎn)生噴泉。氨氣水酚分酞 溶 液C氨氣酚酞 溶液D打開止水夾,擠 出膠頭滴管中的水。如何引發(fā)噴泉 【噴泉實驗】氨極易溶于水,使燒瓶內(nèi)外形成較大的壓差;(2)溶液為什么變?yōu)榧t色 氨氣溶于水溶液顯堿性。NH +H O NH ·H ONH ++OH(3)實驗成敗的關(guān)鍵是什么 a.燒瓶干燥;b. 裝置的氣密性好;c.收集的氣體純度盡可能高。想想看:(1)氨為什么會形成噴泉(該實驗的原理) 4、氨跟酸的反應(yīng)演示實驗 — — 氨與氯化氫反應(yīng)圖5-12 氨與氯化氫反應(yīng)(有白煙生成)。為什么沒有白煙 因為硫酸是非揮發(fā)性酸NH +HCl=NH ClNH +HNO =NH NO 2NH +H SO =(NH4 SO 可用來檢驗 氨氣或氯化 氫是否泄漏。新課講解5、氨與氧氣的反應(yīng): (氨的催化氧化)氨中N為-3價,具有還原性。催化劑4NH +502== 天==4NO+6H O2NH +3Cl ==N +6HCI ( 少量NH )8NH +3Cl ==N +6NH Cl (過量NH )加熱2NH +3CuO ==N +3Cu +3H O(氨氣和氯氣 不能共存)用稀氨水治療蚊蟲叮咬有機(jī)合成工業(yè)原料致冷劑2NH +H O+SO ===(NH ) SONH +H O+SO ===NH HSO 硝酸NH -吸收硫酸 生產(chǎn)中的 二氧化硫銨鹽純堿消除二氧化氮的污染6、氨的用途和保存:7、氨氣的實驗室制法【思考與討論】圖5-13為實驗室制取氨的簡易裝置示意 圖。請仔細(xì)觀察實驗裝置,思考如何試管 中已收集滿氨,如何吸收處理實驗中多余 的氨。圖5-13 實驗室制取氨的簡易裝置 示意圖②藥品:氯化銨晶體、熟石灰固體③裝置:固+固,加熱型(與O 的發(fā)生裝置相同)④干燥:用堿石灰( CaO 與NaOH固體混合物)⑤收 集 :向下排空氣法,并在試管口塞上棉花,防止 NH 和空氣對流,保證NH 的純度。>思考:干燥時,能否用濃硫酸、無水CaCl 或者P O 來代替堿石灰 氨氣顯堿性,不能用呈酸性的濃硫酸和五氧化二磷進(jìn)行干燥;氨氣能與氯化鈣發(fā)生反應(yīng)生成絡(luò)合物(CaCl ·8NH ), 因此也不能使用無水氯化鈣來 干燥氨氣。>實驗室中還可以用哪些方法制氨氣 ①加熱濃氨水法原理:NH ·H O△NH 個+H O⑥驗滿: (1)用濕潤的紅色石蕊試紙(變藍(lán))(2)蘸有濃鹽酸(濃硝酸)的玻璃棒接近試管口(產(chǎn)生白煙)。加熱濃氨水法②濃氨水加堿石灰法(氣體的溶解性規(guī)律 )堿石灰吸水、溶解時放熱,增大OH-濃度平衡逆移.NH ++OH△ NH 個+ H O。>實驗室中能否用如圖裝置制氧氣 能,可以用H O 加MnO 的方法制取氧氣濃氨水堿石灰濃氨水加堿石灰法⑦尾氣吸收:氨氣不能直接排放到空氣中,可以用將多余 的氨氣通入水中進(jìn)行吸收(要注意放倒吸)氨的工業(yè)制備:工業(yè):合成氨倒立漏懸空式 斗式肚容式水CC14溶液分液式安全瓶式⑧易溶于水的要用防倒吸裝置【注意】① 制氨氣所用的銨鹽不能用NH NO 、NH HCO 、(NH ) CO 等代 替,NH NO 加熱時爆炸,而NH HCO 、(NH ) CO 極易分解產(chǎn)生CO 氣 體使制得的NH 不純。② 消石灰不能用NaOH、KOH等強(qiáng)堿代替,因為NaOH、KOH具有 吸濕性,易潮解結(jié)塊,不利于生成的氨氣逸出,而且NaOH、KOH對 玻璃有強(qiáng)烈的腐蝕作用。③ NH 極易溶于水,制取和收集的容器必須干燥。氨水具有弱堿性,具有堿的通性氨 水: 氨的水溶液(俗稱氨水)顯弱堿性,能柜酚酞溶液變紅或使紅色石蕊 試紙變藍(lán)。(1)氨氣溶于水時(氨氣的水溶液叫氨水) 大部分的NH 分子與H O 分子結(jié)合成NH ·H O ( 一 水合氨)。NH ·H O 是弱堿,為弱電解質(zhì),可以部分電離。NH ·H O 能使酚酞溶液變紅或者使紫色的石蕊試紙 變 藍(lán)。氨氣是高中階段唯一的堿性氣體, 能使?jié)駶櫟?紅色石蕊試紙變藍(lán),用此來檢驗氨氣的存在(2)氨水的化學(xué)性質(zhì):①弱堿性: NH H O NH * +OH-問題:氨水中含有哪幾種微粒 分子:NH 、H O 、NH ·H O離子:NH + 、OH- 、H+②一水合氨很不穩(wěn)定,受熱易分解。NH ·H O NH 個+H O氨水的保存方法: 氨水對許多金屬有腐蝕作用,所以 不能用金屬容器盛裝氨水。通常把氨水盛裝在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷壇或內(nèi)涂瀝青的鐵桶里。施用氮肥后的小麥氨的用途液氨、氨水、一水合氨的區(qū)別名稱 液氨 氨水一水合氨物質(zhì)類別 純凈物、氫化物、 不是電解質(zhì) 混合物、氨的水溶液、 溶質(zhì)為氨純凈物、 一元弱堿、 電解質(zhì)粒子種類 NH 3 NH .H O、NH 、H O、 NH +、OH-、H+NH .H O主要性質(zhì) 不導(dǎo)電,不具有堿性 能導(dǎo)電,具有堿性極易分解,具有堿性存在條件 常溫常壓下不存在 常溫常壓下可存在常溫常壓下不存在1、銨鹽是NH + 和酸根離子組成的化合物。物理性質(zhì):絕大多數(shù)銨鹽都是白色晶體,易溶于水。2、常見銨鹽:硫酸銨【 (NH ) SO , 俗稱硫銨,又稱肥粉】;氯化銨【NH Cl, 俗稱氯銨】;硝酸銨【NH NO , 俗稱硝銨、炸藥】;碳酸氫銨【NH HCO , 俗稱碳銨】 銨鹽屬于銨態(tài)氮肥。常用氮肥有銨態(tài)氮肥和尿素【CO(NH ) 】。氯化銨(NH ) CO △ 2NH 個+CO 個+H O個體然后又生成NH Cl。注意:并不是所有銨鹽分解都產(chǎn)生氨氣NH NO 在400℃以上分解生成N 、NO 和H O分解放出大量的熱3、銨鹽的性質(zhì):① 受熱易分解NH CI NH 個 +HCl個NH HCO NH 個 +CO 思考NH Cl 中有少量的NaCl, 如何提純 個+H O1 NH Cl 加熱分解,收集氣②銨鹽與堿的反應(yīng):應(yīng)用:用來制取氨氣;NH * 的檢驗4、【實驗5-7】向盛有向盛有少量氯NH Cl 溶液、 (NH ) SO 溶液,NH NO 溶液的三支試管中,分別加入氫氧化鈉溶液并加熱(注意通風(fēng)),用鑷子夾住一片濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口,觀察現(xiàn)象,分 析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,寫出反應(yīng)的離子方程式。實驗現(xiàn)象:三支試管中均產(chǎn)生氣泡,濕潤的紫色石蕊試紙變藍(lán)。反應(yīng)的方程式:加熱NH Cl+NaOH====NaCl+NH 個+H O加 熱NH NO +NaOH====NaNO +NH 個+H O加 熱(NH ) SO +2NaOH====Na SO +2NH 個+2H NH ++OH- NH 個+H O利用銨鹽的這個性質(zhì)常用來制取氨氣和檢驗銨根離子的存在。5 、NH + 的檢驗:(1)檢驗?zāi)嘲咨腆w是否為銨鹽的方法①少許樣品和堿混合于試管中加熱,將濕潤的紫色石蕊試紙靠近試 管口,若試紙變藍(lán)色,則證明樣品中含銨鹽(NH +)。②取少許樣品和堿混合于試管中共熱,用蘸有濃鹽酸的玻璃棒檢驗 產(chǎn)生的氣體,若有白煙產(chǎn)生,則證明樣品中含銨鹽(NH +)。(2)檢驗無色溶液中是否存在NH +的方法:將待檢物取出少量置于試管中,加入NaOH溶液后,加熱,用濕潤的紅色石蕊 試紙在管口檢驗,若試紙變藍(lán)色,則證明待檢物中含銨鹽(NH +)。無色有刺激性氣味氣體、密度小于空氣、易液化、極易溶于水(1:700)水 NH +H O 一NH .H O 堿性氣體氯化氫 NH +HCl=NH Cl催化氧化 4NH +50 化劑4NO+6H O能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)氨氣的檢驗。氨氣氨 和氨 水氨氣的實驗室制備1、定義氨的水溶液(俗稱氨水)NH .H O 一NH *+OH-NH H O=NH +H O弱堿性不穩(wěn)定性2、性 質(zhì)氨水還原性受熱分解 NH Cl—NH ↑+HClf與堿反應(yīng)產(chǎn)生氨氣 NH Cl+NaOH=NaCl+NH ↑+H O將待檢物取出少量置于試管中,加入NaOH溶液后,加熱,用濕潤的紅色石蕊試紙在管口檢驗,若試紙變藍(lán)色,則證明待檢物中含銨鹽(NH )。化學(xué)性質(zhì)銨鹽。NH 的檢驗物理性質(zhì) 白色晶體,均易溶于水1.如圖1為噴泉實驗裝置。在燒瓶中充滿干燥氣體, 膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體。下列組合中不可能 形成噴泉的是( ) BA、HCI和H O B 、O 和H OC 、NH 和H O D 、CO 和NaOH圖 1解析:形成噴泉,使燒瓶內(nèi)外形成較大的壓差,要么 是氣體溶解度比較大 、要么是氣體可以和燒杯中溶液 發(fā)生反應(yīng)。氧氣在水中溶液度較小,不能形成噴泉。課后練習(xí)①制取解析:①氨氣密度比空氣小,可以采用向下排空氣法,但是A.① 利用壓強(qiáng)差檢測氣密性;④氯氣密度比空氣大,可以采用向上排空氣法,要長進(jìn)短出。CO 試管口需要放置棉花;②分液法可以用來吸收氨氣;③可以2.下列裝置能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖? B )止水夾CCl 課后練習(xí)NH 稀H So 收集水解析:NH NO 在400℃以上分解生成N 、NO 和H O3.下列不屬于銨鹽的共同性質(zhì)是( A )A、加熱時一定有氨氣生成B、與堿共熱時都產(chǎn)生氨氣C、都是晶體D、 易溶于水課后練習(xí) 展開更多...... 收起↑ 資源預(yù)覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫