高一化學永安一中氮氣與氮的氧化物

第3章自然界中的元素

第2節(jié)氮的循環(huán)圖1氮在自然界中的循環(huán)示意圖N2O2NH31、物理性質無色、無味的氣體，難溶于水，比空氣輕2、化學性質通常狀況，不活潑。一定條件，與Mg、H2、O2反應

⑴．與金屬鎂反應3Mg＋N2

Mg3N2一、氮氣⑵．與非金屬反應（H2、O2）

①．與氧氣反應2NO＋O2＝2NO2

N2＋O2

2NO②．與氫氣反應N2＋3H22NH3

什么是可逆反應？討論：反應條件是高溫高壓催化劑，說明了什么？該反應是不是氧化還原反應？體現(xiàn)了氮氣的什么性質？在

下，能同時向

進行的反應，為可逆反應，可逆反應的化學方程式用“”表示。相同條件正反兩個方向氮氣的用途1、氮氣是合成氨及制硝酸的重要原料

2、氮氣常用做保護氣，用于焊接金屬、填充燈泡、保存農(nóng)副產(chǎn)品

3、液氮可做為火箭燃料的推進劑，4、可用做冷凍劑，用于醫(yī)學、高科技領域2、氮的氧化物N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5俗語說“雷雨發(fā)莊稼”，這句話隱含著什么原理？N2＋O22NO放電2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO（無色，難溶于水）（紅棕色，有刺激性氣味）毒性有毒(跟血紅蛋白結合)有毒與水反應不反應_________________________________與氧氣反應_______________________不反應對環(huán)境的影響導致光化學煙霧和酸雨，破壞臭氧層3NO2＋H2O===2HNO3＋NO2NO＋O2===2NO2性質NONO2顏色狀態(tài)氣味無色無味氣體

色有刺激性味的氣體溶解性難溶于水與水反應紅棕[認知無盲區(qū)](1)氮的氧化物都有毒，主要包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5共六種，其中NO2與N2O4存在下列平衡：。(2)NO只能用排水法收集，不能用排空氣法收集；而NO2只能用向上排空氣法收集，不能用排水法收集。(3)驗證某無色氣體是NO的方法：向無色氣體中通入O2(或空氣)、無色氣體變?yōu)榧t棕色。(4)NO在生物學方面有獨特的作用，它作為傳遞神經(jīng)信息的“信使分子”，在使血管擴張、免疫、增強記憶力等方面有著極其重要的作用。（5）NO2有較強的氧化性，可使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{，還可以使多種紡織物退色。N2＋3H2高溫、高壓催化劑2NH33、氮的固定（1）概念：使空氣中游離態(tài)的氮轉化為含氮化合物（2）分類：氮的固定自然固氮人工固氮高能固氮生物固氮合成氨仿生固氮將NO2和O2混和氣體同時通入水中發(fā)生的反應？遷移2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO①②上述兩個反應多次循環(huán)，綜合①②可得總反應關系式4NO2＋O2＋2H2O4HNO3遷移將NO和O2混和氣體同時通入水中發(fā)生的反應？2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO上述兩個反應可多次循環(huán)，綜合兩式，整理得總反應式4NO＋3O2＋2H2O4HNO3練習1.下列反應不屬于氮的固定的是（）A.N2＋O22NO放電N2＋3MgMg3N2點燃B.N2＋3MgMg3N2點燃3NO2＋H2O2HNO3＋NOC.N2＋3H2高溫、高壓催化劑2NH3D.C2．下列物質的轉化，能一步完成的是________。①N2―→NO2

②NO2―→NO

③NO2―→HNO3④N2―→NO

⑤N2―→NH3②③④⑤3．下列物質的轉化，需要加入還原劑才能實現(xiàn)的是

(

) A．N2→NO

B．N2→NH3 C．NO2→NO D．NO2→N2O4B

思考·討論1、現(xiàn)給你一試管二氧化氮，其它藥品和儀器自選，根據(jù)上述反應，請你設計實驗，要求盡可能多的使二氧化氮被水吸收。2、你的設計對工業(yè)上生產(chǎn)硝酸有什么啟示？充分利用原料，減少污染物的排放4NO2+O2+2H2O=4HNO3

知識先導氮氧化物溶于水的計算常涉及到以下幾個方面：(1)氣體的組成(2)反應后剩余氣體的種類和量(3)反應后溶液的濃度計算的依據(jù)是化學反應方程式，根據(jù)化學方程式分析各反應物的量、判斷剩余氣體的種類。應用守恒法進行計算。思考·討論現(xiàn)給你一充滿二氧化氮的試管，二氧化氮被水充分吸收。這時試管中的剩余的氣體體積是原來體積的幾分之幾？如果生成的硝酸溶液沒有擴散到試管外面，（假設是標準狀況下的NO2）則所得溶液物質的量濃度是多少？練習一定條件下，將等體積的NO和O2的混合氣體置于試管中，并將試管倒立于水槽中，充分反應后，剩余氣體的體積約為原體積的多少？2NO＋O22NO23NO2＋H2O2HNO3＋NO上述兩個反應可多次循環(huán)，綜合兩式，整理得總反應式4NO＋3O2＋2H2O4HNO3分析：NO和O2的體積比為4:3，等體積混和，剩余O2?體積，為原混合氣體的1/8答案：1/8（二）氨與銨態(tài)氮肥1、氨的物理性質

無色、有刺激性氣味的氣體；在標準狀況下，密度為0.771g·L_1，比空氣輕；極易溶于水，在常溫、常壓下1體積水能溶解約700體積氨氣。思考:1、氨溶解于水僅是簡單的溶解過程嗎？噴泉呈現(xiàn)紅色說明了什么？聞氣味的方法：用手輕輕地在瓶口扇動，使少量的氣體飄進鼻孔。氨氣含有酚酞溶液的水水[實驗1]噴泉實驗氨氣極易溶于水；形成的溶液呈堿性。形成紅色噴泉。NH3+H2O NH3·H2O電離現(xiàn)象結論氨水的溶質：NH3氨水存在微粒：分子：H2O、NH3、NH3·H2O（主要）離子：NH4+、OH－、H+（極少量）NH3·H2ONH4++OH－

產(chǎn)生噴泉的原理：

兩個容器通過連接管組成連通器，裝有液體的容器壓強遠大于另一個容器的壓強(即產(chǎn)生較大的壓強差），就會產(chǎn)生噴泉

噴泉的引發(fā)甲裝置：打開止水夾，擠壓膠頭滴管，使少量水進入燒瓶，形成美麗的噴泉。乙裝置：打開止水夾，用熱毛巾捂住燒瓶(或微熱燒瓶)，使導氣管下端有水柱形成，拿開毛巾，形成美麗的噴泉。2、氨氣的化學性質思考：氨水中存在哪些微粒？NH3+H2ONH3?H2ONH4++OH—（一水合氨）3種分子：3種離子：NH3H2ONH3?H2OOH—NH4+H+氨水一水合氨液氨1、氨與水的反應分析：液氨、氨水、一水合氨三者的區(qū)別氨氣是唯一的堿性氣體，能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍（檢驗氨氣）一水合氨是弱堿，能使酚酞試液變紅氨水是弱堿，對嗎？氨水呈弱堿性氨水的密度都小于1g/cm3氨水越濃，密度越小練習、噴泉是一種常見的自然現(xiàn)象，其產(chǎn)生原因是存在壓強差。（1）如圖甲為噴泉實驗裝置。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（）A、HCl和H2OB、O2和H2OC、NH3和H2OD、CO2和NaOH（2）如果用圖甲裝置產(chǎn)生噴泉成敗的關鍵原因是：

。B

收集的氨氣不純或較少

收集氨氣時燒瓶潮濕

燒瓶裝置氣密性不好

導管過長

其他噴泉實驗失敗的原因2、氨跟酸的反應

NH3+HCl=NH4Cl（白煙）NH3+HNO3=NH4NO3（白煙）

常用于氨氣的檢驗2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4

注意：與揮發(fā)性酸反應產(chǎn)生白煙不能用濃硫酸干燥氨氣注意：①反應條件：催化劑、加熱②是工業(yè)制硝酸中的關鍵一步,也叫氨的催化氧化③說明氨有一定的還原性，可被O2、Cl2、CuO等氧化高溫

4NH3+5O2===4NO+6H2O

催化劑-3+23、NH3具有還原性

氧氣？①鉑絲附近有紅棕色氣體②鉑絲保持紅熱③瓶口可能有白煙

灼熱的鉑絲濃氨水將燒紅的鉑絲伸入盛有濃氨水的錐形瓶中，使其接近液面，反應方程式：2NO+O2=2NO2

3NO2+H2O=2HNO3+NOHNO3+NH3=NH4NO3高溫

4NH3+5O2===4NO+6H2O

催化劑綜合應用氨氣和氯氣接觸發(fā)生反應的方程式是什么？在純氧中燃燒如何反應？①2NH3+3Cl2=N2+6HCl（氨氣不足）②8NH3+3Cl2=6NH4Cl+N2（氨氣過量）NH3在純氧中點燃即可燃燒，通常產(chǎn)物是N2和水

4NH3＋3O2＝2N2＋6H2O

拓展氨在純氧中燃燒氨氧化爐（中間是鉑銠合金網(wǎng)）氨的用途制氮肥銨鹽制硝酸純堿有機合成工業(yè)原料致冷劑氨的用途二、銨鹽1．概念由

和酸根離子組成的鹽。2．物理性質溶于溶于水的

色晶體。含銨根離子的鹽易溶于水白色（或無色）晶體

銨鹽的性質試管底部固體減少，試管上部有白色固體生成固體減少，澄清石灰水變渾濁濕潤的紅色石蕊試紙變藍NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑△NH4ClNH3↑+HCl↑△NH3+HCl=NH4ClNH4+

+OH－NH3↑+H2O△NH4Cl受熱易分解NH4HCO3受熱易分解1.銨鹽的性質：（2）受熱易分解（3）能與強堿反應NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑△NH4ClNH3↑+HCl↑△NH4NO3大量分解時會爆炸。（1）可溶NH4+

+OH－NH3↑+H2O△NH4+

+OH－=NH3·H2O稀溶液混合加強堿后加熱NH4+的檢驗。種類化學式含氮量性狀銨態(tài)氮肥NH4HCO317.7%白色結晶，吸濕性很強，易潮解，溶于水，弱堿性NH4Cl26.2%白色或淡黃色結晶，有吸濕性，溶于水，酸性.NH4NO335%白色結晶，易潮解，結硬塊，溶于水，微酸性，（NH4)2SO421.2%白色粒狀結晶，吸濕性不大，不易結塊有機氮肥CO（NH2)246.7%白色或淺黃色針狀結晶或小顆粒，溶于水，中性儲存銨態(tài)氮肥，密封包裝并放在陰涼通風處；施肥時，埋在土下以保持肥效，不能與草木灰混用氮肥棉花3.收集方法：固固加熱型2.發(fā)生裝置：向下排空氣法

實驗室制氨氣2NH4Cl+Ca(OH)2

CaCl2+2NH3↑+2H2O△5.裝置中收集氨的試管口放置棉花：4.檢驗氨收集滿的方法：濕潤的紅色石蕊試紙；蘸有濃鹽酸的玻璃棒。防止空氣對流1.實驗原理：6.干燥氨氣：堿石灰

氨氣制取方案可行性研究1.加熱氯化銨2.加熱碳酸氫銨3.加熱濃氨水4.濃氨水中加入堿石灰不可行：受熱分解，冷卻后又化合。受熱分解產(chǎn)物有NH3、H2O、CO2，用堿石灰干燥后可以得到NH3。制得氨氣用堿石灰干燥后即可。NaOH溶于水放熱，CaO與水反應放熱，使得濃氨水受熱分解得到NH3。思考：

棉花的作用：防止對流，提高集氣速度和純度。

干燥氨氣的常用試劑：①CaO、堿石灰等堿性干燥劑②無水CaCl2不能用來干燥NH3（形成CaCl2·8NH3)

實驗室中還可以用哪些方法快速制氨氣：①加熱濃氨水法（裝置與實驗室制氯氣的發(fā)生裝置相同）②濃氨水加堿石灰法（堿石灰吸水、溶解時放熱）NaOH和CaO的混合物CaO濃氨水？

檢驗氨氣是否收集滿的方法？①用濕潤的紅色石蕊試紙靠近瓶口，看試紙是否變藍②用玻璃棒一端蘸取濃鹽酸靠近瓶口，看是否產(chǎn)生白煙收集方法向下排空氣法。尾氣吸收尾氣吸收一般用水浸濕的棉花堵在試管口或用下圖裝置吸收。[例1]根據(jù)實驗室制取NH3的反應原理和實驗裝置，回答下列問題：(1)寫出加熱NH4Cl和Ca(OH)2制取NH3的反應方程式：_______________________________________________。(2)若要得到干燥的NH3，選擇合適的干燥劑為________(填選項編號，下同)a．濃H2SO4

b．堿石灰c．CaCl2

d．P2O5練習B2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+2NH3↑+2H2O

△

(3)下列氣體能用排水法收集的是________，能用排空氣法收集的是________________。a．NH3

b．NO

c．NO2

d．CO2(4)已知NH3易溶于水難溶于有機溶劑CCl4，下列裝置中，不適宜做NH3的尾氣吸收裝置的是__________。bdacCE（三）硝酸及其應用硝酸是一種重要的化工原料，可用于制造炸藥、染料、塑料和硝酸鹽等；也是一種重要的化學試劑。

預測根據(jù)你所了解的硝酸及酸的性質預測硝酸的性質。

實驗與觀察

現(xiàn)象與思考瓶口有白霧，有刺激性氣味易揮發(fā)，有刺激性氣味稀硝酸中，有無色氣體，溶液變藍；濃硝酸中，有紅棕氣體，溶液變藍綠能與銅反應稀硝酸中，有無色氣體，溶液變黃或淺綠；濃硝酸中，無明顯現(xiàn)象能與鐵反應硝酸具有氧化性歸納小結1)硝酸的物理性質純硝酸無色，易揮發(fā)，有刺激性氣味，熔沸點低，密度比水大。

2)硝酸的化學性質①不穩(wěn)定性—見光易分解如何保存濃硝酸？1．強酸性與

、

并稱三大強酸。鹽酸硫酸硝酸的物理性質純硝酸無色，易揮發(fā)，有刺激性氣味，熔沸點低，密度比水大。

硝酸的化學性質2．強氧化性(1)HNO3與金屬反應時，不產(chǎn)生H2。①與除Au、Pt外大部分金屬反應(如Cu)：

。

。②常溫下濃HNO3使Fe、Al

。(2)與非金屬(如木炭)反應：

。Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O鈍化3．不穩(wěn)定性[認知無盲區(qū)](1)硝酸具有強氧化性，濃硝酸的還原產(chǎn)物一般是NO2，稀硝酸的還原產(chǎn)物一般是NO，硝酸的濃度越大，氧化性越強，即濃硝酸的氧化性強于稀硝酸。(2)硝酸能溶解除Au、Pt以外的所有金屬，金屬與硝酸反應時硝酸的作用是強氧化性和酸性。[考點師說]1．硝酸與金屬反應的規(guī)律硝酸與金屬單質反應時一部分被還原，一部分生成硝酸鹽，故硝酸既表現(xiàn)了酸性又表現(xiàn)了氧化性，但硝酸與金屬反應一般不生成H2。(1