高三第一轮复习氮及其重要化合物.ppt

氮 及其重要化合物,非极性分子分子晶体,物 性,难溶于水 熔沸点很低无色无气味气体,NN,N2,叁键,化学性质,用途,常 温：稳定(作保护气)高 温：能反应(制NH3、HNO3)(放电),氧化性,和Mg、H2,还原性,和O2,氮的化合态,固氮,氮在自然界中的循环和对环境的影响,关于固氮：植物只能利用 化合 态的氮，使空气中游离态的氮转化为含氮化合物 的方法叫做氮的固定，简称固氮。氮的固定主要分为自然固氮和人工固氮。自然固氮的途径主要有两种：一种是 通过闪电等产生含氮化合物的高能固氮，另一种是 生物固氮(如根瘤菌)，人工固氮有 合成氨、仿生固氮 等。,氮在自然界中的循环和对环境的影响,请写出氨气的电子式：,请说出氨气分子的立体构型：,氨气是极性分子还是非极性分子？,氨气的熔沸点比PH3高还是低，为什么？,氨气的结构和性质,孤对电子,三角锥型,氨气在水中的溶解度如何？在CCl4或苯中呢？,氨气容易发生液化吗？利用这个性质，液氨可以用作那种用途？,极性分子,比PH3高，氨气分子之间能形成氢键。,氨气极易溶于水，难溶于CCl4或苯。,氨气易液化，液氨气化时吸收大量热，可用作制冷剂。,氨气的结构和性质,蛋白质双螺旋结构（二级结构）中的氢键,请写出氨气的电子式：,氨气的结构和性质,氨气和酸反应的实质是什么？,NH3分子有孤对电子，易通过配位键与H+结合形成NH4+。,据反应实质，解释氨水为什么是碱性的？,NH3+H2O,NH3H2O,NH4+OH-,氨基酸具有两性，氨基为什么具有碱性？请写出氨基酸（通式）与盐酸反应的化学方程式。,氨气的结构和性质,络合物，又称配位化合物，由中心原子或离子和若干个配位体分子或离子之间通过配位键结合形成的一类特殊的化合物。,一般是过渡金属的离子，具有空轨道，如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Ag+,具有孤对电子的分子或离子，如Cl-、CN-、NH3、H2O、CO等,Ag+2NH3H2O=Ag(NH3)2+2H2O,Cu2+4NH3H2O=Cu(NH3)42+4H2O,银氨溶液（无色）,铜氨溶液（深蓝色）,科学家在液氨中加入金属钠或金属锂制备NaNH2和LiNH2。工业上，NaNH2用于制取靛青染料；LiNH2主要用于有机合成和药物制造，是具有良好前景的储氢材料。,氨气具有氧化性（氢元素体现）。,氨气的结构和性质,请分析氨气分子中两种元素的化合价，并以此推断氨气有哪些性质？,氨气有没有还原性？与哪些物质反应可以体现出氨气的还原性？,氨气的结构和性质,氧化产物为什么不是NO2?,氧化产物可以是氮气吗？,（在纯氧中点燃）,（工业制硝酸）,氨气的结构和性质,NH3与Cl2能否反应？依据是什么？,请标出反应过程中电子转移的方向和数目。,设计实验验证上述反应中有电子转移。,氯气管道密封检验,氨气的结构和性质,1、先进的潜艇推进器，可以提高潜艇的机动性和隐蔽性，从而大大提高作战性能。瑞典ASES公司设计用于驱动潜艇的液氨-液氧燃料电池示意图如下：,写出负极的电极反应式：_,2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,氨气的结构和性质,2、NH3与F2以物质的量之比为4:3混合后，会冒白烟，同时生成另一种只含两种元素的气体M，则M的化学式为。,NF3,3、工业上用NaClO与过量的NH3反应可以制备N2H4，同时生成一种钠盐和水，写出制备N2H4的反应方程式。,NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O,（NF3是制作高能激光化学反应器的原料。）,N2H4是一种可燃性的液体,可用作火箭燃料。,NH3,氨气的结构和性质,（1）联氨（N2H4）水溶液显弱碱性，用离子方程式表示其原理。,（2）工业上用NaClO与过量NH3反应可以制N2H4，为什么NH3 要过量？,（3）神舟十号火箭推进器常以联氨(N2H4)为燃料、四氧化二氮(N2O4)为助燃剂，燃烧生成无污染物质。写出燃烧的化学方程式。,拓展应用：,请写出联氨（N2H4）的电子式，并预测其性质,2N2H4+N2O4=3N2+4H2O,氨和铵盐,1、氨的物理性质 氨是 无 色，有 刺激性 气味的气体，密度比空气 小，易 液化，液氨汽化时 吸收 大量的热量，故可用作 制冷剂。氨 极易 溶于水（常温常压下，1体积水中能溶解 700 体积氨）。可用 喷泉实验 来验证。,氨之所以容易液化,是因为氨气分子之间能形成 氢键,所以熔沸点特别 高(比PH3更 高)；而氨气之所以在水中的溶解性特别强，是因为氨气分子的空间构型是 三角锥型，是 极性 分子，并且氨气分子和水分子之间能形成 氢键。,氨和铵盐,2、氨的化学性质,1)与水反应,NH3+H2O,NH3H2O,NH4+OH-,2)与酸反应（碱性）,NH3+H+=NH4+,氨气和酸反应的本质是：,氮原子通过孤对电子和氢离子形成配位键。,在与挥发性的浓盐酸和浓硝酸反应时现象为大量白烟，是鉴定和鉴别氨气的一种方法。,氨和铵盐,2、氨的化学性质,3)与氧气、氯气等反应,氨的催化氧化,纯氧中燃烧,2NH3+3Cl2=N2+6HCl,氯气管道密封检验,4)和某些金属离子络合,Ag+2NH3H2O=Ag(NH3)2+2H2O,AgOH+2NH3H2O=Ag(NH3)2+OH-+2H2O,Ag+NH3H2O=AgOH+NH4+,铵盐的性质和氨气的制取,一、铵盐的性质,1)不稳定性,a)非强氧化性酸的铵盐分解产物均为 氨气和对应的酸，,若酸不稳定，则继续分解为水和对应氧化物。,NH4Cl；(NH4)2SO4；(NH4)2CO3；NH4HCO3,b)强氧化性酸的铵盐根据温度和加热方式不同，可能发生自身氧化还原性分解（了解）。,NH4NO3 N2O+2H2O 缓慢加热NH4NO3 NH3+HNO3 901102NH4NO3 2N2+O2+4H2O 500,氨和铵盐,2)与碱反应,注意：,只有在碱比较浓或者加热条件下，产物才写成氨气，否则写成NH3H2O。,性质延伸：,铵根的检验。(加碱、加热、湿润红石蕊),实验室制氨气(发生、收集、干燥、尾气),Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O,氨和铵盐,3)水解,性质延伸：,镁条投入氯化铵水溶液中的现象和反应。,氯化铵溶液可作除锈剂。,氮肥的施用。,且已知A受热产生的气态物质的平均式量为26.3。试推断：（1）A、B、C、D的化学式。（2）写出、变化的离子方程式。,操作与现象与溶液不符的是：,氨的实验室制法及 的检验,(1)原理:Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O,1.氨气的实验室制法,(2)装置：“固+固 气”(与制 O2 的装置相同)。(3)收集：只能用向下排空气 法。(4)干燥：用 碱石灰（既不能用浓硫酸等酸性干燥剂，也不能用无水CaCl2）。,氨的实验室制法及 的检验,1.氨气的实验室制法,(5)验满：用 湿润的红色石蕊试纸 置于试管口，若试纸 变蓝，说明氨已收集满了；将蘸有 浓盐酸 的玻璃棒置于试管口，若有白烟 产生，说明已收集满了。(6)尾气：用 稀硫酸 吸收多余的氨（注意防倒吸）。(7)棉花团的作用：,棉花可防止空气对流，使收集的氨气更纯净。,a.加热浓氨水,b.向固体氢氧化钠或生石灰中加浓氨水。,以上办法可快速获得氨气，但不能称为实验室制法。,如何以浓氨水为原料，快速得到氨气？,1.（2008西安模拟）下图是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是,一氧化氮和二氧化氮,NO,NO2,O2,H2O或SO2,无色有毒气体,红棕色有毒气体,不能与氧气共存,不能与水共存,HNO3,H2O、O2,4NO2+O2+2H2O=4HNO3,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,当nNO2:nNO1，气体可被碱液吸收完全,NO2+NO+2NaOH=2 NaNO2+H2O,2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O,NO+2NaOH=不反应,3NO2+2NaOH=2NaNO3+NO+H2O,*NO和NO2与碱的反应,一氧化氮和二氧化氮,鉴别NO2和Br2，不能采用的实验方法是（）A.分别溶于水中，观察水溶液颜色 B.分别加入CCl4，振荡，观察CCl4液体颜色 C.用湿润的KI淀粉试纸检验，观察试纸颜色变化 D.分别加入少量AgNO3溶液，振荡后观察有无沉淀 E.分别放入冷水中,【例1】把盛有48 mL NO、NO2混合气体的容器倒置于水中（同温同压），待液面稳定后，容器内气体体积变为24 mL，则：（1）原混合气体中，NO是_mL,NO2是_mL。（2）若在剩余的24 mL气体中，通入6 mL O2,待液面稳定后，容器内气体体积变为_mL。（3）若在剩余的24 mL气体中，通入24 mL O2,待液面稳定后，容器内气体体积变为_mL。（4）若在原48 mL的NO、NO2气体中，通入_mL O2，倒置于水面上，气体会全部被吸收。,关于NO、NO2、O2混合气体溶于水的计算,【例2】在倒置于水槽中的试管中充有20mLNO，通入一定量O2之后，试管内气体体积缩小为5mL，求通入氧气的量。,关于NO、NO2、O2混合气体溶于水的计算,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,【例3】40 mL NO和NO2的混合气体与20 mL O2同时通入水中（混合气体事先装入体积为60 mL的试管中），充分反应后，试管里还剩5 mL气体（气体体积均已换算成标准状况下的体积），求原混合气体的组成。,关于NO、NO2、O2混合气体溶于水的计算,【跟踪演练】1.同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是NO和NO2，NO2和O2，NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()所得溶液的浓度之比为：A.V1V2V3 B.V1V3V2 C.V2V3V1 D.V3V1V2,2.向一只充满水且倒立于水槽中的大试管中依次通入V1 mL NO2、V2 mL O2、V3 mLNO，最后试管中充满溶液，则V1、V2、V3的比值可能为（）111 632 256 854A.B.C.D.都有可能,HNO3,无色,有刺激性,易挥发低沸点,任意比溶于水,酸性,不稳定性,强氧化性,HNO3=H+NO3,4HNO3=4NO2+O2+2H2O,物理性质,化学性质,浓硝酸常常因为溶有NO2而显黄色,硝酸和硝酸盐,一、硝酸的性质,硝化和酯化（有机）,*HNO3的强氧化性,1、与金属反应产生最高价金属盐类,浓硝酸产生NO2、稀硝酸产生NO（掌握）,金属越活泼，浓度越低，产物中N的化合价越低(了解),N2O、N2甚至NH4+,Ag+2HNO3(浓)=AgNO3+NO2+H2O Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O4Mg+10HNO3(极稀)=4Mg(NO3)2+NH4NO3+3H2O,注意:含氮产物价态的高低,不能用来证明硝酸氧化性强弱，只能说明硝酸被还原的程度。,Fe2+、S2-、I-、SO32-等,3、与还原性化合物,CO2、H2SO4、H3PO4,2、与非金属单质反应（浓硝酸）,产物一般是氧化物或含氧酸,如C、S、P等,*HNO3的强氧化性,1、与金属反应产生最高价金属盐类,浓硝酸产生NO2、稀硝酸产生NO（掌握）,金属越活泼，浓度越低，产物中N的化合价越低(了解),N2O、N2甚至NH4+,*浓HNO3的强氧化性其他表现：,Al、Fe（常温）,4、漂白性,5、钝化现象,浓硝酸滴到蓝色石蕊试纸上,浓硫酸滴到蓝色石蕊试纸上,可以用铝质铁质容器盛装浓硝酸,除去Al或Fe中的Cu等不活泼金属,*有机反应中的HNO3,硝基苯,TNT,1、与烷烃或芳香烃发生硝化,*有机反应中的HNO3,2、与醇类发生酯化,硝酸纤维（火棉、胶棉）,硝化甘油,二、HNO3的制法,NaNO3H2SO4(浓)=NaHSO4HNO3,实验室制法：,工业制法：,3NO2H2O2HNO3NO,氨的催化氧化,NH3NONO2,通过循环过程，力求氮元素的完全利用,为什么不用强热的条件来提高硫酸利用率？,难挥发性酸制挥发性酸,(1)为提高原料转化率，应补充空气，多次氧化和吸收,氨催化氧化法制HNO3有关事项,(2)尾气吸收用碱液 NONO22NaOH2NaNO2H2O 2NO22NaOHNaNO3NaNO2H2O 当nNO2:nNO1，均可被吸收完全,(3)硝酸浓度的提高,稀硝酸加入MgCl2等吸水剂，再浓缩,【例1】3.2 g Cu与过量硝酸（a molL-1，30 mL）充分反应，硝酸的还原产物有NO2、NO。反应后溶液中含H+为0.1 mol。1）此时溶液中所含NO3-为_mol。2）求生成的气体中NO2和NO的物质的量（用含有a的式子表示）。,关于金属与硝酸反应的计算,HNO3类计算题的解题思路和方法,硝酸和金属：,金属M,注意对硝酸量的描述,足量？过量？一定量？金属是否有剩余？,硝酸,未被还原的硝酸,M(NO3)x,和过量的硝酸,被还原的硝酸,还原产物NOx,金属物质守恒,得失电子守恒,【例2】Cu2S与一定浓度的硝酸反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO、NO2和水，当NO2和NO的物质的量之比为11时，实际参加反应的Cu2S与硝酸的物质的量之比为：（）A.1:7 B.1:9 C.1:5 D.2:9,关于金属与硝酸反应的计算,【例3】（2007四川理综，10）足量铜与一定量浓硝酸反应，得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 molL-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是（）A.60 mL B.45 mL C.30 mL D.15 mL,硝酸和硝酸盐,2.硝酸盐的性质,硝酸盐不稳定，加热易分解，大多反应属于自身氧化还原反应，体现NO3(加热)的氧化性。,K、Ca、Na,硝酸盐亚硝酸盐+O2,MgCu,硝酸盐金属氧化物+NO2+O2,HgAg,硝酸盐金属单质+NO2+O2,注意：硝酸盐分解过程中，如何判断金属元素的化合价是否变化？,亚硝酸盐,NaNO2俗称“工业盐”，外观与食盐相似，略带黄色，有咸味，有毒。NaNO2在建筑业中常用于做混凝土掺加剂，以促进混凝土凝固，提高其强度，并能防冻结。,1、NaNO2的性状和用途,2、NaNO2的化学性质,1）是亚硝酸的盐，HNO2是不稳定的弱酸,NaNO2+H2SO4=2HNO2+Na2SO4,2HNO2=NO+NO2+H2O,亚硝酸盐,2、NaNO2的化学性质,2）氧化性（与Fe2+、S2-、I-、SO32-等反应）,3）还原性（与酸性KMnO4等反应）,4）AgNO2难溶于水，但溶于稀硝酸,亚硝酸钠和食盐的鉴别,N2,NH3,Mg2N3,NH4+,NH3H2O,NO,NO2,HNO3,N2O4,NaNO2,HNO2,硝酸盐,AgNO2,N2,NH3,Mg2N3,NH4+,NH3H2O,NO,NO2,HNO3,N2O4,NaNO2,HNO2,硝酸盐,AgNO2,Na2S2O3,FeS2,Mg2N3,NH3H2O,硝酸盐,喷泉实验,1.氨气的喷泉实验原理,2.喷泉实验成败的关键,（1）装置气密性要好；（2）烧瓶要干燥；（3）气体的纯度要大,氨气极易溶于水，当烧瓶中的氨气溶于水时（喷泉装置中胶头滴管挤出的几滴水），烧瓶内的气体压强减小，形成烧瓶内外气体压强差，烧杯内的水在大气压作用下沿着导气管上升冲入烧瓶内而形成喷泉。,喷泉实验,3.只要气体易溶于吸收剂，均可作喷泉实验。吸收剂可以是水，也可以是酸液、碱液等。如下列可用于作喷泉实验的试剂,