氮及其化合物 (2)讲稿.ppt
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1、关于氮及其化合物(2)第一页,讲稿共七十九页哦1 1、氮元素的存在、氮元素的存在一、自然界中的氮元素一、自然界中的氮元素氮无机化合物无机化合物有机化合物:有机化合物:N2:大气的主要成分:大气的主要成分蛋白质、氨基酸、尿素蛋白质、氨基酸、尿素游离态游离态化合态化合态酸:硝酸、亚硝酸酸:硝酸、亚硝酸盐:铵盐、硝酸盐等盐:铵盐、硝酸盐等氨气氨气氧化物氧化物第二页,讲稿共七十九页哦二二.氮气的物理性质氮气的物理性质无色、无味、气体无色、无味、气体、密度比空气略小,难、密度比空气略小,难溶于水溶于水原子结构示意图原子结构示意图易得易得3e-,表现较强的氧化性,表现较强的氧化性能失去能失去5e-,表现还
2、原性,表现还原性第三页,讲稿共七十九页哦三三.氮气的化学性质氮气的化学性质1.氮气跟氢气的反应(合成氨)氮气跟氢气的反应(合成氨)N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3(工业合成氨)(工业合成氨)高温、高压催化剂2.氮气跟某些金属的反应氮气跟某些金属的反应MgMg3 3N N2 2N N2 23Mg3Mg点燃点燃常温下很稳定,高温或放电条件下才能与氢气、常温下很稳定,高温或放电条件下才能与氢气、氧气和活泼金属反应。氧气和活泼金属反应。第四页,讲稿共七十九页哦问题思考问题思考:在新疆与青海交界处有一山谷,人称在新疆与青海交界处有一山谷,人称“魔鬼谷魔鬼谷”。经常电闪雷鸣,狂风暴雨,
3、。经常电闪雷鸣,狂风暴雨,把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛,把人畜击毙。然而谷内却是牧草茂盛,四季常青。这是为什么?四季常青。这是为什么?第五页,讲稿共七十九页哦联想联想质疑质疑闪电1 1、闪电时空气中会发生、闪电时空气中会发生哪些化学反应?哪些化学反应?2 2、这些反应和生成的、这些反应和生成的物质对人类的生产生物质对人类的生产生活有什么影响?活有什么影响?3 3、通常说的、通常说的“雷雨发雷雨发庄稼庄稼”,有无道理呢,有无道理呢?第六页,讲稿共七十九页哦 N2+O2 =2NO放电或高温放电或高温2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O =2HNO3+NOCaCO3+2HNO3=Ca(NO3
4、)2+H2O+CO2(工业制硝酸)(工业制硝酸)(无色,难溶于水)(无色,难溶于水)(红棕色,易溶于水)(红棕色,易溶于水)3.氮气跟氧气的反应氮气跟氧气的反应第七页,讲稿共七十九页哦四、氮的氧化物四、氮的氧化物 、一氧化氮(、一氧化氮(NONO)1、物理性质、物理性质无色、无味、气态,无色、无味、气态,有毒有毒(同同CO)CO)密度比空气略大,难溶于水。密度比空气略大,难溶于水。收集方法?收集方法?第八页,讲稿共七十九页哦2、化学性质、化学性质还原性还原性2NO+O2=2NO26NO+4NH3=5N2+6H2O氧化性氧化性催化剂催化剂第九页,讲稿共七十九页哦一氧化氮对人体的作用一氧化氮对人体
5、的作用:1、扩张血管,降低血压扩张血管,降低血压 2、预防心脑血管、抑制癌细胞、预防心脑血管、抑制癌细胞3、改善糖尿病及其并发症、改善糖尿病及其并发症4、改善睡眠质量、改善睡眠质量科学视野科学视野1:信使分子:信使分子NO第十页,讲稿共七十九页哦 、二氧化氮(、二氧化氮(NONO2 2)1、物理性质、物理性质红棕色红棕色、刺激性气味、气态,、刺激性气味、气态,有毒有毒密度比空气大,易溶于水。密度比空气大,易溶于水。收集方法?收集方法?导致肺部导致肺部病变出现病变出现哮喘、气哮喘、气管炎、肺管炎、肺气肿等疾气肿等疾病病第十一页,讲稿共七十九页哦2、化学性质、化学性质与水反应与水反应3NO2+H2
6、O=2HNO3+NON2O52NO2N2O4氧化性氧化性6NO2+8NH3=7N2+12H2ONO2+2I-+H2O=I2+NO+OH-催化剂催化剂自身结合反应自身结合反应第十二页,讲稿共七十九页哦(1)通入水中,得无色溶液的是通入水中,得无色溶液的是NO2,溶液为橙色的,溶液为橙色的是溴蒸气;是溴蒸气;3NO2+H2O=2HNO3+NO(2)通入硝酸银溶液中,无沉淀生成的为通入硝酸银溶液中,无沉淀生成的为NO2,产生,产生浅黄色浅黄色沉淀的是溴;沉淀的是溴;Ag+Br-=AgBr(3)通入通入CCl4中,中,CCl4为棕红色的是溴蒸气,无明为棕红色的是溴蒸气,无明显现象的是显现象的是NO2溴
7、蒸气和溴蒸气和NO2气体的鉴别气体的鉴别第十三页,讲稿共七十九页哦第十四页,讲稿共七十九页哦 、氮的固定、氮的固定 P97P97概念:概念:将空气中游离态的氮转化为可利用的含氮将空气中游离态的氮转化为可利用的含氮化合物的过程叫做氮的固定,简称固氮。化合物的过程叫做氮的固定,简称固氮。固氮类型自然固氮自然固氮人工固氮人工固氮生物固氮生物固氮:高能固氮:高能固氮:N2+O2=2NO放电放电豆科植物的根瘤菌固氮豆科植物的根瘤菌固氮仿生固氮仿生固氮合成氨:合成氨:N2+3H2 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂第十五页,讲稿共七十九页哦1、下列反应不属于氮的固定的是(、下列反应不属于氮的固定的是
8、()A.N2O22NO放电放电B.N23MgMg3N2点燃点燃3NO2H2O2HNO3NOC.D.CN23H2高温、高压高温、高压催化剂催化剂2NH3练习练习P92C2H8N2第十六页,讲稿共七十九页哦科学探究科学探究 书书P92 NO2溶于水实验溶于水实验实验步骤实验步骤 现象现象 解释解释(1)(2)(3)3NO3NO2 2+H+H2 2O O =HNO=HNO3 3+NO NO 将试管倒将试管倒扣在水槽扣在水槽中中红棕色气体红棕色气体变为无色,变为无色,液面上升到液面上升到2/32/32KClO3=2KCl+3O2制取氧气制取氧气向试管中慢向试管中慢慢通入氧气慢通入氧气液体充满整液体充满
9、整个试管个试管2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO第十七页,讲稿共七十九页哦3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO232+)4NO+3O2+2H2O=4HNO3(四)(四)关于关于NONO2 2、NONO、O O2 2混合气体溶于水的计算混合气体溶于水的计算2、NO和和O2混合混合叠叠加加法:法:1、NO2和和O2混合混合3NO2+H2O=2HNO3+NO22NO+O2=2NO2+)4NO2+O2+2H2O=4HNO3 第十八页,讲稿共七十九页哦一般一般NO2、NO、O2与与H2O反应,反应,可归纳成三种情况:可归纳成三种情况:(2)NONO和和和和O2 2
10、混合溶于水混合溶于水(3)NONO和和和和NONO2混合溶于水混合溶于水混合溶于水混合溶于水(1 1)NONO2 2和和和和O2混合溶于水混合溶于水4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 3NO2+H2O=2HNO3+NO第十九页,讲稿共七十九页哦例例1:将:将12mLNO2与与O2混合气体被水充分混合气体被水充分 吸收后,发现剩余吸收后,发现剩余2mL气体气体,问,问:原混合气体体积各为多少?原混合气体体积各为多少?讨论:讨论:(1 1)若剩余气体为若剩余气体为O2 2,则,则,则,则4NO2 +O2 2+2H+2H2O=4HNOO=4HNO3 3 V4m
11、L 1mL 5mL4mL 1mL 5mL V V 12-2=10mL V=10 4/5=8mL所以有所以有O2 (12-8)mL 4mL第二十页,讲稿共七十九页哦(2 2)若剩余气体是)若剩余气体是)若剩余气体是)若剩余气体是NONO,则,则3NO3NO2 2+H+H2O=2HNO3+NO+NO 2mL 2mL6mL4NO2 2+O+O2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO34mL 1mL4V V4V+V+6=124V+V+6=12V=1.2mL所以有所以有NONO2 2:6+4 1.2=10.8mL返回第二十一页,讲稿共七十九页哦例例2:在标况下,把一个:在标况下,把一个50mL量筒装
12、满量筒装满水,水,倒置于水槽中,先通入倒置于水槽中,先通入10mLNO,然后通入,然后通入20mLO2,问最后剩余气体,问最后剩余气体为多少?为多少?解:解:4NO+3O2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 34mL 3mL10mL x现有氧气现有氧气20mL,所以所以O2过量,过量,应根据应根据NO的体积计算,剩余氧气有的体积计算,剩余氧气有12.5mL.X=7.5mL第二十二页,讲稿共七十九页哦例例3:将:将40mLNO和和NO2的混合气体跟的混合气体跟20mLO2同时通入装满水倒立于水槽中的量同时通入装满水倒立于水槽中的量筒中,发现有筒中,发现有5mL气体剩余,问原气体剩余,问
13、原NO和和NO2混合气体的体积组成情况?混合气体的体积组成情况?1、若剩余气体为、若剩余气体为OO2 2,则无,则无NONO和和NO2剩余,剩余,剩余,剩余,设原有设原有设原有设原有NO2 2体积为体积为x x,则则NO的体积为(的体积为(的体积为(的体积为(40-x)3NO2+H+H2 2O=2HNO3 3+NO+NO3 13 1x x/3x/3第二十三页,讲稿共七十九页哦 4NO+3O 4NO+3O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3 4 340-x+x/3 (20-5)40-x+x/3 (20-5)X=30mL VNO=10mL故原气体组成为:故原气体组成为:VNO2=
14、30mL2 2、若剩余气体为、若剩余气体为NONO,无,无,无,无OO2、NO2剩余剩余剩余剩余 设原设原NONO体积为体积为y y,则,则NONO2 2体积为(体积为(体积为(体积为(40-y)40-y)3NO3NO2+H2 2O=2HNO3+NO+NO3 140-y40-y(40-y)/34NO+3O2+2H2 2O=4HNOO=4HNO34 34 3 20 20y+(40-y)/3-5y=27.5mL,则则则则NO2体积为体积为体积为体积为12.5mL12.5mL第二十四页,讲稿共七十九页哦氨氨 气(气(NH3)第二十五页,讲稿共七十九页哦第二十六页,讲稿共七十九页哦杭州市一制冷车间发杭
15、州市一制冷车间发生液氨泄漏生液氨泄漏 2012年年6月月25日凌晨,杭日凌晨,杭州市一制冷车间发生液氨州市一制冷车间发生液氨泄漏事件,整个厂区是白泄漏事件,整个厂区是白茫茫的一片,方圆数百米,茫茫的一片,方圆数百米,空气中弥漫着一股浓烈的空气中弥漫着一股浓烈的刺鼻气味。厂区内刺鼻气味。厂区内寒气逼寒气逼人人。氨气有哪些氨气有哪些物理性质?物理性质?第二十七页,讲稿共七十九页哦(1)色,有色,有气味的气体。气味的气体。无无刺激性刺激性(2)密度比空气)密度比空气 。小小(3)易液化,)易液化,可用作可用作 剂。剂。致冷致冷(4)极易溶于水。常温下,)极易溶于水。常温下,1体积水约能溶体积水约能溶
16、解解 体积的氨。氨水的密度比水体积的氨。氨水的密度比水 ,且氨水浓度越大,其密度越且氨水浓度越大,其密度越 。700小小小小一、物理性质一、物理性质第二十八页,讲稿共七十九页哦例例1.1.用等体积的水稀释后,所得溶液中溶质的用等体积的水稀释后,所得溶液中溶质的质量分数为质量分数为()()A.A.等于等于12.5%B.12.5%B.大于大于12.5%12.5%C.C.小于小于12.5%D.12.5%D.无法确定无法确定若将氨水换成稀硫酸呢?若将氨水换成稀硫酸呢?C C第二十九页,讲稿共七十九页哦实验实验4-8将烧杯中的水进入烧瓶,将烧杯中的水进入烧瓶,形成喷泉,且溶液变成形成喷泉,且溶液变成红色
17、红色。氨气极易溶于水,且水溶氨气极易溶于水,且水溶液显液显碱性碱性。现象:现象:结论:结论:第三十页,讲稿共七十九页哦讨论讨论1 1 形成喷泉的原理是什么?形成喷泉的原理是什么?a.烧瓶内气体与溶液反应消耗气体,烧瓶内气体与溶液反应消耗气体,使烧瓶内外形成压强差,从而引发喷泉。使烧瓶内外形成压强差,从而引发喷泉。b.烧瓶内气体易溶于溶液中,使烧瓶烧瓶内气体易溶于溶液中,使烧瓶内外形成压强差,从而引发喷泉。内外形成压强差,从而引发喷泉。气体气体液体液体液体液体第三十一页,讲稿共七十九页哦例例2.如图所示:烧瓶中充满干燥气体如图所示:烧瓶中充满干燥气体a,将,将滴管中的液体滴管中的液体b挤入烧瓶内
18、,轻轻震荡烧瓶,挤入烧瓶内,轻轻震荡烧瓶,然后打开弹簧夹,烧杯中的液体呈喷泉状喷然后打开弹簧夹,烧杯中的液体呈喷泉状喷出,则出,则a、b可能是可能是 ()A、a为为NH3,b为饱和为饱和NaCl溶液溶液B、a为为CO2,b为浓为浓NaOH溶液溶液C、a为为Cl2,b为饱和为饱和NaCl溶液溶液D、a为为Cl2,b为浓为浓NaOH溶液溶液ABDa气体气体b液体液体第三十二页,讲稿共七十九页哦如如果果无无胶胶头头滴滴管管,能能否否通通过过其其它它的的实实验验操操作作方方法来引发此实验?法来引发此实验?可以用热毛巾敷在烧瓶外侧,使氨气受热可以用热毛巾敷在烧瓶外侧,使氨气受热膨胀接触到烧杯中的液体,迅
19、速溶解引起膨胀接触到烧杯中的液体,迅速溶解引起气体压强急速减小,从而引发喷泉;也可气体压强急速减小,从而引发喷泉;也可以用在冰水中浸过的毛巾敷在烧瓶外侧,以用在冰水中浸过的毛巾敷在烧瓶外侧,使氨气遇冷收缩,压强减小,从而引发喷使氨气遇冷收缩,压强减小,从而引发喷泉。泉。第三十三页,讲稿共七十九页哦根根据据喷喷泉泉原原理理(压压强强差差),在在许许多多实实验验中中会会引起倒吸,设计几种防倒吸的装置?引起倒吸,设计几种防倒吸的装置?ab第三十四页,讲稿共七十九页哦-氨气的喷泉实验 演演 示示 实实 验验收集的氨气不纯或较少收集的氨气不纯或较少收集氨气时烧瓶潮湿收集氨气时烧瓶潮湿烧瓶装置气密性不好烧
20、瓶装置气密性不好其他其他喷泉实验失败的原因?喷泉实验失败的原因?喷泉实验失败的原因?喷泉实验失败的原因?第三十五页,讲稿共七十九页哦1.氨水中的分子和离子是?氨水中的分子和离子是?离子:离子:NH4+、OH-、H+分子:分子:H2O、NH3.H2O、NH3 NH3+H20 NH3.H20NH4+OH-一水合氨一水合氨(大部分大部分)(少量电离少量电离)注注意意NH3H2O=NH3+H2O主要主要1、氨气与水的反应:、氨气与水的反应:第三十六页,讲稿共七十九页哦4.计算氨水的浓度以溶解之前的氨气为溶质。计算氨水的浓度以溶解之前的氨气为溶质。3.氨水的存放:玻璃、陶瓷、橡皮袋等。(腐氨水的存放:玻
21、璃、陶瓷、橡皮袋等。(腐蚀金属,不能用金属容器)蚀金属,不能用金属容器)2.液氨:氨分子,纯净物液氨:氨分子,纯净物第三十七页,讲稿共七十九页哦例例例例3 3、用一充满标况下氨气的烧瓶做喷泉、用一充满标况下氨气的烧瓶做喷泉、用一充满标况下氨气的烧瓶做喷泉、用一充满标况下氨气的烧瓶做喷泉实验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内氨水实验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内氨水实验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内氨水实验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内氨水的物质的量浓度为的物质的量浓度为的物质的量浓度为的物质的量浓度为 多少?多少?多少?多少?若将氨气换为若将氨气换为NO2呢?呢?例例4 4、1mol/L1mol/L的氨水
22、中,的氨水中,1 1molmol指什么?是溶质指什么?是溶质 NH NH3 3吗?吗?第三十八页,讲稿共七十九页哦2.氨气与酸的反应氨气与酸的反应NH3+HCl=NH4Cl(白烟)(白烟)NH3+HNO3 =NH4NO3(白烟)(白烟)2NH3+H2SO4 =(NH4)2 SO4用蘸浓氨水的玻璃棒与蘸浓盐酸用蘸浓氨水的玻璃棒与蘸浓盐酸的玻璃棒靠近,能观察到什么现的玻璃棒靠近,能观察到什么现象产生?为什么?象产生?为什么?将上述浓盐酸换成将上述浓盐酸换成浓硝酸浓硝酸or浓硫酸浓硫酸现现象是否相同?为什么?象是否相同?为什么?实质?实质?第三十九页,讲稿共七十九页哦3.氨跟氧气的反应氨跟氧气的反应
23、 4NH3+5O2(空气)(空气)=4NO+6H2O(单(单/双线桥)双线桥)催化剂 此外,氨气还能与氯气等此外,氨气还能与氯气等强氧化剂反应强氧化剂反应。8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl2NH2NH3 3+3CuO=3Cu+3H+3CuO=3Cu+3H2 2O+NO+N2 2 第四十页,讲稿共七十九页哦四、氨气的制取四、氨气的制取10MPa30MPa铁触媒铁触媒4000C 5000C压强:压强:催化剂:催化剂:温度:温度:(1)原理原理(2)条件选择条件选择(一)、工业制法(一)、工业制法N N2 2+3H+3H2 2 2NH 2NH3 3(工业合成氨)(工业合成氨)高温、高压催化剂第
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