氮族元素完整版ppt课件.ppt
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1、1、原子结构原子结构+72 5N+15 2 8P5+33 2 8As18 5+51 2 8Sb1818 5氮氮(N N )磷磷(P P )砷砷(AsAs)锑锑(SbSb)铋铋(BiBi)非金属元素非金属元素金属元素金属元素2、氮族元素:、氮族元素:(在周期表中位置:第(在周期表中位置:第A 族)族)7N 15P33As 51Sb相似性相似性 递变性递变性1 1、最外层都有、最外层都有5 5个电子,化合价个电子,化合价主要有主要有-3-3、+3+3和和+5+52 2、气态氢化物、气态氢化物的通式:的通式:RHRH3 33 3、最高价氧化物、最高价氧化物对应的水化物通对应的水化物通式为式为HROH
2、RO3 3 或或H H3 3RORO4 4原子结构原子结构单质物性单质物性化学性质化学性质核核电电荷荷数数增增大大、电电子子层层增增多多原原子子半半径径增增大大熔熔沸沸点点先先升升高高后后降降低低单单质质密密度度增增大大单单质质氧氧化化性性减减弱弱最最高高价价氧氧化化物物对对应应水水化化物物的的酸酸性性减减弱弱氢氢化化物物的的稳稳定定性性减减弱弱 83Bi(1 1)最高价氧化物所对应的水化物的酸性)最高价氧化物所对应的水化物的酸性HNOHNO3 3 H H3 3POPO4 4 H H3 3AsOAsO4 4(2 2)气态氢化物的稳定性)气态氢化物的稳定性NHNH3 3 PHPH3 3 AsHA
3、sH3 33、化学性质的具体表现、化学性质的具体表现4、单质的性质:、单质的性质:颜色:颜色:状态:状态:密度:密度:熔沸点:熔沸点:无色无色白或红白或红灰色灰色银白色银白色银白色银白色气气固固逐渐增大逐渐增大小小大大小小知识主线:知识主线:NNNNN-30+2+4+5NH3N2NONO2HNO3(NH4+)(N2O4)(NO3-)一、氮气一、氮气(N2)1、氮的原子结构、氮的原子结构N+725N2的电子式的电子式N2的结构式的结构式NN2、物理性质、物理性质纯净的氮气是一种纯净的氮气是一种无色无味无色无味的的气体,难气体,难溶溶于水,难液化,密度比空气略小,与空气于水,难液化,密度比空气略小
4、,与空气密度相近,故只能用密度相近,故只能用排水法排水法收集收集N2。在空。在空气中约占总体积的气中约占总体积的78%。3、化学性质:、化学性质:常温下,氮气的化学性质很不活泼,可代替稀常温下,氮气的化学性质很不活泼,可代替稀有气体做保护气。有气体做保护气。(1 1)与氢气的反应与氢气的反应N2+3H22NH3(2 2)与金属反应)与金属反应3Mg+N2Mg3N26Na+N22Na3N(3 3)与氧气反应)与氧气反应N2+O22NO放电放电 4氮的固定氮的固定定义:定义:将空气中将空气中游离态游离态的氮转变为的氮转变为化合态化合态的氮的方法的氮的方法(1)人工固氮人工固氮N2+O2N2+H2(
5、2)植物固氮植物固氮5氮的存在氮的存在氮元素主要以氮元素主要以游离态游离态存在于空气中存在于空气中以以化合态化合态形式存在于无机物中及有机物中形式存在于无机物中及有机物中 N N2 2 化合态氮化合态氮根瘤菌根瘤菌二、氮的氧化物二、氮的氧化物-形成光化学烟雾形成光化学烟雾N2ONON2O3NO2(N2O4)N2O51、一氧化氮、一氧化氮是一种无色的有毒的难溶于水的气体;极易与氧气反是一种无色的有毒的难溶于水的气体;极易与氧气反应生成二氧化氮。应生成二氧化氮。2NO+O2=2NO22、二氧化氮、二氧化氮是一种是一种红棕色红棕色、有刺激性气味的有毒的气体;易液化;、有刺激性气味的有毒的气体;易液化
6、;密度比空气大。密度比空气大。溶于水跟水反应生成硝酸和一氧化氮。溶于水跟水反应生成硝酸和一氧化氮。与与N2O4(无色)(无色)可相互转化。可相互转化。3NO2+H2O=2HNO3+NO氮的氮的氧化物氧化物-NO-NO与与NONO2 2的性质比较的性质比较NONO2物性物性毒性毒性与水与水与与O2与与O2、H2O与与NaOH制备制备无色,刺激性气味无色,刺激性气味红棕色,刺激性气味红棕色,刺激性气味有毒(机理同有毒(机理同CO)有毒有毒3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO24NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3NO+NO2+2NaOH=2NaN
7、O2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O3Cu+8HNO3(稀)稀)=3Cu(NO3)2 +2NO +4H2OCu+4HNO3(浓)浓)=Cu(NO3)2 +2NO2 +2H2O二氧化氮和溴蒸气的鉴别二氧化氮和溴蒸气的鉴别 NONO2 2和溴蒸气在性质上的相似之处:和溴蒸气在性质上的相似之处:A A均有氧化性均有氧化性 B B溶于水后溶液呈酸性溶于水后溶液呈酸性 C C能与碱溶液反应能与碱溶液反应NONO2 2和溴蒸气在性质上的差异之处:和溴蒸气在性质上的差异之处:B B通入通入AgNOAgNO3 3溶液,有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气溶液,有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气 C
8、C通入通入CClCCl4 4有机溶剂中,溶于有机溶剂中,溶于CClCCl4 4而且而且CClCCl4 4溶液呈溶液呈橙红色的为橙红色的为BrBr2 2(气气)D D将盛有溴蒸气和将盛有溴蒸气和NONO2 2气体试管放入冷水中冷却,气体试管放入冷水中冷却,气体颜色变浅的为气体颜色变浅的为NONO2 2 A A通入水中,通入水中,NONO2 2溶于水发生反应后溶液无色而溴溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色蒸气溶于水溶液呈橙色鉴别两者不能用淀粉鉴别两者不能用淀粉KIKI试纸、碱溶液等试纸、碱溶液等一氧化氮、二氧化氮的反应一氧化氮、二氧化氮的反应氮氧化物溶于水的有关计算氮氧化物溶于水的有
9、关计算(1)NO2溶于水:溶于水:3NO2+H2O=2HNO3+NO(2)NO2、O2的混合气体溶于水:的混合气体溶于水:4NO2+O2+2H2O=4HNO3(3)NO、O2的混合气体溶于水:的混合气体溶于水:4NO+3O2+2H2O=4HNO3(4)NO2、NO、O2的混合气体溶于水:的混合气体溶于水:N:O=2:5练习练习1:把盛有把盛有48mLNO、NO2混合气体的容器倒混合气体的容器倒置于水中(同温、同压),待液面稳定后,容器内置于水中(同温、同压),待液面稳定后,容器内气体的体积变为气体的体积变为24mL,则,则(1)原混合气体中,)原混合气体中,NO是是 mL。(2)若在剩余的)若
10、在剩余的24mL气体中,通入气体中,通入6mL O2,待,待液面稳定后,容器内气体的体积变为液面稳定后,容器内气体的体积变为 mL(3)若在剩余的)若在剩余的24mL气体中,通入气体中,通入24mL O2,待,待液面稳定后,容器内气体的体积变为液面稳定后,容器内气体的体积变为 mL(4)若在原)若在原48mLNO、NO2混合气体中,通入混合气体中,通入 mL O2,倒置于水中,容器内气体会全部被吸收。,倒置于水中,容器内气体会全部被吸收。1216 6 181.1.氨分子的结构氨分子的结构思考:氨分子思考:氨分子 为极性还非极为极性还非极性分子?性分子?三角锥形三角锥形正四面体正四面体三、氨三、
11、氨键角:键角:10948极性分子,因极性分子,因为分子内正负为分子内正负电荷中心不重电荷中心不重合,偏移。合,偏移。氨气是无色、有剌激性气味的气体,比空气轻,极易氨气是无色、有剌激性气味的气体,比空气轻,极易溶于水和易液化。溶于水和易液化。2.2.氨气的物理性质氨气的物理性质思维拓展:喷泉实验思维拓展:喷泉实验NH3HClSO2H2SCl2CO2700500402.621常见气体的溶解性:常见气体的溶解性:下列装置可作为极易溶于水的气体下列装置可作为极易溶于水的气体的吸收装置的(的吸收装置的()A B CABC知识扩展知识扩展 A B C请大家写出请大家写出A、B两种装置能防止倒吸的原理。两种
12、装置能防止倒吸的原理。A A、倒立漏斗式:这种装置可以增大气体与吸收倒立漏斗式:这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积,有利于吸收液对气体的吸收。当液的接触面积,有利于吸收液对气体的吸收。当易溶性气体被吸收液吸收时,导管内压强减少,易溶性气体被吸收液吸收时,导管内压强减少,吸收液上升到漏斗中,由于漏斗容积较大,导致吸收液上升到漏斗中,由于漏斗容积较大,导致烧杯中液面下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中的烧杯中液面下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内,从而防吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内,从而防止吸收液的倒吸。止吸收液的倒吸。B B、肚容式:当易溶于吸收液的气体由干燥
13、管末肚容式:当易溶于吸收液的气体由干燥管末端进入液被吸收后,导气管内压强减少,使吸收端进入液被吸收后,导气管内压强减少,使吸收液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管内外压强差,吸收液受自身重量的作用又流回烧内外压强差,吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内,从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置杯内,从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置漏斗很类似。漏斗很类似。如图如图1 1所示,上部烧瓶已所示,上部烧瓶已装满干燥氨气,装满干燥氨气,引发水上喷的操作是:引发水上喷的操作是:打开止水夹,挤出胶头打开止水夹,挤出胶头滴管中的水。滴管中的水。该实验的原理是:该实
14、验的原理是:氨气极易溶解于水,氨气极易溶解于水,致使烧瓶内气体压强迅致使烧瓶内气体压强迅速减小。速减小。请请讨论讨论在不改装置的前提下在不改装置的前提下引发图引发图2 2喷泉的方法?喷泉的方法?打开夹子,用手打开夹子,用手(或热毛巾等或热毛巾等)将烧瓶将烧瓶捂热。该实验的原理是:氨气受热膨捂热。该实验的原理是:氨气受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨气与胀,赶出玻璃导管内的空气,氨气与水接触,即发生喷泉。水接触,即发生喷泉。用冰水浇注烧瓶,降低烧瓶内氨气的用冰水浇注烧瓶,降低烧瓶内氨气的温度,使气体压强减小,水上升与氨温度,使气体压强减小,水上升与氨气接触进一步减小压强形成喷泉。气接触进一步减小
15、压强形成喷泉。小结:以上方法为减小烧瓶小结:以上方法为减小烧瓶内气体的压强而产生喷泉。内气体的压强而产生喷泉。在图在图3 3的锥形瓶外放一水槽,的锥形瓶外放一水槽,瓶中加入酒精,水槽中加入瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的下列冷水后,再加入足量的下列物质,结果也产生了喷泉,物质,结果也产生了喷泉,水槽中加入的物质可以是水槽中加入的物质可以是 ()(A)(A)浓硫酸浓硫酸 (B)(B)食盐食盐 (C)(C)硝酸钾硝酸钾 (D)(D)硫酸铜硫酸铜这种方法产生喷泉的原理是:这种方法产生喷泉的原理是:增大锥形瓶内气体的压强产生喷泉。增大锥形瓶内气体的压强产生喷泉。A A(1)(1)图甲为中学
16、化学教学中所用的喷泉实验装置,图甲为中学化学教学中所用的喷泉实验装置,在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体,下列组合中不可能形成喷泉的是别盛有液体,下列组合中不可能形成喷泉的是_。(A)HClA)HCl和和HH2 2O (B)OO (B)O2 2和和HH2 2O O (C)NH(C)NH3 3和和HH2 2O (D)COO (D)CO2 2和和NaOHNaOH溶液溶液B(2 2)在图乙的锥形瓶中,分别加入足量的下)在图乙的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是列物质,反应后可能产生喷泉的是()()(A)Cu(A)Cu与稀盐
17、酸与稀盐酸 (B)NaHCO(B)NaHCO3 3与与NaOHNaOH溶液溶液(C)CaCO(C)CaCO3 3与稀硫酸与稀硫酸 (D)NH(D)NH4 4HCOHCO3 3与稀盐酸与稀盐酸D(3 3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发原理)城市中常见的人造喷泉及火山爆发原理与上述与上述_(填图甲或图乙填图甲或图乙)装置的原理相似。装置的原理相似。乙乙归纳反思归纳反思1.关键关键:2.途径途径:3.延伸延伸:喷泉实验喷泉实验形成压强差形成压强差减少减少“上瓶上瓶”的压强的压强增加增加“下瓶下瓶”的压强的压强尾气处理尾气处理(防倒吸装置选择防倒吸装置选择)烧瓶中溶液的物质的量浓度等计算烧瓶中溶液的物
18、质的量浓度等计算课堂检测课堂检测利用如图所示的装置,可以验证利用如图所示的装置,可以验证NH3和和HCl的有关性质实验前的有关性质实验前a、b、c活塞均关闭活塞均关闭(2)若先打开)若先打开a、c活塞,再挤压胶头滴管,然后打开活塞,再挤压胶头滴管,然后打开b活塞,在烧瓶中可观察到的现象是活塞,在烧瓶中可观察到的现象是_。石蕊试液石蕊试液(1)若要在烧瓶)若要在烧瓶中产生中产生“喷泉喷泉”现象,烧瓶现象,烧瓶I中不产生中不产生“喷泉喷泉”现象,现象,其操作方法是其操作方法是_。关闭活塞关闭活塞c,打开打开活活塞塞a和和b,挤压胶头滴管中的水。挤压胶头滴管中的水。烧瓶烧瓶I 和和中同时产生中同时产
19、生“喷泉喷泉”现象现象奇妙的奇妙的“双喷泉双喷泉”课堂检测课堂检测利用如图所示的装置,可利用如图所示的装置,可以验证以验证NH3和和HCl的有关性的有关性质实验前质实验前a、b、c活塞均活塞均关闭关闭(3)通过挤压胶头滴管和控)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关,在烧瓶制活塞的开关,在烧瓶I中产生中产生“喷泉喷泉”现象,现象,烧瓶烧瓶中不产生中不产生“喷泉喷泉”现象,其操作方法是现象,其操作方法是_。石蕊试液石蕊试液奇妙的奇妙的“双喷泉双喷泉”先关闭活塞先关闭活塞b,打开打开活活塞塞a和和c,挤压胶头滴管挤压胶头滴管中的水中的水,然后关闭活塞然后关闭活塞a打开活塞打开活塞b.思考思考:以下各种尾
20、气吸收装置中,适合于吸收易溶以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,而且能防止倒吸的是性气体,而且能防止倒吸的是拓展延伸拓展延伸1.尾气处理尾气处理(防倒吸装置选择防倒吸装置选择)思考思考:以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,而且能防止倒吸的是性气体,而且能防止倒吸的是拓展延伸拓展延伸1.尾气处理尾气处理(防倒吸装置选择防倒吸装置选择)倒扣漏斗式倒扣漏斗式思考思考:以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,而且能防止倒吸的是性气体,而且能防止倒吸的是拓展延伸拓展延伸1.尾气处理尾气处理(防倒吸装置选
21、择防倒吸装置选择)提示提示:氨水的溶质是氨气氨水的溶质是氨气.思考思考:在标准状况下,用在标准状况下,用一一充满充满NH3气体的烧瓶进行气体的烧瓶进行喷泉实验,当水充满整个烧瓶后(假定喷泉实验,当水充满整个烧瓶后(假定NH3不扩散到烧不扩散到烧杯中),烧瓶内氨水的物质的量浓度是多少?杯中),烧瓶内氨水的物质的量浓度是多少?2.烧瓶中溶液的物质的量浓度计算烧瓶中溶液的物质的量浓度计算拓展延伸拓展延伸VaqCB=nB喷泉实验计算问题的喷泉实验计算问题的关键关键形成溶液的形成溶液的体积体积=所消耗所消耗的气体体积的气体体积3 3、氨气的化学性质:、氨气的化学性质:(1 1)与水反应:)与水反应:(2
22、 2)与酸反应:)与酸反应:(3 3)与氧气反应:)与氧气反应:NH3+H=NH4+4NH3+5O2=4NO+6H2OPt高温高温NH3+HCl=NH4Cl(产生白烟)(产生白烟)4NH3+3O2(纯氧纯氧)=2N2+6H2O点燃点燃(4 4)与氯气反应:)与氯气反应:2NH3+3Cl2=N2+6HClNH3+HCl=NH4Cl(产生白烟)(产生白烟)8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl(产生白烟)(产生白烟)氨与磷酸反氨与磷酸反应的化学方应的化学方程式怎么写程式怎么写?(4 4)与)与COCO2 2反应:反应:2NH3+CO2 CO(NH2)2+H2O一定温度一定温度一定压强一定压强CO(
23、NH2)2+2H2O (NH4)2CO3 微生物微生物NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4 Cl+NaHCO3思考思考:氨水中有哪些分子和离子氨水中有哪些分子和离子?分子:分子:离子:离子:NH3、H2O、NH3H2ONH4+、OH-、H+物质分类物质分类构成微粒构成微粒主要性质主要性质存在条件存在条件液氨液氨纯净物纯净物NHNH3 3分子分子不具有碱性不具有碱性常温常压下常温常压下 不能存在不能存在氨水氨水混合物混合物NHNH3 3 H H2 2O NHO NH3 3H H2 2O O NHNH4 4+OH OH-H H+具有弱碱性具有弱碱性常温常压
24、下常温常压下可存在可存在NH4+、OH-、H+氨水中的粒子氨水中的粒子(非电解质非电解质)(既不是电解质也(既不是电解质也 不是不是非电解质非电解质)H2O、NH3、NH3H2O分子分子:离子离子:学会比较学会比较(致冷剂致冷剂)连线高考连线高考思考思考:(2003上海上海)下面是实验室制取氨气的装置和下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是选用的试剂,其中错误的是()ADCBAC(2)蘸有浓盐酸(浓硝酸)的玻璃棒)蘸有浓盐酸(浓硝酸)的玻璃棒氯化铵晶体、熟石灰固体氯化铵晶体、熟石灰固体3.装置:装置:固固+固,加热型固,加热型4.干燥干燥:向下排空气法向下排空气法6.验满:验满:
25、实验室制氨气实验室制氨气5.收集:收集:用碱石灰用碱石灰(1)用湿润的)用湿润的红色石蕊试纸红色石蕊试纸(变蓝)(变蓝)源于教材源于教材(与与O2的发生装置相同的发生装置相同)(CaO与与NaOH固体混合物)固体混合物)2 2.原理原理2NH2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2=CaCl=CaCl2 2+2NH+2NH3 3+2H+2H2 2O O1.药品:药品:接近试管口(产生白烟)接近试管口(产生白烟)图图2 棉花团的作用:棉花团的作用:防止防止与空气形成对流与空气形成对流,提高集气速度和纯度提高集气速度和纯度 实验室中还可以用哪些方法制氨气实验室中还可以用哪些方法制氨气
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