（2019）新人教版高中化学必修二5.2 氮及其化合物ppt课件.ppt

1、第二节第二节 氮及其化合物氮及其化合物一、氮与氮的固定一、氮与氮的固定w氮元素位于第二周期、第氮元素位于第二周期、第VA族，最外电子层族，最外电子层有有5个电子，既不容易得到个电子，既不容易得到3个电子，也不容个电子，也不容易失去易失去5个电子，一般通过共用电子对与其他个电子，一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质原子相互结合构成物质 （一）氮气（一）氮气2、物理性质：、物理性质： 无色、无味的气体，无色、无味的气体，约占空气体积的约占空气体积的78%，难溶于水难溶于水 3、化学性质：、化学性质： 稳定，通常情况下，稳定，通常情况下，很难与其他物质发生化很难与其他物质发生化学反应，无法被

2、大多数生物体直接吸收学反应，无法被大多数生物体直接吸收 （1）氧化性：）氧化性： 3Mg+N2Mg3N2 N2+3H22NH3 （2）还原性）还原性： N2+O2 =2NO 放电或高温放电或高温注：注：N2与与O2反应的条件是反应的条件是“放电放电”或或“高温高温”，无论，无论O2是否过量，该反应都生成是否过量，该反应都生成NO 1、结构特点：、结构特点： 两个氮原子间以共价三键结合，断开该化两个氮原子间以共价三键结合，断开该化学键需要较多的能量，所以氮气的化学性学键需要较多的能量，所以氮气的化学性质很稳定质很稳定 （二）氮的固定（二）氮的固定1、定义：、定义：2、途径：、途径： 将游离态的氮

3、转变为氮的化合物的过程将游离态的氮转变为氮的化合物的过程 （1）生物固氮：豆科作物根瘤菌将）生物固氮：豆科作物根瘤菌将N2转化成氮转化成氮 （2）天然固氮：）天然固氮：大自然通过闪电释放的能量将空气中大自然通过闪电释放的能量将空气中 的氮气的氮气N2转为氮的化合物转为氮的化合物 （3）人工固氮）人工固氮合成氨工业：合成氨工业：在一定条件下，在一定条件下，N2和和H2合成氨：合成氨： N2+3H22NH3 二、一氧化氮与二氧化氮二、一氧化氮与二氧化氮NO NO2物理物理性质性质类型类型化学化学性质性质收集收集方法方法无色、不溶于水、有毒的气体无色、不溶于水、有毒的气体 红棕色、易溶于水，有刺红棕

4、色、易溶于水，有刺激性气味，密度比空气大激性气味，密度比空气大，有毒的气体，易液化，有毒的气体，易液化 不成盐氧化物不成盐氧化物 不成盐氧化物不成盐氧化物 1、与、与O2反应：反应：2NO+O2=2NO2（常用于检验（常用于检验NO） 2、与、与O2和和H2O反应：反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO31、与、与H2O反应：反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO（工业制硝酸的反应原理）（工业制硝酸的反应原理） 2、与、与O2和和H2O反应：反应：4NO2+O2+2H2O=4HNO3 3、2NO2N2O4（由于该反应（由于该反应的存在，所以的存在，所以NO2的摩尔质量偏大）的摩尔质量偏大）

5、排水法排水法 向上排空气法向上排空气法 现象：现象：3、气体又变为无色、气体又变为无色1、无明显现象；、无明显现象；2、气体变为红色；、气体变为红色；1、与、与O2反应：反应：2NO+O2=2NO2 反应：反应：2、与、与H2O反应：反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO措施：措施：可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分可以用注射器不断吸入空气，然后使注射器里的气体充分与水反应与水反应启示：启示： 硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充一些空气，使生硝酸工业常在吸收反应进行过程中，补充一些空气，使生成的成的NO被氧化成被氧化成NO2，NO2溶于水又生成溶于水又生成HNO3和和NO，

6、经过多次氧化和吸收，经过多次氧化和吸收，NO2可以比较完全被水吸收，能够可以比较完全被水吸收，能够尽可能地转化为尽可能地转化为HNO3（一）氨（一）氨 1、物理性质：、物理性质： 无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（溶于水（1:700），易液化得到液氨（液氨汽化时），易液化得到液氨（液氨汽化时要吸收大量的热，可做制冷剂要吸收大量的热，可做制冷剂 ）三、氨和铵盐三、氨和铵盐烧杯里的液体经玻璃管喷入烧瓶，形如喷泉，溶液变成红色烧杯里的液体经玻璃管喷入烧瓶，形如喷泉，溶液变成红色现象：现象：原因：原因： 挤压胶头滴管，滴管里少量的水进入烧瓶

7、，氨溶于挤压胶头滴管，滴管里少量的水进入烧瓶，氨溶于其中，使烧瓶内气体压强减小，在大气压作用下，其中，使烧瓶内气体压强减小，在大气压作用下，下方烧杯里的水被压入烧瓶；氨几乎全部溶于水中，下方烧杯里的水被压入烧瓶；氨几乎全部溶于水中，使烧瓶内气压迅速降低，烧杯里的水（含酚酞）在使烧瓶内气压迅速降低，烧杯里的水（含酚酞）在大气压作用下被迅速压入烧瓶，形成喷泉；由于氨大气压作用下被迅速压入烧瓶，形成喷泉；由于氨水显碱性，导致酚酞溶于显红色水显碱性，导致酚酞溶于显红色（3）常见形成喷泉实验的气体与试剂）常见形成喷泉实验的气体与试剂气体气体HClNH3CO2、SO2NO2+O2吸收剂吸收剂水或碱溶液水或

8、碱溶液水或酸溶液水或酸溶液碱溶液碱溶液水或碱溶液水或碱溶液（4）常用装置：）常用装置： 该装置形成该装置形成“喷泉喷泉”是因为烧瓶内气体极是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管内的液体，使烧瓶内易溶解于烧杯和滴管内的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉喷泉”注：喷泉实验注：喷泉实验（1）形成原理：）形成原理： 容器内外产生较大的压强差容器内外产生较大的压强差 （2）产生压强差的原理：）产生压强差的原理： 容器内气体极易溶于水（或容器内气体易与溶液容器内气体极易溶于水（或容器内气体易与溶液反应），使容器内压强迅速降低，在外界大气反应），使容器内压强迅速降

9、低，在外界大气压压的作用下，外部液体快速进入容器，通过尖嘴导的作用下，外部液体快速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉管喷出，形成喷泉注：注： 氨的水溶液叫做氨水。氨溶于水时，与水结合成一水合氨氨的水溶液叫做氨水。氨溶于水时，与水结合成一水合氨（NH3H2O），氨水的密度都比水小，且浓度越大，密度越小；），氨水的密度都比水小，且浓度越大，密度越小；计算氨水浓度时，溶质是计算氨水浓度时，溶质是NH3 常温下，一水合氨有一小部分电离成常温下，一水合氨有一小部分电离成OH-和和NH4+，所以氨水，所以氨水显弱碱性，是一元弱碱，能使酚酞变红，使红色石蕊试纸变蓝；可显弱碱性，是一元弱碱，能使酚酞变红，使

10、红色石蕊试纸变蓝；可与酸及酸性氧化物反应生成盐；与某些盐反应生成难溶性碱。与酸及酸性氧化物反应生成盐；与某些盐反应生成难溶性碱。 NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，因此，常用是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，因此，常用此性质检验氨气此性质检验氨气 2、化学性质：、化学性质： （1）与）与H2O反应：反应： NH3+H2ONH3H2OOH-+NH4+ 不稳定，受热分解：不稳定，受热分解： NH3H2ONH3+H2O 氨水、液氨、一水合氨的比较氨水、液氨、一水合氨的比较 名称名称氨水氨水液氨液氨一水合氨一水合氨化学式化学式分类分类成分成分NH3 NH3H2O 混合物，混合物，多种

11、成分多种成分 纯净物、纯净物、非电解质非电解质 纯净物、一元弱纯净物、一元弱碱、电解质碱、电解质 NH3、H2ONH3H2O、OH-、NH4+H+（极少）（极少） NH3 NH3H2O （2）与酸反应：）与酸反应： NH3+HCl=NH4Cl（白烟）（白烟） NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）（白烟） NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 注：氨气与挥发性酸（盐酸、硝酸）反应，有白烟生成，可用此注：氨气与挥发性酸（盐酸、硝酸）反应，有白烟生成，可用此 反应检验氨气或浓氨水反应检验氨气或浓氨水 （3）与氧气反应（催化氧化）：）与氧气反应（催化氧化）： 4NH3+5O24NO+6H2O 注：

12、氨气的催化氧化，常用于工业上制硝酸，之后注：氨气的催化氧化，常用于工业上制硝酸，之后2NO+O2=2NO2， 3NO2+H2O=2HNO3+NO制得硝酸制得硝酸 体现氨气的还原性体现氨气的还原性 （三）铵盐（三）铵盐 1、物理性质：、物理性质： 白色或无色晶体，易溶于水白色或无色晶体，易溶于水 2、化学性质：、化学性质： （1）受热分解：）受热分解： NH4ClNH3+HCl NH4HCO3NH3+H2O+CO2 （2）与碱反应放出）与碱反应放出NH3： NaOH+NH4NO3NaNO3+NH3+H2O 2NaOH+(NH4)2SO4Na2SO4+2NH3+2H2O NaOH+NH4ClNaC

13、l+NH3+H2O现象：现象：加热时有气泡产生，加热时有气泡产生，试管口湿润的红色石试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝蕊试纸变蓝原因及反应离子方程式：原因及反应离子方程式：两种溶液混合时发生反应：两种溶液混合时发生反应：NH4+OH- NH3+H2O氨水显碱性，使湿润的红色氨水显碱性，使湿润的红色石蕊试纸变蓝。石蕊试纸变蓝。注：铵盐是农业上常用的化肥，铵态氮肥在使用和保注：铵盐是农业上常用的化肥，铵态氮肥在使用和保存时应注意密封，低温保存，不与碱性物质混用存时应注意密封，低温保存，不与碱性物质混用 铵盐受热一般放出铵盐受热一般放出NH3，但，但NH4NO3受热到一定温度时受热到一定温度时会发生爆炸，

14、生成多种气体会发生爆炸，生成多种气体 3、检验：、检验： 加碱加碱加热加热红色石蕊试纸变蓝或蘸浓盐酸的玻璃棒有白烟红色石蕊试纸变蓝或蘸浓盐酸的玻璃棒有白烟 （三）氨气的制备（三）氨气的制备 1、工业：、工业： N2+3H22NH3 2、实验室、实验室： （1）原理及装置图原理及装置图： 固态铵盐固态铵盐+固态碱固态碱氨气氨气： Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3+2H2O 加热浓氨水加热浓氨水： NH3H2O NH3+H2O 浓氨水中加入固态碱性物质：浓氨水中加入固态碱性物质： NH3H2O+固态碱性物质（固态碱性物质（CaO、NaOH、碱石灰）、碱石灰）氨气氨气 （由于固态碱性

15、物质溶于水放热，促进（由于固态碱性物质溶于水放热，促进NH3H2O分解生成氨气）分解生成氨气） 注： 制取制取NH3时，一般用时，一般用NH4Cl。但不能直接加热。但不能直接加热NH4Cl。因为这样。因为这样 做只能将做只能将NH4Cl由试管底部加热到试管口。因为由试管底部加热到试管口。因为NH4Cl分解生成分解生成 的的NH3和和HCl气体在试管口又重新生成了气体在试管口又重新生成了NH4Cl，所以得不到，所以得不到NH3 不能用不能用NH4NO3制备，因为制备，因为NH4NO3受热分解易发生爆炸受热分解易发生爆炸不能用不能用(NH4)2SO4制备，因为制备，因为(NH4)2SO4与与Ca(

16、OH)2反应生成的反应生成的 CaSO4呈块状，不利于呈块状，不利于NH3的逸出，且反应后试管难清洗的逸出，且反应后试管难清洗 不能用不能用(NH4)2CO3制备，因为制备，因为(NH4)2CO3受热分解会产生受热分解会产生CO2， 使收集到的使收集到的NH3不纯不纯 一般用熟石灰一般用熟石灰Ca(OH)2，不用，不用KOH、NaOH，因为，因为KOH、NaOH 易吸水结块，不利于易吸水结块，不利于NH3产生，同时对玻璃的腐蚀性较强产生，同时对玻璃的腐蚀性较强 （2）干燥：）干燥： 只能用碱石灰，不能用浓只能用碱石灰，不能用浓H2SO4、无水、无水CaCl2、P2O5 （3）收集：）收集： 向

17、下排空气法（用棉花堵住管口，因为氨气比空气向下排空气法（用棉花堵住管口，因为氨气比空气轻，防止氨气与空气对流，防止污染）轻，防止氨气与空气对流，防止污染） （4）验满：）验满： 、湿润的红色石蕊试纸置于试管口、湿润的红色石蕊试纸置于试管口变蓝变蓝 、蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口、蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口白烟白烟 （5）尾气处理：）尾气处理： 多余的多余的NH3要吸收掉（可在试管口放一团用水要吸收掉（可在试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花），以免污染空气。或稀硫酸浸湿的棉花），以免污染空气。 多余的多余的NH3在尾气吸收时要防止倒吸，常采用的装置如下图：在尾气吸收时要防止倒吸，常采用的装置如

18、下图： 四、硝酸四、硝酸 （一）物理性质：（一）物理性质： 纯净的硝酸是无色、有刺纯净的硝酸是无色、有刺激性气味易挥发的液体，激性气味易挥发的液体，沸点低，与水以任意比例沸点低，与水以任意比例互溶；常用的硝酸质量互溶；常用的硝酸质量分数大约是分数大约是69%，98%的的硝酸称为发烟硝酸。硝酸称为发烟硝酸。 （二）化学性质：（二）化学性质： 1、具有酸的通性：、具有酸的通性： 与指示剂反应：与指示剂反应： 稀硝酸使石蕊试液由紫变红；浓硝酸使紫色稀硝酸使石蕊试液由紫变红；浓硝酸使紫色石蕊试液先变红后褪色石蕊试液先变红后褪色 与碱反应：与碱反应： NaOH+HNO3=NaNO3+H2O OH+H+=

19、H2O 与碱性氧化物反应：与碱性氧化物反应： CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O CuO+2H+=Cu2+H2O 与弱酸盐反应：与弱酸盐反应： Na2CO3+2HNO3=2NaNO3+H2O+CO2 CO32-+2H+=H2O+CO2 2、不稳定性：、不稳定性： 4HNO3=4NO2+O2+2H2O 光照或加热光照或加热注：注： 保存硝酸要用棕色瓶（防光）、玻璃塞（胶塞易保存硝酸要用棕色瓶（防光）、玻璃塞（胶塞易 被氧化），置于阴凉处（防热）被氧化），置于阴凉处（防热） 久置的浓硝酸中，因硝酸分解产生的久置的浓硝酸中，因硝酸分解产生的NO2又溶于又溶于 硝酸而使其呈黄色硝酸而使其呈黄

20、色 通常见光易分解的物质有：通常见光易分解的物质有：HClO、HNO33、强氧化性：浓度不同，产物不同、强氧化性：浓度不同，产物不同 常温下，铁、铝遇浓硝酸钝化常温下，铁、铝遇浓硝酸钝化 王水的配制：王水的配制： 浓硝酸与浓盐酸体积比为浓硝酸与浓盐酸体积比为1:3配制成，可溶解金和铂配制成，可溶解金和铂 与金属反应：与金属反应： 浓硝酸浓硝酸NO2，稀硝酸，稀硝酸NO，无，无H2放出放出、铜与硝酸反应：、铜与硝酸反应： Cu+4HNO3（浓）（浓）=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2 Cu+4H+2NO3-（浓）（浓）=Cu2+2H2O+2NO2 3Cu+8HNO3（稀）（稀）=3Cu(NO

21、3)2+4H2O+2NO 3Cu+8H+2NO3-（浓）（浓）=3Cu2+4H2O+2NO 现象：现象：1、浓硝酸与铜：、浓硝酸与铜：2、稀硝酸与铜：、稀硝酸与铜：试管内产生大量红棕色气体，溶液逐渐变绿，铜丝逐渐变细试管内产生大量红棕色气体，溶液逐渐变绿，铜丝逐渐变细试管内产生少量无色气体，反应逐渐加快，气体在试管上试管内产生少量无色气体，反应逐渐加快，气体在试管上部变为红棕色，溶液逐渐变蓝，铜丝逐渐变细部变为红棕色，溶液逐渐变蓝，铜丝逐渐变细、铁与硝酸反应：、铁与硝酸反应： 硝酸过量硝酸过量： Fe+4HNO3（稀）（稀）=Fe(NO3)3+2H2O+NO Fe+4H+NO3-=Fe3+2H

22、2O+NO 硝酸不足硝酸不足： 3Fe+8HNO3（稀）（稀）=3Fe(NO3)2+4H2O+2NO 3Fe+8H+2NO3-=3Fe2+4H2O+2NO 注：注： 金属与硝酸反应，一般先被氧化为高价硝酸盐，若金属与硝酸反应，一般先被氧化为高价硝酸盐，若金属过量且有变价时，将会把生成的高价盐还原为金属过量且有变价时，将会把生成的高价盐还原为低价盐金属与浓硝酸反应时，硝酸先放出低价盐金属与浓硝酸反应时，硝酸先放出NO2，随，随着水的生成，硝酸浓度减小，浓硝酸变成稀硝酸，着水的生成，硝酸浓度减小，浓硝酸变成稀硝酸，会放出会放出NO。与非金属反应：与非金属反应： C+4HNO3(浓浓)=CO2+4N

23、O2+2H2O 与还原性物质反应：与还原性物质反应： SO32-SO42-、Fe2+Fe3+、I-I2 （三）工业上制硝酸的原理（三）工业上制硝酸的原理1、N2+3H22NH32、4NH3+5O24NO+6H2O3、2NO+O2=2NO24、3NO2+H2O=2HNO3+NO五、酸雨及防治五、酸雨及防治（一）二氧化硫和氮氧化物的主要来源（一）二氧化硫和氮氧化物的主要来源1、二氧化硫的来源：、二氧化硫的来源： 煤、石油和某些金属矿物的燃烧或煤、石油和某些金属矿物的燃烧或冶炼冶炼 2、氮氧化物的来源：、氮氧化物的来源： 机动车排放的尾气机动车排放的尾气 （二）二氧化硫和氮氧化物的危害（二）二氧化硫

24、和氮氧化物的危害1、引起大气污染，直接危害人体健康，引起呼吸道、引起大气污染，直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡疾病，严重时会使人死亡2、形成酸雨：、形成酸雨：（1）酸雨的形成过程：）酸雨的形成过程：硫酸型酸雨的形成：硫酸型酸雨的形成： SO2 物等作用光照、烟尘中金属氧化SO3 OH2H2SO4 SO2 雨水H2SO3 2O空气中的H2SO4 硝酸型酸雨的形成：硝酸型酸雨的形成： 2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO（2）酸雨的）酸雨的pH值：值： 正常雨水由于溶解了二氧化碳，其正常雨水由于溶解了二氧化碳，其pH约为约为5.6，而酸雨的，而酸雨的pH小于小于5.6 （3）酸雨的危害：）酸雨的危害： 直接损伤农作物，破坏森林和草原，直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑使土壤、湖泊酸化，还会加速建筑物、桥梁、工业设备、运输工具和物、桥梁、工业设备、运输工具和电缆的腐蚀电缆的腐蚀 （三）二氧化硫和氮氧化物的防治（三）二氧化硫和氮氧化物的防治w二氧化硫和二氧化氮都是有用的化工原料，二氧化硫和二氧化氮都是有用的化工原料，在排放到大气中之前，必须进行适当处理，在排放到大气中之前，必须进行适当处理，防止有害物质污染大气，并充分利用原料防止有害物质污染大气，并充分利用原料