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氮及其化合物
化学2 第五章 第2节
一、氮气
1、物理性质
无色、无味
熔点、沸点很低(m.p. 210℃ b.p. 196℃)
密度略小于空气(ρ=1.25g·L 1)
难溶于水(1:0.02)
2、原子结构
电 子 式
常见价态
3 0 +1 +2 +3 +4 +5
N2
5
+7
2
3、单质分子
结 构 式
N≡N
N N
··
··
··
·
·
·
·
N元素非金属性很强，
单质N2性质却不活泼，why？
“潜水病”知多少？
一、氮气
4、化学性质
N2 + O2 ==== 2NO
放电
N2 + 3Mg ==== Mg3N2
点燃
性质稳定，反应条件苛刻
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
高温 高压
既有氧化性，又有还原性
气态氢化物稳定性有何变化规律？
NH3____H2O____HF，HI____HBr____HCl____HF
氮气能否助燃？
氮气与氧气能否共存、会否反应？
放电之初无明显现象，后来变红棕色，why？
二、氮氧化物
1、物理性质
NO NO2
无色气体 红棕色气体
难溶于水 易液化、易溶于水
氮氧化物包括多种化合物，如N2O、NO、NO2、N2O4、N2O3和N2O5等。
除NO2以外，其他氮氧化物均不稳定，遇光、湿或热变成NO2及NO。因此，职业环境中接触的是几种气体混合物常称为硝气，主要为NO2和NO。
NO为无色气体，分子量30.01，熔点-163.6℃，沸点-151.5℃。溶于乙醇、二硫化碳，难溶于水和硫酸。水中溶解度4.7%(20℃)？
NO2为红棕色刺鼻气体，分子量46.01，熔点-11.2℃，沸点21.2℃，溶于碱、二硫化碳和氯仿，可溶于水。在21.1℃以下时呈深红棕(暗褐)色液体。
加压降温容易液化为N2O4，在-11℃以下时为无色固体。
一、氮气
4、化学性质
N2 + O2 ==== 2NO
放电
N2 + 3Mg ==== Mg3N2
点燃
性质稳定，反应条件苛刻
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
高温 高压
N2 + O2 ==== 2NO
高温
2NO + O2 ==== 2NO2
既有氧化性，又有还原性
气态氢化物稳定性有何变化规律？
NH3____H2O____HF，HI____HBr____HCl____HF
氮气能否助燃？
氮气与氧气能否共存、会否反应？
为何不写成N2 + O2 ==== 2NO2？
生活中N2与O2的化合反应会在哪里发生？
放电之初无明显现象，后来变红棕色，why？
二、氮氧化物
1、物理性质
NO NO2
无色 红棕色
难溶于水 易溶于水
2、化学性质
2NO + O2 ==== 2NO2
3NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO
NO2溶于水是否发生反应？
反应实质
2NO2 + H2O ==== HNO3 + HNO2
3HNO2 ==== HNO3 + 2NO↑ + H2O
NO2有毒，如何处理废气中的NO2？
2NO2 + 2NaOH ==== NaNO3 + NaNO2 + H2O
NO2混有NO，又该如何处理？
NO2 + NO + 2NaOH ==== 2NaNO2 + H2O
二、氮氧化物
2、化学性质
2NO + O2 ==== 2NO2
3NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO
NO2溶于水制硝酸如何提高转化率？
4NO2 + O2 + 2H2O ==== 4HNO3
NO完全转化成硝酸，O2需多少？
4NO + 3O2 + 2H2O ==== 4HNO3
内燃机高温高压条件下产生有毒尾气NO、CO如何消除污染？
2NO + 2CO ==== N2 + 2CO2
催化剂
工业上还可用氨气“脱硝”
6NO2 + 8NH3==== 7N2 + 12H2O
6NO + 4NH3==== 5N2 + 6H2O
如何鉴别均为红棕色的NO2和Br2？
多款长征火箭推进剂为N2H4和N2O4
N2O4 + 2N2H4==== 3N2 + 4H2O
NO2 + 2I + ==== NO + I2 +
等体积的NO2和NH3 6:8反应，为何最终气体无色？
三、氨气
1、物理性质
无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小。极易溶于水。
很容易液化，液化时放热。
液氨气化时吸收大量的热，使周围温度急剧降低。
2、分 子 式
三角锥形
3、化学性质
空调制冷原理知多少？
NH3
空间构型
NH3能以体积比1:700
溶于水，why？
NH3 + H2O NH3·H2O
NH3溶于水使酚酞变红，why？
NH3·H2O NH4+ + OH
NH3是否属于弱碱？
NH3是否电解质？
三、氨气
3、化学性质
蘸有浓盐酸与浓氨水的玻璃棒靠近时出现大量白烟，why？
⑴与酸：
NH3 + HCl==== NH4Cl (氯铵)
NH3 + HNO3==== NH4NO3 (硝铵)
2NH3 + H2SO4==== (NH4)2SO4 (硫铵)
H2S可在O2中燃烧生成S或SO2，
CH4也会因O2用量生成C、CO、CO2，
NH3呢？
4NH3 + 5O2 ==== 4NO + 6H2O
催化剂
△
⑵与(氧化性)单质：
4NH3 + 3O2 ==== 2N2 + 6H2O
点燃
NH3在催化剂(Pt-Rh合金/Fe2O3/Cr2O3)存在时可与O2反应生成红棕色气体。
NH3也可在纯氧中燃烧生成稳定物质。
用浓氨水检验输送氯气管道是否泄漏，冒白烟处即泄漏点。
2NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6HCl
8NH3 + 3Cl2 ==== N2 + 6NH4Cl
烟环位置 说明什么问题？
三、氨气
3、化学性质
⑶与氧化物：
2NH3 + 3CuO ==== 3Cu + N2 + 3H2O
△
⑵与(还原性)单质：
将NH3通过灼热的CuO，黑色固体变亮红色，生成小水珠，排出气体无色。
8NH3 + 6NO2==== 7N2 + 12H2O
4NH3 + 6NO==== 5N2 + 6H2O
金属Na可与H2O剧烈反应生成H2。
金属Na与液氨也能发生类似反应。
2NH3 + 2Na==== 2NaNH2 + H2↑
2H2O + 2Na==== 2NaOH + H2↑
2NH3 NH4+ + NH2
2H2O H3O+ + OH
四、铵盐
1、物理性质
绝大多数铵盐均为易溶于水的白色固体。
氯化铵受热时从试管底部转移到试管中上部，是物理变化(升华)吗？
NH4Cl ==== NH3↑ + HCl ↑
△
2、化学性质
⑴受热易分解
碳铵受潮后可否在阳光下暴晒？
NH4HCO3 ==== NH3↑ + H2O + CO2 ↑
△
2020年黎巴嫩贝鲁特港爆炸事故
NH4NO3 ==== NH3↑ + HNO3
110℃
NH4NO3 ==== N2O↑ + 2H2O
190℃
2NH4NO3 ==== 2N2↑ + O2↑ + 4H2O
230℃
4NH4NO3 ==== 3N2↑ + NO2↑ + 8H2O
400℃
5NH4NO3 ==== 4N2↑ + 2HNO3 + 9H2O
？℃
四、铵盐
2、化学性质
NH4Cl + NaOH==== NaCl + NH3·H2O
⑵与碱反应
如何用一种试剂鉴别？
NaCl、NH4Cl、Na2SO4、(NH4)2SO4
NH4HCO3 + 2NaOH ==== Na2CO3 + NH3↑ + H2O
NH4Cl + NaOH(浓) ==== NaCl + NH3↑+ H2O
△
铵盐溶液加碱，NH3必大量逸出？
(NH4)2SO4 + Ba(OH)2 ==== BaSO4↓+ 2NH3↑+ 2H2O
△
NH4HCO3与NaOH反应孰先孰后？
五、氨气的实验室制法
⑴与碱反应
如何制NH3？化学方法？物理方法？
溶液体系如何设计方案？
⑵氨水分解
NaOH可否？
棉花何用？
NH4+ + OH ==== NH3·H2O
NH4Cl + NaOH(浓) ==== NaCl + NH3↑+ H2O
△
NH3 + H2O NH3·H2O
NH3·H2O ==== NH3↑+ H2O
△
合适否？
2NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) ==== CaCl2 + 2NH3↑+ 2H2O
△
⑶氨气干燥
氨水分解装置如何设计？
浓氨水滴入生石灰妙处几何？
NH3·H2O ==== NH3↑+ H2O
CaO
能否加药不加热？
各种制法都有水蒸气，如何干燥？
碱石灰、生石灰
浓硫酸、P2O5
如何验满？
可用：
不可：
CaCl2
五、氨气的实验室制法
六、铵根离子的检验
检验操作的一般流程：取样、操作、现象、结论
如何检验样品中是否含有铵根离子(NH4+)？
取少量待测液于试管中//取少量待测固体样品于试管中，加水溶解
…滴加稀NaOH溶液, 若试管口处湿润的红色石蕊试纸变蓝,证明是NH3,说明…
CO(NH2)2
…滴加适量浓NaOH溶液， 加热，若试管口处湿润的红色石蕊试纸不变蓝，说明样品中一定没有NH4+
…滴加足量浓NaOH溶液， 加热，若试管口处湿润的蓝色石蕊试纸变红，说明样品中一定有NH4+
NH4+ + OH ==== NH3·H2O
NH4+ + OH (浓) ==== NH3↑+ H2O
△
(NH4)2Fe(SO4)2、NH4Fe(SO4)2等Mn+与NH4+混合液溶液中先沉淀后生氨
…滴加足量浓NaOH溶液， 加热，若试管口处湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明样品中一定有NH4+
七、硝酸
1、物理性质
纯硝酸是无色、易挥发(b.p.83℃)、有刺激性气味的液体(m.p. 42℃)，密度1.5027g·cm 3，与水以任意比例互溶。
市售浓硝酸质量分数大约69%(相当于15mol·L 1)，密度约1.4g·cm 3。
2、化学性质
98%以上的浓硝酸在空气中会产生“发烟”现象又被称为“发烟硝酸”。
why？
⑴酸的通性：
指示剂、Mg、CuO、Ca(OH)2、
NH3·H2O、K2CO3、NaHCO3…
实验室浓硝酸应如何存放？
⑵不稳定性：
市售浓硝酸为何常呈黄色？
4HNO3 ==== 4NO2↑ + O2 ↑ + 2H2O
△
4HNO3 ==== 4NO2↑ + O2 ↑ + 2H2O
光照
工厂供浓硝酸就用无色瓶装。why？
七、硝酸
2、化学性质
常温下Cu与浓硫酸能否反应？
⑶强氧化性：
Ag + 2HNO3(浓) ==== AgNO3 + NO2↑+ H2O
浓硝酸呢？稀硝酸呢？说明什么？
3Cu + 8HNO3(稀) ==== 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
常温下片状Fe、Al与浓硝酸能否持续反应？
Fe、Al常温下遇HNO3钝化，加热时剧烈反应
Fe + 6HNO3(浓) ==== Fe(NO3)3 + 3NO2↑+ 3H2O
Cu + 4HNO3(浓) ==== Cu(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O
3Ag + 4HNO3(稀) ==== 3AgNO3 + NO↑+ 2H2O
Fe + 4HNO3(稀) ==== Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O
3Fe + 8HNO3(稀) ==== 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
Fe与硝酸反应是否可能生成亚铁离子？
Fe2+与NO3 能否大量共存？
3Fe2+ + 4H+ + NO3 ==== 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
过量
七、硝酸
⑶强氧化性：
金属与硝酸反应能否生成H2？
还原产物N元素价态随HNO3浓度减小而降低
Zn + 4HNO3(浓)==== Zn(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O
c(HNO3)≈12~16mol·L 1，还原产物以NO2为主
3Zn + 8HNO3(稀)==== 3Zn(NO3)2+ 2NO↑+ 4H2O
c(HNO3)≈6~8mol·L 1，还原产物以NO为主
4Zn + 10HNO3(很稀)==== 4Zn(NO3)2+ N2O↑+ 5H2O
c(HNO3)≈2mol·L 1，还原产物以N2O为主
4Zn + 10HNO3(极稀)==== 4Zn(NO3)2+ NH4NO3 + 3H2O
c(HNO3)<2mol·L 1，还原产物以NH4+为主
HNO3还原产物N价态变化规律？
1~2%的HNO3与极活泼金属反应，有H2生成。
2、化学性质
Zn与一定浓度HNO3反应，若还原产物唯一，消耗
Zn与HNO3物质的量之比为2:5，还原产物可能为( )
A.NO2 B.NO C.N2O D.N2 E.NH4NO3 F.H2
浓HNO3与浓HCl以体积比1:3混合形成“王水”，可溶解Au、Pt
七、硝酸
Au、Pt与HNO3能否反应？
2、化学性质
⑶强氧化性：
Au + HNO3 + 4HCl ==== HAuCl4 + NO↑ + 2H2O
3Pt + 4HNO3 + 18HCl ==== 3H2PtCl6 + 4NO↑ + 8H2O
C + 4HNO3(浓) ==== CO2↑ + 4NO2↑+ 2H2O
△
灼热的木炭能与浓硫酸反应，浓硝酸呢？
硫黄呢？
S + 6HNO3(浓) ==== H2SO4 + 6NO2↑+ 2H2O
△
S + 6HNO3(浓) ==== SO2↑ + 6NO2↑+ 3H2O
△
八、硝酸盐
Cu(NO3)2受热分解产生的气体能使带火星木条复燃，阿土同学认为这一现象说明NO2能够助燃，阿豆同学则认为反应中有O2生成，不能说明是NO2助燃。？你站谁？
1、物理性质
多数硝酸盐是无色、易溶于水的晶体
2、化学性质
2KNO3 ==== 2KNO2 + O2 ↑
△
2Cu(NO3)2 ==== 2CuO + 4NO2↑ + O2 ↑
△
2AgNO3 ==== 2Ag + 2NO2↑ + O2 ↑
△
九、氮的固定
将大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程。
1、自然固氮
雷电固氮
植物固氮
2、人工固氮
合成氨
十、酸雨及防治
1、酸雨的定义
2、酸雨的防治
pH小于5.6的降水
酸雨就是pH小于7的降水？
石灰石-石膏法、氨水法……
超导体
零电阻和抗磁性
楞次定律

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