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1、1、氮元素的存在,一、自然界中的氮元素,氮,无机化合物,有机化合物：,N2：大气的主要成分,蛋白质、氨基酸、尿素,游离态,化合态,酸：硝酸、亚硝酸,盐：铵盐、硝酸盐等,氨气,氧化物,二.氮气的物理性质,无色、无味、气体、密度比空气略小，难溶于水,原子结构示意图,易得3e-，表现较强的氧化性能失去5e-，表现还原性,三.氮气的化学性质,1.氮气跟氢气的反应（合成氨）,2.氮气跟某些金属的反应,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。,问题思考:,在新疆与青海交界处有一山谷，人称“魔鬼谷”。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，四季常青。这是为什么？,联想
2、质疑,闪电,1、闪电时空气中会发生哪些化学反应？,2、这些反应和生成的物质对人类的生产生活有什么影响？,3、通常说的“雷雨发庄稼”，有无道理呢？,N2+O2=2NO,放电或高温,2NO+O2=2NO2,3NO2+H2O=2HNO3+NO,CaCO3+2HNO3=Ca(NO3)2+H2O+CO2,（工业制硝酸）,（无色，难溶于水）,（红棕色，易溶于水）,3.氮气跟氧气的反应,四、氮的氧化物,、一氧化氮（NO）,1、物理性质,无色、无味、气态，有毒(同CO)密度比空气略大，难溶于水。,收集方法？,2、化学性质,还原性,2NO+O2=2NO2,6NO+4NH3=5N2+6H2O,氧化性,催化剂,一氧
3、化氮对人体的作用:1、扩张血管，降低血压 2、预防心脑血管、抑制癌细胞3、改善糖尿病及其并发症4、改善睡眠质量,科学视野1：信使分子NO,、二氧化氮（NO2）,1、物理性质,红棕色、刺激性气味、气态，有毒密度比空气大，易溶于水。,收集方法？,导致肺部病变出现哮喘、气管炎、肺气肿等疾病,2、化学性质,与水反应,3NO2+H2O=2HNO3+NO,N2O5,氧化性,6NO2+8NH3=7N2+12H2O,NO2+2I-+H2O=I2+NO+OH-,催化剂,自身结合反应,(1)通入水中，得无色溶液的是NO2，溶液为橙色的是溴蒸气；3NO2+H2O=2HNO3+NO,(2)通入硝酸银溶液中，无沉淀生成
4、的为NO2，产生浅黄色沉淀的是溴；Ag+Br-=AgBr,(3)通入CCl4中，CCl4为棕红色的是溴蒸气，无明显现象的是NO2,溴蒸气和NO2气体的鉴别,、氮的固定 P97,概念：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。,固氮类型,自然固氮,人工固氮,生物固氮:,高能固氮：,豆科植物的根瘤菌固氮,仿生固氮,合成氨：,1、下列反应不属于氮的固定的是（）,B.,N23Mg,Mg3N2,点燃,D.,C,练习,P92C2H8N2,科学探究 书P92 NO2溶于水实验,3NO2+H2O=HNO3+NO,将试管倒扣在水槽中,红棕色气体变为无色，液面上升到2/3,2KClO
5、3=2KCl+3O2,制取氧气,向试管中慢慢通入氧气,液体充满整个试管,2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO,3NO2+H2O=2HNO3+NO,2NO+O2=2NO2,3,2,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,（四）关于NO2、NO、O2混合气体溶于水的计算,2、NO和O2混合,叠加法：,1、NO2和O2混合,3NO2+H2O=2HNO3+NO,2,2NO+O2=2NO2,4NO2+O2+2H2O=4HNO3,一般NO2、NO、O2与H2O反应，可归纳成三种情况：,（2）NO和O2混合溶于水,（3）NO和NO2混合溶于水,（1）NO2和O2混合溶于水,4NO+3O2+
6、2H2O=4HNO3,4NO2+O2+2H2O=4HNO3,3NO2+H2O=2HNO3+NO,例1：将12mLNO2与O2混合气体被水充分 吸收后，发现剩余2mL气体，问:原混合气体体积各为多少？,讨论：（1）若剩余气体为O2，则4NO2+O2+2H2O=4HNO3 V4mL 1mL 5mL V 12-2=10mL,V=10 4/5=8mL,所以有O2（12-8）mL 4mL,（2）若剩余气体是NO，则3NO2+H2O=2HNO3+NO 2mL,6mL,4NO2+O2+2H2O=4HNO34mL 1mL4V V,4V+V+6=12V=1.2mL,所以有NO2：6+4 1.2=10.8mL,返
7、回,例2：在标况下，把一个50mL量筒装满水，倒置于水槽中，先通入10mLNO，然后通入20mLO2，问最后剩余气体为多少？,解：4NO+3O2+2H2O=4HNO3,4mL 3mL10mL x,现有氧气20mL,所以O2过量，应根据NO的体积计算，剩余氧气有12.5mL.,X=7.5mL,例3：将40mLNO和NO2的混合气体跟20mLO2同时通入装满水倒立于水槽中的量筒中，发现有5mL气体剩余，问原NO和NO2混合气体的体积组成情况？,1、若剩余气体为O2，则无NO和NO2剩余，设原有NO2体积为x，则NO的体积为（40-x）,3NO2+H2O=2HNO3+NO,3 1x,x/3,4NO+
8、3O2+2H2O=4HNO3 4 340-x+x/3(20-5),X=30mL VNO=10mL故原气体组成为：VNO2=30mL,2、若剩余气体为NO，无O2、NO2剩余 设原NO体积为y，则NO2体积为（40-y),3NO2+H2O=2HNO3+NO3 140-y,(40-y)/3,4NO+3O2+2H2O=4HNO34 3 20,y+(40-y)/3-5,y=27.5mL,则NO2体积为12.5mL,氨 气（NH3）,杭州市一制冷车间发生液氨泄漏,2012年6月25日凌晨，杭州市一制冷车间发生液氨泄漏事件，整个厂区是白茫茫的一片，方圆数百米，空气中弥漫着一股浓烈的刺鼻气味。厂区内寒气逼人
9、。,氨气有哪些物理性质？,（1）色，有气味的气体。,无,刺激性,（2）密度比空气。,小,（3）易液化，可用作 剂。,致冷,（4）极易溶于水。常温下，1体积水约能溶解 体积的氨。氨水的密度比水，且氨水浓度越大，其密度越。,700,小,小,一、物理性质,认识氨气,例1.用等体积的水稀释后，所得溶液中溶质的质量分数为()A.等于12.5%B.大于12.5%C.小于12.5%D.无法确定,若将氨水换成稀硫酸呢？,C,实验4-8,将烧杯中的水进入烧瓶，形成喷泉，且溶液变成红色。,氨气极易溶于水，且水溶液显碱性。,现象：,结论：,讨论1 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，使烧瓶内外
10、形成压强差，从而引发喷泉。b.烧瓶内气体易溶于溶液中，使烧瓶内外形成压强差，从而引发喷泉。,气体,液体,液体,例2.如图所示：烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b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出，则a、b可能是()A、a为NH3，b为饱和NaCl溶液B、a为CO2，b为浓NaOH溶液C、a为Cl2，b为饱和NaCl溶液D、a为Cl2，b为浓NaOH溶液,ABD,如果无胶头滴管，能否通过其它的实验操作方法来引发此实验？,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，迅速溶解引起气体压强急速减小，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
11、，使氨气遇冷收缩，压强减小，从而引发喷泉。,根据喷泉原理（压强差），在许多实验中会引起倒吸，设计几种防倒吸的装置？,a,b,-氨气的喷泉实验,演 示 实 验,收集的氨气不纯或较少收集氨气时烧瓶潮湿烧瓶装置气密性不好其他,喷泉实验失败的原因？,1.氨水中的分子和离子是？,一水合氨(大部分),(少量电离),注意,主要,1、氨气与水的反应：,4.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。（腐蚀金属，不能用金属容器）,2.液氨：氨分子，纯净物,例3、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，烧瓶内氨水的物质的量浓度为 多少？,若将氨气换为NO2呢？,例
12、4、1mol/L的氨水中，1mol指什么？是溶质 NH3吗？,2.氨气与酸的反应,NH3+HCl=NH4Cl（白烟）,NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）,2NH3+H2SO4=（NH4）2 SO4,用蘸浓氨水的玻璃棒与蘸浓盐酸的玻璃棒靠近，能观察到什么现象产生？为什么？,将上述浓盐酸换成浓硝酸or浓硫酸现象是否相同？为什么？,实质？,3.氨跟氧气的反应,4NH3+5O2（空气）=4NO+6H2O（单/双线桥）,催化剂,此外，氨气还能与氯气等强氧化剂反应。,8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl,2NH3+3CuO=3Cu+3H2O+N2,四、氨气的制取,10MPa30MPa,铁触媒,400
13、0C 5000C,(1)原理,(2)条件选择,（一）、工业制法,（二）、实验室制法,（1）原理：,铵盐+碱NH3,（2）装置：,固固加热制气装置（与O2同）,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3,（3）集气方法：,向下排空气法,（4）验满方法：,将湿润的红色石蕊试纸放于试管口（试纸变蓝）将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口（白烟）,（5）干燥方法：碱石灰,问：干燥时能否用浓H2SO4、P2O5或无水CaCl2?,1.结合氨的实验室制法回答：能否用直接加热NH4Cl的方法来制备NH3？,2.结合氨气的物理性质思考，多余的NH3在进行尾气吸收时，应采取什么样的装置？,高考理综（2
14、0分）制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置均已略去）。,（1）写出实验室制取氨气的化学方程式?,（2）收集氨气应用 法,要得到干燥 的氨气可选用_做干燥剂。,（3）用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发喷泉的操作是_,该实验的原理是_。,（4）如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。,例2：（05上海）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（）,BD,例4：（04天津）如图所示是实验室制取氨的装置和选用的试剂，其中正确的是（）,BD,氨气的制备1.浓氨水加热分解2.浓氨水和氧化钙反应3.浓氨水和碱石灰作用4.浓氨水和氢氧化钠固体反应5.铵盐和碱共热
15、,三、氨的用途：,氨的用途,致冷剂,化工原料,制氮肥铵盐,制硝酸,制纯碱,用途:,1、生产硝酸原理：,2、侯德榜制碱法：,NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4Cl+NaHCO3,铵 盐,（一）铵盐的定义,NH4Cl晶体是由NH4+（铵根离子）和Cl-（酸根离子）构成，像这样由铵根离子和酸根离子构成的化合物叫做铵盐。,1、物理性质：,b、铵盐都是晶体,a、铵盐都易溶解于水,NH3+H+=NH4+,（二）铵盐的形成及性质,故事设疑？,有一位农民看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受了潮，就在太阳底下晒，等他下午去取时，发现少了许多，是谁偷了他的氮肥？,2、铵盐的化学性质,（1）铵盐受热易分解,NH4C
16、l=NH3+HCl,NH4HCO3=NH3+CO2+H2O,NH4NO3=N2O+2H2O,2NH4NO3=4H2O+2N2+O2,(NH4)2CO3=2NH3+CO2+H2O,非氧化还原反应,如果是固体NaCl中混有了NH4Cl杂质该如何除去？,思考1：,（2）铵盐与碱反应,NH4Cl+NaOH=NaCl+H2O+NH3,(NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O+2NH3,反应实质：NH4+OH=NH3+H2O,NH4HCO3,注意：铵盐与强碱反应的 离子方程式,固态反应 无离子方程式,浓溶液：不加热 NH4+OH=NH3+H2O,稀溶液溶液：不加热 NH4+OH=NH3H2O
17、,稀溶液溶液：加热 NH4+OH=NH3+H2O,（3）大家讨论如何检验某无色晶体是不是铵盐或者如何证明某溶液中是否存在NH4+？,将待检验的物质配成溶液，取少量(待测液)置于试管中，滴加NaOH溶液，振荡，给试管加热，同时用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验，若试纸变蓝，则说明原溶液为铵盐。,（4）氮肥的种类：,硝态化肥：硝酸盐,尿素（CO(NH2)2）,应 用,铵态氮肥在施用时，要注意什么？,低温，深施盖土，不能和碱性物质混用,典例1.下列不属于铵盐的共同性质的是()A.易溶于水B.与苛性钠共热产生NH3C.都是晶体D.受热分解都产生NH3,D,典例3.某混合气体可能含有H2、CO、CO2、H
18、Cl、NH3和水蒸气中的两种或多种，当混合气体依次通过：澄清石灰水（无浑浊现象）Ba(OH)2溶液（出现白色沉淀）浓硫酸（无明显变化）灼热的氧化铜（变红）无水硫酸铜（变蓝）。则可以判断混合气体中（）A.一定没有CO2，肯定有H2B.一定有H2、CO2和HClC.一定有CO、CO2和水蒸气D.可能有CO2、NH3和水蒸气,B,天才还是魔鬼？,哈伯（F.Haber 18681934）,他因攻克氨的合成这一世界难题，将无数人从饥饿的死亡线上拯救出来；他也因发明大量化学武器并用于战争，使无数人伤残致死；他是诺贝尔化学奖得主受人尊敬，他也是战争魔鬼遭人唾骂。,一、硝酸物理性质,（1）纯HNO3是 色、易
19、,有 气味 的液体.,挥发,刺激性,无,（2）能与水任意比互溶.,常用浓硝酸质量分数为69。,质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”。,（3）纯HNO3的沸点是83,密度为1.5027g/cm3。,硝酸,二、硝酸化学性质,1.酸的通性,注意：稀硝酸遇石蕊只变红，但浓硝酸遇石蕊先变红后褪色,2.不稳定性,注意：硝酸要放在棕色试剂瓶中避光，低温保存,纯净的硝酸是无色的，但放久了之后通常显棕黄色,演示实验,Cu与稀HNO3反应：现象：结论：,铜可与稀硝酸反应，并生成Cu(NO3)2和NO,铜片逐渐溶解，生成红棕色气体，溶液变成蓝色,铜片逐渐溶解，生成无色气体在瓶口变红棕，溶液变成蓝色,Cu与浓HN
20、O3反应：现象：结论：,铜可与浓硝酸反应，并生成Cu(NO3)2和NO2,二、硝酸化学性质,3.强氧化性,（1）与金属反应,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,注意：硝酸与除铂、金以外的所有金属反应；不活泼金属与硝酸反应，硝酸被还原为NO2或NO；活泼金属与硝酸反应，硝酸的还原产物很复杂。,硝酸5价的氮得电子，被还原成较低价的氮,NO2 HNO2 NO N2O N2 NH3,+4,+3,+2,+1,0,-3,二、硝酸化学性质,3.强氧化性,（1）与金属反应,注意：硝酸的浓度越高氧化性越强,常温下铁铝遇浓硝
21、酸浓硫酸钝化,练习1：除去镀在铝表面的铜可选用（）A.稀硝酸 B.浓硝酸 C.浓硫酸 D.浓盐酸,B,练习：,在浓硝酸中放入铜片：（1）开始时反应的化学方程式_实验现象:_。,Cu+4HNO3(浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,(2)若铜有剩余,则反应将要结束时的化学反应方程式 _,Cu逐渐溶解，溶液变蓝，有红棕色气体逸出。,3Cu+8HNO3(稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,（3）待反应停止后，再加入少量稀H2SO4，这时铜片上又有气体产生的原因（用离子方程式表示）_,3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O,硝酸与铁的反应,1.把7.2g铁粉投入40mL某
22、HNO3溶液中,充分反应后剩余固体1.6g,产生NO的混合气体0.08mol。则原HNO3溶液的物质的量浓度为()A.3.5mol/L B.4.5mol/LC.7.0mol/L D.9.0mol/L,3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O(Fe多),Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O(Fe少),C,2.把7.2g铁粉投入40mL某HNO3溶液中,充分反应后剩余固体1.6g,产生NO2和NO的混合气体0.08mol。若不考虑N2O4的存在,则原HNO3溶液的物质的量浓度()A.3.5mol/L B.4.5mol/L C.7.0mol/L D.9.0m
23、ol/L,C,二、硝酸化学性质,3.强氧化性,（2）与非金属反应,（3）与其它还原性物质反应,如H2S,HBr，HI，Fe2+,SO32-等,练习3：,往浅绿色Fe(NO3)2溶液中逐滴加入稀盐酸溶液的颜色变化是：（）,A、颜色变浅 B、逐渐加深 C、变为棕黄色 D、没有改变,C,练习4：,取三张蓝色石蕊 试纸放在玻璃片上，然后按顺序滴加69%的硝酸，98.3%的硫酸,和新制的氯水，三张试纸最后呈现的颜色为：（）,A、白 红 白 B、红 黑 红 C、红 红 红 D、白 黑 白,D,丙,消耗硝酸少，不污染环境,练习5：,玻尔是丹麦著名的物理学家，曾获得诺贝尔奖。第二次世界大战期间,由于德军即将占
24、领丹麦,玻尔被迫要离开自己的祖国。他坚信以后一定能再返祖国,决定把心爱的诺贝尔奖章留下。为了不使奖章落入德军手中,他将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中，然后将它放在柜面上。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。这是一个多么聪明的办法啊！,玻尔巧藏诺贝尔金质奖章,那么波尔是用什么溶解金制的奖章呢？,有关硝酸计算专题,例1：若将25.6g Cu跟一定量的浓HNO3反应，Cu耗完时，共产生气体11.2L(标况)，则所消耗的HNO3的物质的量是_，所得气体的物质的量分别为_.,1.3mol,NO:0.15mol NO2:0.35mol,计算工具一：原子守恒法,所以参加反应的总n硝酸=an(M)+n(NOX),
