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1、.,第四章 非金属及其化合物,第四节 氮及其氧化物,教学目标,1.根据氮族元素在周期表的位置及结构特点，掌握该族元素的非金属性及其重要性质的递变规律，并和相邻的氧族、卤素进行比较。 2.理解氮分子结构特点，掌握氮气的性质和用途。 3.根据氨分子的结构特点，掌握氨的性质、制法、用途，掌握铵盐的特性和检验方法。 4.比较并掌握氮的两种重要氧化物NO和NO2的性质。 5.掌握硝酸的重要性质和用途，工业上氨的催化氧化法制硝酸的原理，了解硝酸工业尾气的吸收。,问题1：氮族元素的原子结构有什么特点？它们分别在周期表中的位置？,一、氮族元素非金属性递变规律及单质的物理性质的递变规律,问题2：氮族元素的非金属
2、性递变规律及单质的物理性质变化规律是怎样的？,2、氮族元素的非金属性递变规律及单质的物理性质变化规律,通 式 RH3,通 式 HRO3 或 H3RO4,电子式为 ，结构式为 ， 氮氮叁键的键能高达 ， 键能 ，分子结构 ，化学性质 。,物理性质,纯净的N2是一种无色无味的气体， 难溶于水，在空气中约占总体积的78%。,二、氮气,结构,N N,946kJmol1,大,稳定,不活泼,与活泼金属反应：N23Mg Mg3N2,常温下，N2的化学性质很 ，可代替稀有气体做 ，但在 、 、 、等条件下，N2能与 等发生化学反应。,与H2反应：N23H2 2NH3,化学性质,Mg3N26H2O3Mg（OH）
3、22NH3,不活泼,保护气,高温,放电,点燃,H2、O2、Mg,工业合成氨,猜想：N2可能有什么化学性质？,（1）氧化性：,（2）还原性：,【问题1】用化学方程式表示“雷雨发庄稼”的化学反应原理。,思考：工业如何制N2？它有什么重要用途？ 什么叫氮固定？,3、制法、用途与氮的固定,(4)氮的固定,将空气中游离的氮气转变为氮的化合物的方法，统称为氮的固定。,【途径】,生物固氮,自然固氮,豆科植物根瘤菌将N2转化为化合态氮,工业固氮,“雷雨发庄稼”,合成氨,分离空气制N2,自然固氮：自然界把游离态氮转化为化合态氮。 人工固氮：用人工的方法把游离态氮转化为化合态氮。,三、氮的重要氧化物NO、NO2,
4、无色，刺激性气味，难溶于水，有毒（机理同CO）,红棕色，刺激性气味，易溶 于水，有毒,（1）与O2反应： 2NO + O2 = 2NO2 无色变红棕色,（1）与H2O反应： 3NO2+H2O=2HNO3+ 2NO 红棕色褪去,（3）与碱溶液反应： NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O,思考：氮有哪些重要的氧化物？有什么重要的性质？,（3）转化成N2O4： 2NO2 = N2O4,（2）与水、O2反应： 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3,（2）与水、O2反应： 4NO2 + O2 +
5、2H2O = 4HNO3,氮的氧化物,无色,红棕色,无色,有毒,不溶,2NOO22NO2,生成 亚硝酸,3NO2H2O2HNO3NO,生成 硝酸,能,不溶,【小结】,（3）NO2是一种 色的 水且与水反应的气体， 强，能氧化SO2，能使湿润的KI淀粉试纸变蓝。,（2）NO是一种 色 水较强的 气 体，易被O2氧化成NO2。,（1）N2O3和N2O5分别是 和 的酸酐。,HNO2,HNO3,无,难溶于,还原性,红棕,易溶于,氧化性,科学探究,1.给你一试管NO2，要求尽可能多使NO2被水吸收,2.你的设计对工业上生产硝酸有何启示？,4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3,【例1】鉴别N
6、O2和溴蒸气,可选用的试剂是( ) A.淀粉碘化钾溶液 B.蒸馏水 C.NaOH溶液 D.AgNO3溶液,BD,下列说法正确的是 （ ） AC3N3(OH)3与HNCO为同一物质 BHNCO是一种很强的氧化剂 C1 molNO2在反应中转移的电子为4mol D反应中NO2是还原剂,C,【例3】NO分子因污染空气而臭名昭著。近年来，发现少量的NO在生物体内许多组织中存在，它有扩张血管、免疫、增强记忆的功能，而成为当前生命科学的研究热点。NO亦被称为“明星分子”，试回答下列问题： （1）NO对环境的危害在于 （填以下项目的编号） A. 破坏臭氧层 B. 高温下能使一些金属被氧化 C. 造成酸雨 D
7、. 与人体血红蛋白结合,（2）在含Cu+离子酶活化中心中，亚硝酸根离子可转化为NO，写出Cu+和亚硝根离子在酸性水溶液中反应的离子方程式 。,Cu+NO2+2H+=Cu2+NO+H2O,AC,（3）在常温下，将NO气体压缩到1.01107Pa，在一个体积固定的容器里加热到50。发现气体的压强迅速下降，压强降至略小于原压强2/3就不再改变，已知其中一种产物为N2O，写出上述变化的化学方程式。 （4）解释（3）中为什么最后的气体总压强小于原压强的2/3？,3NO=N2O+NO2,存在平衡2NO2 N2O4。,注意：通常“纯净”的NO2或N2O4并不纯，因为在常温、常压下能发生反应 2NO2 N2O
8、4 所以涉及NO2气体的颜色深浅、压强、密度等问题时要考虑此反应。,氮的氧化物溶于水的计算,NO2 溶于水：,NO2 和O2的混合气体溶于水：,V（NO2）:V（O2）,4:1，NO2过量，剩余气体为NO,4:1，O2过量，剩余气体为O2,4:1，恰好完全反应,3NO2H2O2HNO3NO,4NO2O22H2O4HNO3,NO和O2同时通入水中：,NO、NO2、O2三种混合气体通入水中：,V（NO）:V（O2）,4:3恰好完全反应,4:3 剩余NO,4:3剩余O2,4NO3O22H2O4HNO3,把NO2折算成NO的体积，再按进行计算,【例4】将盛有12mL NO2和O2 的混合气体的量筒倒立
9、于水槽中，充分反应后，还剩余2mL无色气体，则原混合气体中O2的体积是（） A1.2mL B2.4mL C3.6mL D4mL,AD,拓展：喷泉问题有关浓度的计算,【例5】相同状况下，在容积相同的三个烧瓶内分别充满干燥的NH3、HCl、NO2气体，然后按上述顺序分别用水作喷泉实验。实验结束后，烧瓶内三种溶液的物质的量浓度之比为 （ ） A3:3:2 B2:2:3 C1:1:1D无法比较,C,【例6】若用碱液吸收法处理尾气。将含有NO、NO2的废气通入NaOH溶液中，NO、NO2转化为NaNO3、NaNO2而被吸收，消除了污染。 2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O NONO22NaO
10、H=2NaNO2十H2O 下列气体中不可能完全被过量NaOH溶液吸收的是( ) A.1mol O2与4mol NO2 B.4mol NO与1mol NO2 C.1mol O2与4mol NO D.1mol NO与4mol NO2,B,条件： v(NO2) V(NO),练习1：(01上海理综21)金属加工后的废切削液中含25%的NaNO2，它是一种环境污染物。人们用NH4Cl溶液来处理此废切削液，使NaNO2转化为无毒物质。该反应分两步进行：第一步：NaNO2NH4ClNaClNH4NO2 第二步：NH4NO2 N22H2O 对第二步反应的叙述中正确的是 ( ) NH4NO2是氧化剂 NH4NO
11、2是还原剂 NH4NO2发生了分解反应只有氮元素的化合价发生了变化 NH4NO2既是氧化剂又是还原剂 A. B. C. D.,D,练习2：将一盛满等体积NO和NO2混合气体的试管，倒置于水槽中，片刻后水面上升的高度为试管容积的 A 2/3 B1/2C5/6D1/3,D,【例7】A、D金属单质，B在常温常压下为无色液体，G为不溶于水但可溶于酸的白色固体；I为无色气体且能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；L为无色气体，遇空气变为红棕色。,请回答：,（1）构成单质D的元素在元素周期表中 处于 周期 族。,四,VIII,（2）I物质的熔点、沸点反常的原因是 ， F物质的电子式为 ； 它们的晶体类型分别是 、
12、。 （3）写出下列反应的化学方程式： 。 。,I物质（NH3）分子之间存在着氢键的作用,分子晶体,离子晶体,Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3,氨氧化法制硝酸【工业制法】工业制法原料:NH3 ,水,空气. 设备:氧化炉,吸收塔. 硝酸的工业制法历史上曾用智利硝石（NaNO3 ）与浓硫酸共热制取。现改用氨氧化法制取，其法以氨和空气为原料，用PtRh合金网为催化剂在氧化炉中于 800进行氧化反应，生成的NO在冷却时与O2生NO2，NO2在吸收塔内用水吸收在过量空气中O2的作用下转化为硝酸，最高浓度可达50。制浓硝酸则把50HNO3与MgNO32或浓H2SO4蒸馏而得。,主要反应为： 4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 氧化炉中； 2NO + O2 = 2NO2 冷却器中； 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 吸收塔； 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 吸收塔。 从塔底流出的硝酸含量仅达50%, 不能直接用于军工,染料等工业, 必须将其制成98%以上的浓硝酸. 浓缩的方法主要是将稀硝酸与浓硫酸或硝酸镁混合后, 在较低温度下蒸馏而得到浓硝酸, 浓硫酸或硝酸镁在处理后再用.,
