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1、生产生活中的含氮化合物生产生活中的含氮化合物第二单元第二单元厦大附中常宗艳2010 3 9猜猜看猜猜看： 美丽的闪电除了给我们带美丽的闪电除了给我们带来的视觉和听觉上的冲击，来的视觉和听觉上的冲击，还带来了什么？还带来了什么？丰收的田野丰收的田野与与快乐的农民快乐的农民丰收在望的田野丰收在望的田野一场雷雨一场肥一场雷雨一场肥(一一)氮的存在氮的存在1.大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中-体积分数占体积分数占78% ; 质量分数占质量分数占75%(二二)氮气的物性氮气的物性 无色无味无色无味的气体的气体, 难溶于水难溶于水密度比空气略小密度比空气略小(与
2、空与空气密度相近，气密度相近，只能用排水法收集只能用排水法收集N2) 看了刚才的图片后，我们知道在闪电的作用下氮看了刚才的图片后，我们知道在闪电的作用下氮气和氧气可以发生反应从而得到氮的化合物，因此气和氧气可以发生反应从而得到氮的化合物，因此农村中有一句俗话：农村中有一句俗话：“雷雨发庄稼雷雨发庄稼”。那么在电闪。那么在电闪雷鸣的条件下空气中游离的氮气是怎样变为化合态雷鸣的条件下空气中游离的氮气是怎样变为化合态氮的呢？氮的呢？氮的固定固氮作用：游离态氮转变为化合态的氮的方法。（1）人工固氮：）人工固氮：N2 + H2 NH3（2）自然固氮：）自然固氮： N2 + O2 （3） 生物固氮：生物固
3、氮： 生物固氮生物固氮根瘤菌根瘤菌与大豆、蚕与大豆、蚕豆等豆科植豆等豆科植物共生的根物共生的根瘤菌中存在瘤菌中存在固氮酶，能固氮酶，能在常温常压在常温常压下把空气中下把空气中的氮气转变的氮气转变为氨。为氨。 思考讨论思考讨论: :雷雨又是如何将空气中氮气生成肥料的,它的成分是什么 ？ 雷雨与肥料雷雨与肥料肥料的种类肥料的种类空气的成分空气的成分转化的途径转化的途径自然界的固氮自然界的固氮放电放电N2NONO2HNO3NO3盐盐O2水水矿物质矿物质O2雷雨天氮的循环雷雨天氮的循环:相关反应相关反应: N N2 2 + O + O2 2 2NO ( 2NO (无色无色) ) 放电放电 2NO +
4、O2NO + O2 2 = 2NO = 2NO2 2 ( (红棕色红棕色) ) 3NO3NO2 2 + H + H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3 + NO + NO NO：无色无色、无味气味的、无味气味的难溶于水难溶于水的有毒气的有毒气体体,极易和氧气反应。极易和氧气反应。 NO2：红棕色红棕色、有刺激性气味的、有刺激性气味的易溶于水易溶于水的有毒气体的有毒气体 NO和和NO2的转化的转化3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO （工业制硝酸）工业制硝酸）2NO + O2 = 2NO2 N2 + O2 = 2NO放电或高温放电或高温（无色，难溶于水）（无色，难溶于水） 红棕
5、色，易溶于水红棕色，易溶于水N23H2高温、高压高温、高压催化剂催化剂2NH31、与氢气反应、与氢气反应2、与活泼金属反应、与活泼金属反应 氮气除了可以在放电条件下和氧气发生反应外，氮气除了可以在放电条件下和氧气发生反应外，在一定条件下还可以和氢气、在一定条件下还可以和氢气、MgMg等发生反应等发生反应工业合成氨工业合成氨（合成氨反应）（合成氨反应）N2 + 3Mg = Mg3N2点燃点燃氮氧化物对环境的污染与防治氮氧化物对环境的污染与防治氮氧化物对环境的污染氮氧化物对环境的污染（1 1）酸雨）酸雨（3 3）光化学烟雾光化学烟雾 臭氧臭氧+ +碳氢化合物碳氢化合物光化学烟雾（2 2）对臭氧层的
6、破坏对臭氧层的破坏硝酸型酸雨硝酸型酸雨城城市市中中的的光光化化学学烟烟雾雾污污染染现学现用NONONONO只能排水法，只能排水法，只能排水法，只能排水法，NONONONO2 2 2 2只能向上排气法，只能向上排气法，只能向上排气法，只能向上排气法，1 1 1 1、如何收集如何收集NONO和和NONO2 2 气体？能否颠倒过来？气体？能否颠倒过来？2 2、如何除去、如何除去NONO中中NONO2 2 ？混合气通过水洗混合气通过水洗混合气通过水洗混合气通过水洗若用排空气法收集则得到若用排空气法收集则得到NO2 2； 若用排水法收集则得到若用排水法收集则得到NO思思 考考现现给给你你一一试试管管二二
7、氧氧化化氮氮，将将其其倒倒置置于于水水槽槽中中，问试管内会有什么变化？问试管内会有什么变化？红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的2/32/3，无色气体充满试管的无色气体充满试管的 1/31/3（上部）（上部）3NO2+H2O=2HNO3+NO 在新疆和青海交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后，在新疆和青海交界处有一狭长山谷，每当牧民和牲畜进入后， 风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣，狂风大作，人畜往往遭雷击风和日丽的晴天顷刻间电闪雷鸣，狂风大作，人畜往往遭雷击 倒下。奇怪的是这里的牧草茂盛，四季常青，被当地牧民称为倒下。奇怪的是这里的牧草茂盛，四季
8、常青，被当地牧民称为“魔鬼谷魔鬼谷”。你能用化学方程式及必要的文字叙述解释。你能用化学方程式及必要的文字叙述解释“魔鬼魔鬼谷谷”牧草茂盛、四季常青的原因吗牧草茂盛、四季常青的原因吗? ?3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO232+）4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 关于关于NONO2 2、NONO、O O2 2混合气体溶于水的计算混合气体溶于水的计算1、NO和和O2混合混合叠加法：叠加法：2、NO2和和O2混合混合3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO22NO + O2 = 2NO2+）4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO
9、3 一般一般NO2、NO、O2与与H2O反应，可归纳成四反应，可归纳成四种情况：种情况：（4）NO、NO2、O2三种混合溶于水三种混合溶于水（1）NO和和O2混合溶于水混合溶于水（3）NO和和NO2混合溶于水混合溶于水（2）NO2和和O2混合溶于水混合溶于水4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NONO+NO2+O2+H2O=2HNO3例例1：将：将12mLNO2与与O2混合气体被水充分混合气体被水充分 吸收后，发现剩余吸收后，发现剩余2mL气体气体 ，问，问 原混合气体体积各为多少？原混合
10、气体体积各为多少？讨论：讨论：（1）若剩余气体为）若剩余气体为O2，则则4NO2 + O2+2H2O=4HNO3 V4mL 1mL 5mL x 12-2=10mL X=4 10/5=8mL所以有所以有O2 （12-8）mL 4mL（2）若剩余气体是）若剩余气体是NO，则则3NO2+H2O=2HNO3+NO 2mL6mL4NO2+O2+2H2O=4HNO34mL 1mL4x xx+(4x+6)=12X=1.2mL所以有所以有NO2：6+4 1.2=10.8mL返回返回例例4 、 将体积为将体积为10mL10mL的试管倒置于盛水的水槽中，先向试管中的试管倒置于盛水的水槽中，先向试管中注入一定量的注
11、入一定量的NONO，再通入再通入O O2 2，两种气体共为两种气体共为10mL10mL，水面逐渐上升，水面逐渐上升，至余至余3mL3mL气体时为止。求原混合气体中气体时为止。求原混合气体中NONO和和O O2 2各多少毫升？各多少毫升？ 根据根据 刚才的分析可以知道，在不知道具体哪个多的情况刚才的分析可以知道，在不知道具体哪个多的情况下有气体剩余，则剩余气体可能是下有气体剩余，则剩余气体可能是NO；也可能是；也可能是O2解解（1 1）若剩余气体若剩余气体为NONO则氧气完全反氧气完全反应，设氧气的体氧气的体积为x x 4NO + 3O 4NO + 3O 4NO + 3O 4NO + 3O2 2
12、 2 2 + 2H + 2H + 2H + 2H2 2 2 2O = 4HNOO = 4HNOO = 4HNOO = 4HNO3 3 3 3 4 3 4 3x4x/34x/3+ x = 4x/3+ x = （10-310-3）=7mL=7mL x=3mL V(NO)=7mL x=3mL V(NO)=7mL（2 2）若剩余气体若剩余气体为O2,O2,则NONO完全反完全反应，设NONO的体的体积为y y 4NO + 3O 4NO + 3O 4NO + 3O 4NO + 3O2 2 2 2 + 2H + 2H + 2H + 2H2 2 2 2O = 4HNOO = 4HNOO = 4HNOO =
13、4HNO3 3 3 3 4 3 4 33y/4yy+ 3y/4 =y+ 3y/4 =（10-310-3）=7mL=7mL y=4mL V(O2)=6mL y=4mL V(O2)=6mL例例3：将：将40mLNO和和NO2的混合气体跟的混合气体跟20mLO2同时通入装满水倒立于水槽中的同时通入装满水倒立于水槽中的量筒中，发现有量筒中，发现有5mL气体剩余，问原气体剩余，问原NO和和NO2混合气体的体积组成是什么？混合气体的体积组成是什么？1、若剩余气体为、若剩余气体为O2，则无则无NO和和NO2剩余，剩余， 设原有设原有NO2体积为体积为x， 则则NO的体积为（的体积为（40-x）3NO2+H2O=2HNO3+NO3 1x x/3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4 340-x+x/340-x+x/3 (20-5) X=30mL VNO=10mL故原故原气体组成为：气体组成为：VNO2=30mL2、若剩余气体为、若剩余气体为NO，无，无O2、NO2剩余剩余 设原设原NO体积为体积为y，则，则NO2体积为（体积为（40-y)3NO2+H2O=2HNO3+NO3 140-y(40-y)/34NO+3O2+2H2O=4HNO34 3 20y+(40-y)/3-5y=27.5mL,则则NO2体积为体积为12.5mL
