氮及其化合物 考纲导学第第1313讲讲 │ 氮的氧化物硝酸考纲要求命题预测1.了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质及应用2.了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响1.氮的氧化物及其对环境的污染该部分知识的考查通常是作为选择支出现，若在非选择题中则是热化学反应、化学平衡等的命题着力点，难度较大2.硝酸的强氧化性考查的角度较多，是离子共存题中的隐含条件、技巧计算以及硝酸与金属反应设计探究性实验的载体，难度较大 1、氮元素的存在一、自然界中的氮元素氮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、硝酸盐等氨氧化物 2、自然界中的氮循环、自然界中的氮循环氮元素分布在地球的大气圈、岩石圈和生物圈中 大气中N2NO3-NH3尿素及动植物遗体NO3-土壤中的微生物氮素化肥氮在自然界中的循环 氮在自然界中的循环氮在自然界中的循环豆科植物硝酸盐植物氨基酸蛋白质动物动物蛋白（尸体）氮气+氧气氮的氧化物水硝酸氮气氮气氨各种氮肥、硝酸微生物雷电 3、氮的固定、氮的固定概念：使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4、固氮类型氮的固定自然固氮人工固氮生物固氮:高能固氮：N2 + O2 == 2NO放电豆科植物的根瘤菌固氮仿生固氮合成氨：N2 + 3H2 2NH3高温、高压催化剂 二、氮气的结构、性质及用途1、原子结构易得3个电子，较活泼的非金属最高+5价,最低-3价2、分子结构化学式电子式结构式NNN2??????????NN直线型 3、物理性质氮气是一种无色、无味、难溶于水、密度比空气略小的气体4、化学性质(三键键能大,化学性质不活泼)1）与O2的反应(还原性)N2 + O2 == 2NO放电（雷电固氮）0+22NO + O2 = 2NO2无色红棕色3NO2+H2O== 2HNO3+NO+4+5+2（雷雨发庄稼） 2）与H2的反应(氧化性)N2 + 3H2 2NH3高温、高压催化剂△H＜0，合成氨（人工固氮）3）与活泼金属的反应(氧化性)N2 + 3Mg== Mg3N2点燃Mg3N2遇水立即反应生成NH3Mg3N2 + 6H2O ==3Mg(OH)2↓+NH3↑0-3（只能在干态存在）Mg3N2是离子化合物 Mg3N2与酸反应生成两种盐Mg3N2 + 8HCl==3MgCl2+2NH4Cl5、氮气的制取1）工业上：分离空气法利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低降温、加压蒸馏空气----------液化空气--------氮气先挥发（氧气随后挥发） NH4NO2==N2↑+2H2O△3）实验室制法：② 加热亚硝酸钠晶体和氯化铵饱和溶液的混合物NH4Cl+NaNO2 == N2↑+NaCl+2H2O△△还原剂 氧化剂氧化产物还原产物空气与碳反应，将反应后的气体通过碱液，得到氮气2) 燃烧耗O2法①加热亚硝酸钠晶体 6、氮气的用途合成氨、制硝酸、氮肥液氮做制冷剂等焊接金属时用N2保护金属使其不被氧化在灯泡中填充N2以防止钨丝被氧化粮食、罐头、水果等食品，用 N2作保护气，以防食品腐烂保护气 氮气的结构和性质的记忆方法氮气叁键比较强,反应条件不平常高温高压催化剂,合成氨中要记牢氮氧化合需放电,一氧化氮是产物无色气体且有毒. 二、氮的氧化物N2ONON2O3NO2N2O4N2O5+1无色气体，俗称“笑气”+2+3亚硝酸（HNO2）酸酐+4+4+5硝酸（HNO3）酸酐红棕色，有刺激性气味无色气体，难溶于水无色气体两种不同的氧化物，可相互转化 思考N2 + O2 ==== 2NO放电或高温2NO+ O2= 2NO23NO2 + H2O = 2HNO3+ NO雷雨雷雨发发庄稼庄稼用化学方程式表示其中原理 在这个过程中要通入多少的O2，NO2才能完全转变成HNO3呢？2NO+O2=2NO23NO2＋H2O＝2HNO3＋NO4 NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3NO2与O2以4：1的体积比（摩尔比）混合，与足量的水反应就可以完全转变成硝酸。
能否依据氧化还原反应规律直接书写出化学方程式？ 假如是NO和O2混合呢？当体积比是多少的时候跟足量的水反应才能完全转变成硝酸呢？?4NO ＋3O2＋2H2O ＝4HNO3 三、氨及氨盐⑴、结构：三角锥型，极性分子⑵、物理性质：无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（ 1 ：700），易液化气化时吸收大量热，常作制冷剂你知道一些常见气体 HCl 、 SO2、 Cl2、 CO2溶于水的体积比吗？1 ：5001 ：401 ：21 ：11、氨气 小结无色密小味刺激,易溶易液致冷剂 还可以利用哪些气、液组合还可以利用哪些气、液组合设计喷泉实验？设计喷泉实验？ 喷泉实验原理:形成气压差注意事项:一严:装置气密性良好二满:氨气要充足三干:烧瓶必需干燥四足:滴管中的液体足以吸收烧瓶中的气体 ⑷、化学性质：大部分NH3与水结合成 NH3·H2ONH3+H2O NH3·H2O NH4++OH-①与水反应：思考：思考：氨水的主要成份有哪些？H2O、NH3 、 NH3·H2O、 NH4+、 OH-、 H+氨水与液态氨有何别？氨水指氨气的水溶液，液氨指液态的氨气。
③氨水的密度小于1，浓度越大，密度越小②氨水呈弱碱性，易挥发①NH3的水溶液称氨水，溶质是NH3，溶液是H2ONH3·H2O NH4++OH-NH3·H2O = NH3↑+ H2O△④ NH3·H2O不稳定，受热易分解，但不加热不分解一水合氨液氨分析：液氨、氨水、一水合氨三者的区别分析：液氨、氨水、一水合氨三者的区别氨水氨水置棕色试剂瓶，密封保存氨水易腐蚀金属，所以，一般装在玻璃容器、橡皮袋或内涂沥青的铁桶中 ②NH3与酸反应生成铵盐NH3 + HCl = NH4Cl2NH3+H2SO4= (NH4)2SO4气体＋气体＝固体 ③NH3与氧气的反应：4NH3+5O2 = 4NO+6H2O催化剂△ ⑶、NH3的实验室制法A:原理：2NH4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O+2NH3↑△注意：（1）NH3如何收集？（2）如何检验NH3已经收满？剩余的 NH3如何处理？（3）若要制备干燥的NH3，可用什么作干燥剂？向下排空气法①湿润的红色石蕊试纸②玻璃棒蘸浓盐酸 放在管口用浸有稀硫酸的棉花放在管口吸收也可将导管连一倒置漏斗，放于盛有水的烧杯中碱石灰 氨气的实验室制法装置氨气的实验室制法装置 ABC (B)装置原理(发生、净化、收集、尾气吸收)①发生装置：大试管、单孔橡胶塞、酒精灯等。
②净化装置：含有水蒸气杂质，可以通过装有碱石灰的U形管或球形干燥管进行净化，不能用 CaCl2、P2O5、浓硫酸作干燥剂，因为NH3能与CaCl2反应生成CaCl2·8NH3P2O5与浓硫酸均能与NH3反应，生成相应的盐③收集装置：向上排空气法 ④尾气吸收：氨气不能直接排放到空气中，可以用将多余的氨气通入水中进行吸收 (要注意放倒吸)装置图如下：(C)如果没有氯化铵和氢氧化钙，也可以使用浓氨水和生石灰或烧碱固体来制取少量氨气装置如上图 交流研交流研讨讨：：实验室里还有哪些方法可以快速获得氨气？你能说出其中的原理吗?分别可采取什么样的装置？1、加热浓氨水： NH3·H2O＝NH3↑＋H2O△2、浓氨水＋NaOH 固体：吸水、放热、平衡移动3、浓氨水＋生石灰：与水反应、放热4、浓氨水＋碱石灰：吸水、与水反应、放热、平衡移动12、3、4 2．铵盐(1)物理性质铵盐是由和构成的化合物于水．铵根离子酸根离子易溶 (2)化学性①受热分解NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为：；.②与碱反应(NH4)2SO4与NaOH反应的化学方程式为：.（3）NH+4的检验（1）若试样为固体，可用两种方法来检验：NH4Cl NH3↑＋HCl ↑ NH4HCO3 NH3↑ ＋H2O ↑ ＋CO2↑(NH4)2SO4＋2NaOH Na2SO4＋2NH3↑ ＋2H2O ①取少量样品放入坩埚中，加入固态碱进行研磨。
若闻到_______________气味，说明样品中含有NH+4②取少量样品与碱混合于试管中，然后加热，将_______________ 红色石蕊试纸靠近管口，试纸 _______________，说明样品中含有NH+4；也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口，若有_______________产生，说明样品中含有 NH+42）若试样为液体，可取少量液体注入试管中，再加入碱液，微热，然后用_______________红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒检验刺激性刺激性湿润的湿润的变蓝变蓝白烟白烟湿润的湿润的 【总结】【总结】 铵盐受热分解的规律铵盐受热分解的规律铵盐一般都不稳定，受热易分解，其分解产物决定于组成铵盐的酸的性质一般规律是：（1）对热不稳定的酸的铵盐，生成 NH3和酸的分解产物（NH4）2CO3_____________________________（NH4）2SO3_____________________________（2）挥发性酸对应的铵盐受热产生相应的酸和 NH3（NH4）2S_________________________△△△2NH3↑+CO2↑+H2O2NH3↑+SO2↑+H2O2NH3↑+H2S↑ （3）不挥发性高沸点酸的铵盐受热分解的温度较高，生成产物是 NH3和酸（或酸式盐）（NH4）3PO4_____________________________（NH4）2SO4_______________+NH4HSO4（4）氧化性酸的铵盐热分解产物复杂，温度不同，产物亦不同，一般不作要求。
在较低温度下，符合一般规律例如：NH4NO3NH3↑+HNO32NH4NO32N2↑+O2↑+4H2O90～100℃500℃△3NH3↑+H3PO4NH3↑ N2(g) + 3H2(g)2NH3(g) (放热3、合成氨、合成氨加温高压催化剂思考:根据勒夏特列原理分析讨论合成氨工业适宜的反应条件?⑴工业合成氨的反应原理 1）浓度：使用过量的氮气2）温度：400～500℃；3）高压:10MPa~30MPa；4）催化剂(加快反应速率)：铁⑵工业合成氨的反应条件N2(g)+3H2(g)2NH3(g) 高温高压催化剂(放热) ⑶工业合成氨的原料选择思考:工业合成氨时N2取自于什么物质?H2又来源于哪里?N2主要来源于____氢气主要来源于____空气(从空气中分离出N2有哪些方法?)水和碳氢化合物C+H2O===CO+H2CH4+H2O===3H2+CO CH4+2H2O===4H2+CO2催化剂催化剂 想一想:制取原料气的过程中常混有的气体杂质有__________CO,CO2和和H2S⑷⑷工业合成氨的四个生产过程工业合成氨的四个生产过程:四个生产过程:造气造气,净化，合成，分离 ⑸⑸工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程1 ⑸⑸工业合成氨的工业流程工业合成氨的工业流程2 用图式表示合成氨的流程图原料气的制取净化合成分离液氨⑸工业合成氨的工业流程3 合成氨的实地照片合成氨的实地照片 小结：工业合成氨:(1) 原理:(2) 条件:(3) 生产过程:(4) 三废处理: （4）工业合成氨简述(A)原料：空气、水和燃料 (用于生产氢气)(B)适宜条件从反应速率、平衡转化率、催化剂活性、成本等方面进行综合分析：温度：500℃左右压强：1×107Pa左右催化剂：铁触媒及时将生成的氨气分离，剩余氮气和氢气循环使用。
5）氨气的检验方法一：能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；方法二：与浓盐酸作用产生大量白烟； 练习：１．合成氨所需的可由煤和水蒸气反应而制得，其中一步的反应为：（正反应放热），下列措施中，能提高热），下列措施中，能提高 CO转化率的是（转化率的是（））A．增大压强B．降低温度C．增大水蒸气浓度D．加催化剂２．合成氨工业有下列流程：①原料气制备；②氨的合成；③原料气净化和压缩；④氨的分离其先后顺序为（）A．．①②③④①②③④B．．①③②④①③②④C．④③②①D．②③④①ＣＢ 四、硝酸四、硝酸 观 察观察一瓶久置浓硝酸的颜色，并思考变色原因及保存方法写化学方程式久置的浓硝酸呈黄色4HNO3(浓)=4NO2↑+O2 ↑+2H2O光应保存在棕色瓶且放在冷暗处 （（3）强氧化性）强氧化性能氧化除金、铂外的所有金属（使铁、铝钝化）能氧化C、S、P等非金属 (4)与有机物的反应与有机物的反应①硝化反应（如与苯反应）；②酯化反应（如与纤维素反应）；③颜色反应（如与蛋白质反应） 2. 写出浓硝酸与硫反应的化学方程式6HNO3(浓)+ S = H2SO4+ 6NO2+ 2H2O 思考：为什么不生成二氧化硫或亚硫酸？硝酸能把二氧化硫或亚硫酸继续氧化1.写出浓硝酸与银反应的化学方程式Ag + 2HNO3 (浓) = AgNO3+ NO2+ H2O课堂练习工业用硝酸和银制硝酸银时，常常把浓硝酸加水稀释，为什么？3Ag+4HNO3(浓)=3AgNO3+NO↑+2H2O节约硝酸，减少污染 3、写出硝酸亚铁溶液中滴入稀硫酸发生反应的离子方程式：3Fe2+＋NO3－＋4H＋=3Fe3+＋NO↑＋2H2O4、向亚硫酸钡沉淀上滴加稀硝酸有何现象？写出反应的化学方程式沉淀不消失，有气泡产生。
3BaSO3+2HNO3=3BaSO4+2NO↑+H2O 五、氮族元素五、氮族元素 知识网络HNO3 NO2 NON2NH3·H2ONH3NH4Cl光照（被还原）H2OO2O2 放电H2加热H2OHCl加热稀硝酸 + Cu 。