高中化学 氮及其化合物

高中化学氮及其化合物4.3化学肥料的主角化学肥料三要素：氮——氮肥：铵态氮肥（NH4HCO3、NH4NO3、NH4SO4）硝态氮肥（KNO3、NH4NO3）有机氮肥（NH2)2CO尿素磷——磷肥：普钙钾——钾肥：钾盐华东师大附属东昌中学林夕勋氮气（N2）氨气（NH3）铵盐（含NH4+）5.4化学肥料中的主角一、氮气的性质化学式电子式结构式NNNNN2键能比较NNOOClCl946KJ/mol247KJ/mol493KJ/mol1.氮分子的结构氮气双原子分子无色无味、低沸点（-195.8℃）难溶于水（1体积水溶解0.02体积N2）密度比空气略小，占空气体积78%化学式电子式结构式NNN2NN氮气的化学性质键能比较NNOOClCl946KJ/mol247KJ/mol493KJ/mol由键能数据可以推测：氮气的化学性质________________很不活泼（稳定）但在获得了足够能量情况下，氮气还是能发生反应的。因此氮气发生反应的条件往往是____或____高温放电2.氮气的化学性质1）跟氢气的反应（合成氨）N2（气）+3H2（气）2NH3（气）+92.4KJ高温、高压催化剂2）跟氧气的反应N2+O2→2NO放电2NO+O2→2NO23NO2+H2O→2HNO3+NO3）跟某些金属的反应N2+3Mg→Mg3N2高温氮气的化学性质氧化性（N→N）0-32、与氢气反应N2+3H22NH3高温、高压催化剂应用：工业合成氨（人工固氮）条件：400~500℃、20~50MPa催化剂：铁触媒氮气的化学性质还原性（N→N）0+2N2+O2→2NO放电（大气固氮）（无色）3、与氧气反应二.氮的固定：1.概念：（N2单质氮的化合物）将空气中游离态的氮转变为氮的化合物的方法，统称氮的固定。2.自然界氮的固定三个主要途径、原理：（1）生物固氮：N2NH3（铵态氮肥）（2）大气固氮：（3）工业固氮：N2+3H22NH3高温、高压催化剂3NO2+H2O→2HNO3+NO（硝态氮肥）N2+O2→2NO；放电2NO+O2→2NO2固氮酶（工业合成氨）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？雷雨发庄稼3NO2+H2O→2HNO3+NON2+O2→2NO放电2NO+O2→2NO2N2N2O2N2N2N2N2N2O2o2O2N2N2N2N2N2N2N2N2N2N2N2+O2→2NO2NO+O2→2NO23NO2+H2O→2HNO3+NO硝酸硝酸盐放电大气固氮[练习]:1.下列过程属于人工固氮的是（）A.由氨制尿素；B.闪电时大气中氮的氧化物的生成C.从空气中分离出氮气；D.合成氨三、氨气1．分子结构分子形状：键角：分子极性：2、物理性质无色、有刺激性气味，密度比空气小，易液化，极易溶于水（1∶700）。三角锥形107°18′极性分子HNHH【启发并实验】氨极易溶解于水，用什么实验可以证明这一性质呢？(喷泉实验。)（2）溶液为什么变为红色？（3）实验成败的关键是什么？（1）氨为什么会形成喷泉？想想看：a.烧瓶干燥；b.装置的气密性好；c.收集的气体纯度尽可能高。氨气溶于水溶液显碱性。氨极易溶于水，使烧瓶内外形成较大的压差；城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述的原理相似吗?3．化学性质（1）氨跟水的反应：NH3·H2ONH3NH4+H2OOH-H+④氨水保存：①分析氨水的成份：③氨水的密度：NH3·H2O==NH3↑+H2Oc(NH3)=(x+y+z)mol/L②氨水的浓度：xmolymolzmol(1L氨水中)（2）氨跟酸的反应NH3+HCl=NH4Cl2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4演示实验氨与氯化氢反应NH3+HNO3=NH4NO3N2气性质小结:N-3N0N+2N+4N+5Mg3N2N2NONO2HNO3NH32NO+O2→2NO23NO2+H2O→2HNO3+NON2+3H22NH3高温、高压催化剂N2+3Mg→Mg3N2点燃N2+O2→2NO放电思考•试用两种方法鉴别溴蒸气和NO2两种红棕色气体•1.通入水中，得无色溶液的是NO2，溶液为橙色的是溴蒸气；3NO2+H2O2HNO3+NO•2.通入硝酸银溶液中，无沉淀生成的为NO2，产生浅黄色沉淀的为溶液为橙色的是溴蒸气；Ag++Br-AgBr试用两种方法鉴别溴蒸气和NO2两种红棕色气体。1、氮气主要存在在大气中，约占大气体积的78%。（游离态）2、氮元素也以化合态存在于无机物和有机物中。（化合态）资料：氮元素的存在1、氮分子的结构电子式：结构式：2、氮气的化学性质在通常情况下，氮气的化学性质很稳定。一、氮气和氮肥（共价叁键，破坏它需要很高能量）（三对共用电子对）在高温或放电条件下，氮分子能获得足够的能量，与许多物质（氢气、氧气、金属等）发生化学反应。试写出有关的化学方程式？2、氮气的化学性质1、与氢气的反应：2、与某些金属的反应：3、与氧气的反应：3NO2+H2O2HNO3+NO氮元素的化合价有：-3、0、+1、+2、+3、+4、+53、氮的固定（3种途径）（1）定义：把大气中游离态的氮气转化成氮的化合物的过程称为氮的固定。（2）固氮的途径：a、生物固氮b、大气固氮c、工业固氮为什么大气中的大量氮气不能被大多数植物吸收呢?怎样将游离态的氮气转化成氮的化合物呢?无色、无味的气体；沸点很低，常用作冷冻剂；（沸点：-196°C）难溶于水。4、氮气的物理性质1、利用氮气的稳定性：2、利用氮气的沸点很低：（1）作保护气；（2）充填灯泡；（3）水果保鲜，贮存粮食；（4）保存重要档案，防止霉蛀；（1）深度冷冻保存物质；（作冷冻剂）（2）某些材料在液氮的处理下，获得超导性能；3、利用化学性质：工业上合成氨；制造硝酸等。（氨和硝酸是制造氮肥、炸药等的原料。）5、氮气的用途氮气（N2）氨气（NH3）铵盐（含NH4+）5.4化学肥料中的主角电子式：结构式：1、氨分子的电子式和结构式：氨分子的空间结构：二、氨气2、氨的物理性质：(1)存在：自然界中的氨主要由动植物体内的蛋白质腐败产生的。(2)物理性质：（1）无色、有刺激性气味的气体；（3）密度比空气小，标准状况下密度0.771g/L；（4）氨极易液化。常作制冷剂。可做喷泉实验（2）极易溶于水；（1体积水中能溶解约700体积的氨气）氨气溶于水后形成氨水；3、氨的化学性质：（1）氨与水的反应：问题：氨水中含有哪几种微粒？分子：离子：说明：一水合氨很不稳定，受热易分解。很重要！（2）氨与氧气的反应：（氨的催化氧化）实验：记住实验现象！工业上制硝酸的基础。（3）氨与酸的反应：【课堂实验】浓氨水和浓盐酸接近，观察现象。结论：氨与酸溶液反应，生成铵盐。氨跟强酸溶液反应的本质是什么？4、氨的用途：（1）制冷剂——因为氨极易液化。（2）是重要的化工原料——因为氨能与许多物质反应。小结一、氨分子的电子式和结构式：二、氨的物理性质：极易溶于水；氨易液化。三、氨的化学性质：1、氨与水的反应：2、氨与酸的反应：结论：氨与酸溶液反应，生成铵盐。3、氨与氧气的反应：（氨的催化氧化）四、氨的用途：（1）制冷剂（2）是重要的化工原料氮气（N2）氨气（NH3）铵盐（含NH4+）5.4化学肥料中的主角三、铵盐1、铵盐都是晶体，能溶于水。（物理性质）2、铵盐的化学性质：（1）铵盐的热分解：实验碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘；氯化铵受热分解生成的气体遇冷仍变成氯化铵，这两种现象的本质是否相同？为什么？？思考（2）铵盐与碱的反应：实验利用铵盐的这个性质常用来制取氨气和检验铵根离子的存在。应用一：如何检验NH4＋？加入NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则说明含有NH4＋？不加热可以吗？应用二：氨气的实验室制法碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘；氯化铵受热分解生成的气体遇冷仍变成氯化铵，这两种现象的本质是否相同？为什么？？思考思考△在农村，为了识别化肥中的铵态氮肥（铵盐），常用白色化肥和熟石灰混合，闻一下气味，有刺激性气味的，可推知是铵态氮肥。这种简便的测试方法，是应用了铵盐的什么性质？实验注意铵态氮肥在贮存和施用时，不可以跟碱性物质混合，否则会降低肥效。氮气的化学性质氧化性（N→N）0-31、与金属反应3Mg+N2→Mg3N2高温（灰白色粉末）氮气的化学性质固氮的途径固氮自然固氮人工固氮大气固氮生物固氮生物固氮生物固氮是指固氮微生物将大气中的氮气还原成氨的过程。全世界每年：人工固氮8x107t；大气固氮7.6x106t；生物固氮4x108tN2→固氮酶→氨基酸→蛋白质氮气的制备空气液态空气氮气氧气b.p-195.8℃b.p-183℃液化先气化后气化氮气的用途保护气冷冻剂化工原料（合成氨，进而合成硝酸及其他）氮的氧化物价态+1+2+3+4+5化学式N2ONON2O3NO2N2O4N2O5别名笑气亚硝酐硝酐氮氧化合物的通式可以表达为NxOy氮氧化合物能破坏臭氧层，引起光化学烟雾等环境污染事件。一氧化氮与二氧化氮物理性质一氧化氮（NO）二氧化氮（NO2）颜色气体溶解性密度无色红棕色不溶于水溶于水且与水反应比空气大比空气大无味刺激性气味一氧化氮的化学性质不成盐氧化物（不与酸或碱反应）有毒（与CO中毒原理相似）还原性：2NO+O2→2NO2二氧化氮的化学性质与水反应3NO2+H2O→2HNO3+NO思考：把装满NO2的试管倒扣于水中，上升的水能否充满整个试管，如果不能，那还剩余多少没有充满呢？氮氧化合物与氧气的反应4NO2+O2+2H2O→4HNO34NO+3O2+2H2O→4HNO3氮的氢化物——氨（NH3）化学式电子式结构式分子形状：三角锥形比例模型球棍模型氨的物理性质无色、刺激性气味气体密度比空气小极易溶于水（1:700）易液化对人体有害氨的化学性质1、与水反应（氨水）NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-氨水中的溶质氨水参加反应时的化学式氨水是一元弱碱HH||H—N+H—O—HH—N•••H—O—H||HH+H|H—N—H+O—H|H-一水合氨——结合H+（碱性）氨水中的微粒与可逆过程三种分子：三种离子：三个可逆过程：NH3分子、H2O分子、NH3·H2O分子NH4+离子、OH-离子、H+离子NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2ONH4++OH-H2OH++OH-试写：加热氨水：氯化铝溶液中滴加氨水：氨水与盐酸中和：氨水与过量的二氧化碳：NH3·H2O→NH3↑+H2OΔAlCl3+3NH3·H2O→Al(OH)3↓+3NH4ClNH3·H2O+HCl→NH4Cl+H2ONH3·H2O+CO2→NH4HCO3氨的化学性质——碱性2、与酸反应NH3+HCl→NH4Cl白雾变白烟NH3+H2SO4→(NH4)2SO42氨的化学性质与氧气反应——还原性（N→N）-301、在纯氧中燃烧：4NH3+3O2→2N2+6H2O点燃2、催化氧化:（N→N）-3+24NH3+5O2→4NO+6H2O催化剂ΔNO2HNO3反应条件改变产物改变氨气如何检验氨气方法一：方法二：湿润的红色石蕊试纸蘸有浓盐酸的玻璃棒→变蓝→白烟白雾铵盐（NH4+）都是离子晶体，能溶于水化学性质：1、热分解：NH4Cl→NH3↑+HCl↑ΔNH4HCO3→ΔNH3↑+H2O+CO2↑(NH4)2CO3→Δ2NH3↑+H2O+CO2↑试一试：NH4I→Δ2NH3↑+H2↑+I2↑2铵盐与碱的反应NH4++OH-→ΔNH3·H2ONH3↑+H2O此反应的应用：1、检验铵根离子往溶液中加入NaOH溶液并加热，然后检验NH32、实验室制备氨气2NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)→CaCl2+2NH3↑+2H2OΔ为什么要用固态反应物？为什么不用氢氧化钠？氨气、硫化氢、二氧化硫的制备气体氨气硫化氢二氧化硫反应物NH4Cl+Ca(OH)2FeS+HCl(H2SO4)Na2SO3+H2SO4发生装