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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。⑴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⑵结构N≡N946kJ·mol－1大稳定不活泼②与活泼金属反应：N2＋3MgMg3N2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。①与H2反应：N2＋3H22NH3⑶化学性质Mg3N2＋6H2O＝3Mg（OH）2↓＋2NH3↑不活泼保护气高温放电点燃H2、O2、Mg③与O2反应：N2＋O22NO放电或高温工业合成氨猜想：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。①N2＋O22NO②2NO＋O2＝2NO2③3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO④HNO3再与土壤生成可溶性盐，被植物吸收。放电＝＝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】①生物固氮——②自然固氮——豆科植物根瘤菌将N2转化为化合态氮③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，有毒化学性质物理性质NONO2（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+H2O2NO2+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+2H2O=4HNO3氮的氧化物NO2NOH2O或SO2O2N2O4N2ONON2O3NO2N2O4N2O5价态+1+2+3+4+4+5颜色毒性水溶性与O2是否共存相互转化无色红棕色无色有毒不溶2NO＋O2＝2NO2生成亚硝酸3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO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。HNO2HNO3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NO2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【例2】（07江苏）三聚氰酸[C3N3(OH)3]可用于消除汽车尾气中的NO2。其反应原理为：C3N3(OH)33HNCO；△△8HNCO+6NO27N2+8CO2+4H2O下列说法正确的是（）A．C3N3(OH)3与HNCO为同一物质B．HNCO是一种很强的氧化剂C．1molNO2在反应中转移的电子为4molD．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.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↑+H2OAC（3）在常温下，将NO气体压缩到1.01×107Pa，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2NO2N2O4。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2NO2N2O4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⑴NO2溶于水：⑵NO2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3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3⑶NO和O2同时通入水中：⑷NO、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O24NO＋3O2＋2H2O＝4HNO3把NO2折算成NO的体积，再按⑶进行计算【例4】将盛有12mLNO2和O2的混合气体的量筒倒立于水槽中，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（）A．1.2mLB．2.4mLC．3.6mLD．4mLAD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（）A．3:3:2B．2:2:3C．1:1:1D．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。2NO2＋2NaOH=NaNO3＋NaNO2＋H2ONO＋NO2＋2NaOH=2NaNO2十H2O下列气体中不可能完全被过量NaOH溶液吸收的是()A.1molO2与4molNO2B.4molNO与1molNO2C.1molO2与4molNOD.1molNO与4molNO2B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2～5%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：NaNO2＋NH4Cl→NaCl＋NH4NO2第二步：NH4NO2N2↑＋2H2O对第二步反应的叙述中正确的是()①NH4NO2是氧化剂②NH4NO2是还原剂③NH4NO2发生了分解反应④只有氮元素的化合价发生了变化⑤NH4NO2既是氧化剂又是还原剂A.①③B.①④C.②③④D.③④⑤D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．2/3B．1/2C．5/6D．1/3D【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、。（3）写出下列反应的化学方程式：③。⑤。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↑3Fe+4H2O==Fe3O4+4H2高温氨氧化法制硝酸【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Pt—Rh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50％HNO3与Mg[NO3]2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.