人教版（2019）必修二 5.2 氮及其化合物 课件（共40张PPT）

(共40张PPT)
氮及其化合物
自然界中的氮循环
①游离态：主要以氮分子的形式存在于空气中。
②化合态：部分存在于动植物体内的蛋白质中；部分存在于土壤、海洋里的硝酸盐和铵盐中。
学习物质的基本思路
了解原子结构，可运用元素周期律分析
依据物质化合价，预测其氧化性和还原性
对物质进行分类，同一类型物质具有一定的通性
第二节：氮及其化合物
氮是一种重要的非金属元素，位于元素周期表的第二周期，VA族
+7
2
5
氮原子最外层有5个电子，氮原子得失电子都不太容易，一般通过共用电子对与其他原子相互结合构成物质。
氮原子结构
氮元素的最高正化合价为+5，最低负化合价为-3
氮元素的非金属性强，它的最高价氧化物对应的水化物是强酸
请说出常见的含氮元素的化学物质
本单元我们要初步掌握的含氮物质
1、N2
2、NO、NO2
3、NH3和NH4+
4、浓、稀HNO3
N2、NH3、NH3·H2O、NH4Cl、HNO3、AgNO3等等
一、氮气
一种无色无味的气体，难溶于水，密度与空气相近。
物理性质
化学性质
化学性质很稳定，通常情况下很难发生化学反应
思考：氮元素非金属性很强，为什么氮气的化学性质不活泼呢？
结构式：N≡N
断开该化学键需要较多的能量,所以氮气化学性质很稳定
N2 + O2 2NO（无色气体）
放电/高温
N2 + 3Mg Mg3N2（黄绿色粉末）
点燃
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
高温条件下才能反应
游离态的氮
化合态的氮
氮的固定
氮的固定
概念：将大气中 的氮转化为 的过程
分类
自然固氮
高能固氮(如雷雨天气N2转化为NO)
生物固氮(如豆科植物的根瘤菌固氮)
人工固氮
合成氨(工业上合成氨)
仿生固氮(某些金属有机化合物可起到根瘤菌的作用)
游离态
氮的化合物
氮的固定
氮气的用途：
（1）合成氨气
（2）惰性保护气：
瓜果、食品、粮仓、灯泡等填充气
（3）冷冻剂：
速冻和食品运输、低温超导、低温麻醉、低温保存生物组织等
合成氨工业很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题
二、NO和NO2
1、一氧化氮(NO)
无色、无味的气体，不溶于水，有毒。
物理性质
化学性质
2NO + O2 = 2NO2
①不与酸、碱反应
②易与O2反应
收集：排水法
易结合血红蛋白，导致人体缺氧
二、NO和NO2
2、二氧化氮(NO2)
物理性质
红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水。
收集：向上排空气法
【实验探究5-5】二氧化氮溶于水的实验
实验 装置 实验 操作 注射器里充入20 mL NO,然后吸入5 mL水,用乳胶管和弹簧夹封住管口,振荡注射器 打开弹簧夹,快速吸入10 mL空气后夹上弹簧夹 振荡注射器
实验 现象
化学 方程式 无明显现象
无色气体变为红棕色
红棕色气体变浅至消失,有无色气体生成,注射器活塞向内滑动
2NO + O2 = 2NO2
3NO2＋H2O = 2HNO3＋NO
第一课时练习讲评：
11.大气污染物中的氮氧化物可用NaOH吸收，先后发生如下反应：
2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
若V(NO):V(NO2)=5:1，与a mol O2 混合，通入60mL 1.0 mol·L-1 NaOH溶液充分吸收后，溶液中只有一种溶质，则a= .
12.探究NO与炙热的铜粉反应
已知：NO能被高锰酸钾溶液氧化成NO3-,此体系中产生的NO3-浓度较稀
1、检查整套装置的气密性
2、各个装置的作用？
6、有同学发现装置A中溶液呈绿色，而不是蓝色，甲认为是该溶液中硝酸铜质量分数较高所致，而乙认为是该溶液溶解了生成的气体所致
NOx对环境的危害
三危害
1
酸雨
硝酸型酸雨
2
臭氧层的破坏
2O3 3O2
NOx
3
光化学烟雾
氮氧化物＋碳氢化合物→光化学烟雾
1943年，洛杉矶出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，远离城市100公里以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死。这就是洛杉矶光化学烟雾污染事件。
光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24-32℃的夏季晴天的中午或午后。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物（NOx)被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，变得不稳定起来，原来的化学键遭到破坏，形成新的物质，这种化学反应被成为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾
二、NO和NO2
思考2：NOx排放到空气中会污染环境，该如何处理？
①碱液吸收法 2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O
NO2＋NO＋2NaOH===2NaNO2＋H2O
NO2、NO的混合气体能被足量烧碱溶液完全吸收的条件是n(NO2)≥n(NO)。一般适合工业尾气中NOx处理。
②催化转化法
在催化剂、加热条件下，氨可将氮氧化物转化为无毒气体(N2)或NOx与CO在一定温度下催化转化为无毒气体(N2和CO2)。一般适用于汽车尾气的处理。
③氨气还原法
6NO+4NH3==5N2+6H2O（催化剂、加热）
6NO2+8NH3==7N2+12H2O（催化剂、加热）
试一试：写出不同价态的氮的氧化物
氮的氧化物 N2O(笑气) NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5
氮元素化合价 ____ ___ ____ ___ ____ ____
＋1
＋2
＋3
＋4
＋4
＋5
上述氮的氧化物中属于酸性氧化物的是 。
N2O5和N2O3
1、烧瓶内为什么会形成喷泉？
氨气极易溶于水，使烧瓶内压强减小
2、喷泉实验成功的关键？
a.装置气密性好；b.气体的纯度高；c.烧瓶须干燥
3、将上述实验装置中的胶头滴管去掉,探究如何产生喷泉实验
用热毛巾/冰毛巾 捂住烧瓶
喷泉实验分析：
4、常见可以形成喷泉的组合
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、H2S、SO2 NO2
溶液 水或碱 水或酸 碱 水或碱
三、NH3
三角锥形
2. 化学性质
与水反应
NH3+H2O NH3·H2O
（弱碱）
NH4++OH-
【应用】检验氨气
方法:湿润的红色石蕊试纸变蓝
氨水：氨气的水溶液（混合物）
一水合氨：NH3·H2O（纯净物）
辨别：
氨水中含氮微粒有：NH3、NH4+、NH3·H2O，主要为NH3·H2O
计算氨水物质的量浓度时，溶质的物质的量是溶液中NH3、NH3·H2O、NH4+三者物质的量之和
计算氨水质量分数时，用氨气的质量当作溶质质量进行计算
三、NH3
三角锥形
3. 用途
a.致冷剂
c.化工原料
b.氮肥
HNO3 + NO
NH3
NO
NO2
生产硝酸原理：
O2
N2
H2
O2
O2
H2O
三、NH3
三角锥形
4. 制备
工业制备
实验室制备
N2 + 3H2 2NH3
催化剂
高温、高压
发生装置
收集装置
棉花的作用：
固固加热装置
向下排空气法
防止空气对流
三、NH3
三角锥形
4. 制备
实验室制备
验满方法：
用润湿的红色石蕊试纸靠近瓶口。
蘸有浓HCl的玻璃棒接近试管口产生白烟。
除杂装置:
(除水)
CaO、碱石灰等碱性干燥剂；
不能用来无水CaCl2、浓硫酸干燥
CaCl2·8NH3
尾气处理装置：
CaO
浓氨水
简易制备氨气的方法
综合复习卷一：
14. 下列说法不正确的是
A.H2O2易分解是因为H2O2分子间作用力弱
B.N2和Cl2两种分子中，每个原子的最外层都具有8电子稳定结构
C.某化合物在熔融态能导电，则该物质中一定含有离子键
D.碳酸氢钠受热分解有离子键和共价键破坏和生成
16.下列实验过程能达到实验目的的是
实验目的 实验过程
A 比较Fe3+和I2的氧化性强弱 向淀粉碘化钾溶液中滴入氯化铁溶液，观察溶液颜色
B 鉴别NaHCO3与Na2CO3溶液 用小试管分别取少量溶液，然后滴加澄清石灰水观察是否沉淀
C 比较金属镁和铝的活泼型强弱 分别向两只盛有等体积等浓度的NaOH溶液的烧杯中
加入打磨过的同样大小的镁片和铝片，比较反应现象
D 探究铁在氯气中的燃烧产物 将装有过量铁粉的燃烧匙烧至红热，伸入盛有氯气的集气瓶。
将反应后的固体倒入水中，滴加KSCN溶液，观察溶液颜色
21．已知: SO32—+I2+H2O=SO42—+2H++2I-。某溶液中可能含有Na+、NH4+、Fe2+、K+、
I-、SO42—、SO32—中的若干种，且所含离子的物质的量浓度相等。向该无色溶液中滴加少量溴水，溶液仍呈无色，则下列关于该溶液组成的判断正确的是
A. 肯定不含SO42— B. 肯定不含I- C. 肯定不含有SO32— D. 肯定不含NH4+
24.某兴趣小组制取氯气并进行氯气的性质实验，其装置如下图所示，请回答下列问题
F中氯气与铁粉反应制备无水氯化铁，查资料知该化合物呈棕红色、易吸水潮解，100摄氏度左右升华。双通管F中玻璃纤维的（不参与反应）的作用是__________，在F和H装置之间安装G装置的目的是_________________。
26. 某天然碱（纯净物）可看作由CO2和NaOH反应后的产物所组成．称取天然碱样品四份，溶于水后，分别逐滴加入相同浓度的盐酸溶液30mL，产生CO2的体积（标准状况）如下表：
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
盐酸液的体积（mL） 30 30 30 30
样品（g） 3.32 4.15 5.81 7.47
二氧化碳的体积（mL） 672 840 896 672
（1）由第Ⅰ组数据中的CO2体积与样品质量之比，可以推测用2.49g样品进行同样的实验时，产生CO2______mL（标准状况）。
（2）另取3.32g天然碱样品于300℃加热分解至完全（300℃时NaCO3不分解），产生CO2112mL（标准状况）和水0.45g，计算并确定该天然碱的化学式_______。
（3）由上表中第Ⅳ组数据可以确定所用的HCl（aq）的浓度为______mol/L。
氨和铵盐：
5、下列关于铵盐的叙述中正确的是
①所有铵盐中，氮元素化合价都是-3价 ②所有铵盐都溶于水
③铵态氮肥不宜与碱性物质混合使用 ④铵盐中都有铵离子
⑤铵盐都能与碱反应，不能与酸反应
9、关于实验操作，下列说法正确的是
A.图①是氨气发生和干燥装置
B.图②是氨气的吸收装置
C.图③是氨气的发生装置
D.图④是氨气的收集和检验装置
8、为了检验某固体物质中是否含有NH4+，你认为下列试纸和试剂可用到的是
①蒸馏水②氢氧化钠溶液③红色石蕊试纸④蓝色石蕊试纸⑤稀硫酸
14、氢化铵(NH4H)与氯化铵结构相似，又已知NH4H与水反应有H2生成，下列叙述中正确的是
A. NH4H是共价化合物 B.NH4H固体投入少量水中，有两种气体生成
C.NH4H溶于水后，所形成的溶液显酸性 D.NH4H溶于水时，NH4H是氧化剂
16、如图所示是实验室快速制备氨气和验证氨气性质的装置(部分固定装置已省略)
连接好装置后，若要检查A→E装置的气密性，其操作是先关闭 和
，打开 ，在E中装入水后，用酒精灯微热A，观察到E中气体产生，移开酒精灯，冷却后E中导管有稳定水柱形成，则说明A→E装置的气密性
关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，从分液漏斗中放出浓氨水至浸没烧瓶中的生石灰后，关闭分液漏斗活塞，点燃C处酒精灯，装置C中黑色固体逐渐变红，装置E中 （实验现象），从装置E中逸出的气体可以直接排入空气中，请写出装置C中发生反应的化学方程式： 。
反应结束后，关闭弹簧夹1，打开弹簧夹2，残余气体进入装置F中，很快发现装置F中产生白烟，同时发现装置G中溶液发生倒吸流入装置F中，写出装置F中产生白烟的反应的化学方程式 ，装置G中溶液发生倒吸的原因 。
23．已知X、Y、Z、W均为中学化学中的常见物质，它们之间的转化关系如图所示(部分产物已略)。下列说法不正确的是
A．X、Y、Z中至少有一种相同的元素，该元素可以是金属元素也可以是非金属元素
B．物质W可能是化合物，也可能是单质
C．上述转化关系中不可能出现置换反应
D．若X、Y、Z中均含有一种常见金属元素，
则W可能是强酸也可能是强碱
综合卷二
19．设NA为阿伏伽德罗常数的值，下列说法不正确的是
A．标准状况下2.24 L Cl2参加反应时，反应中转移电子数为0.2NA
B．2.3克Na在空气中氧化得到Na2O、Na2O2混合物时，转移电子数为0.1NA
C．12.0克NaHSO4、MgSO4混合物中含有阳离子数为0.1NA
D．100mL 0.1mol/L的Na2CO3溶液中氧原子数大于0.03NA
22．向一定量的FeO、Fe、Fe2O3的混合物中加入100mL 1mol·L-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况)的气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现，若用足量的CO在高温下还原相同的质量的此混合物，能得到铁的质量是（ ）
A．2.8g B．5.6g C．11.2g D．无法计算
25．某无色溶液中可能大量存在Na+、K+、Cu2+、NH4+、Mg2+、Ba2+、CO32-、SO42-、Cl-、NO3-中的若干种，且各离子的个数相等，现对其进行以下实验：
①进行焰色反应，火焰呈黄色 ②取少量溶液，加入足量NaOH溶液并加热，有气体产生，经检验为NH3 ③取少量溶液，加入足量BaCl2溶液，有白色沉淀产生，过滤 ④取③中滤渣加入足量稀盐酸，沉淀完全溶解 ⑤取原溶液加入足量AgNO3和稀硝酸，有白色沉淀产生
下列对该溶液说法正确的是
A．溶液中一定存在Na+、K+、NH4+、CO32—、Cl—
B．由现象①可知，K+一定不存在
C．溶液中一定不存在Cu2+、Mg2+、Ba2+、SO42—、Cl—
D．溶液中可能有NO3—、Cl—
28．某同学通过以下装置测定M样品(只含Fe、Al、Cu)中各成分的质量分数。取两份质量均为m g的M样品，按实验1(如图1)和实验2(如图2)进行实验，该同学顺利完成了实验并测得气体体积分别为V1 mL和V2 mL(已折算到标准状况下)。
(4)M样品中铁的质量分数的数学表达式为：_____(用V1和V2表示)。
(5)若拆去实验2中导管a，使测得气体体积___________(填写“偏大”、“偏小”、“无影响”)
29．物质X由三种常见元素组成，某研究小组按下图流程探究其组成：
已知：I.各反应均充分；II.固体A与气体B均为纯净物；
III.用火焰灼烧溶液C，火焰呈紫色(透过蓝色钴玻璃)。
五、HNO3
1. 物理性质
无色，易挥发（沸点为83℃ ）、有刺激性气味的液体，能以任意比溶于水，常用浓硝酸的质量分数大约是69％。
质量分数为95％以上的硝酸，又叫“发烟”硝酸。
NO2溶于溶液中,使得溶液变黄！
下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是 (　　)
① ② ③
A. 由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体
B. 红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应
C. 由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物
D. ③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应
D
（久置的浓硝酸由于NO2溶解而使其变黄色）
4HNO3 === 4NO2↑+ O2↑+2H2O
（或△）
光照
浓硝酸的保存：
避光、低温保存，棕色细口试剂瓶中，不能用橡皮塞。
常见的需要放在棕色瓶中的试剂有哪些
浓HNO3 、AgNO3 、氯水、溴水等。
2、化学性质
酸性
强氧化性
稀硝酸使石蕊试液由紫变红、浓硝酸使石蕊试液先变红后褪色
1、和非金属单质反应
2、和金属单质反应
3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
C + 4HNO3(浓) = CO2↑+ 4NO2↑+ 2H2O
不稳定性
方程式书写：
1、稀硝酸中加入少量铁粉的离子方程式
2、稀硝酸中加入过量铁粉的离子方程式
3、稀硝酸中加入少量亚硫酸钠溶液的离子方程式
4、稀硝酸中加入少量四氧化三铁的离子方程式
Fe + 4H++NO3- == Fe3++ NO↑ + 2H2O
3Fe + 8H++2NO3- == 3Fe2+ + 2NO↑ + 4H2O
3SO32- + 2H++2NO3- == 3SO42- + 2NO↑ + H2O
3Fe3O4 + 28H++NO3- == 9Fe3+ + NO↑ + 14H2O
六、酸雨及防治
酸雨：主要指 pH小于5.6 的雨水，其主要是含有硫酸和硝酸。
SO2
SO3
H2SO4
硫酸型酸雨：
硝酸型酸雨：
NO2
HNO3
成因：主要是大气中的SO2与NOx溶于水形成的。
1. 酸雨的形成
S
饮用酸化的地下水危害人类
腐蚀建筑物和
工业设备
破坏土壤成分使农作物减产甚至死亡
损坏植物叶面
导致森林死亡
破坏露天文物古迹
使湖泊中鱼虾死亡
2. 酸雨的危害
3、酸雨的防治
(1)调整能源结构，积极开发新能源
(2)对煤（其中含硫为0.3%-5%)进行处理，如选洗加工、综合开发、在煤中加入适量的生石灰、对排放的烟进行处理等
(3)种植能够吸收SO2的有关树木(如臭椿、垂柳、柳杉）等
(4)加强工厂废气的回收处理
(5)改进汽车尾气的处理技术，控制尾气排放
七、相关计算
a mol Cu跟含b mol HNO3的溶液恰好完全反应，则被还原的HNO3物质的量是
A．(b－2a) mol B．b /4 mol C．2 a /3 mol D．2a mol
1.92 g Cu和一定量的浓HNO3反应，随着铜的不断减少，反应生成的气体颜色逐渐变浅，当铜反应完毕时，共收集到气体1.12 L（标况），求：1、反应消耗硝酸的物质的量
2、生成的气体水洗后的体积
20 mL浓硝酸和2.56 g铜反应，铜完全溶解，生成的气体颜色由深变浅（生成NO2、NO），共收集到1.12 L气体（标准状况），剩余酸用NaOH中和，共耗去1 mol·L－1氢氧化钠30 mL。则浓HNO3物质的量浓度为____________。
0.3 mol Cu2S与足量的稀硝酸反应，生成硝酸铜、硫酸、一氧化氮和水，求被还原的硝酸物质的量。
将22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应只收集到0.2 mol NO2和0.3 mol NO，下列说法正确的是（　　）
A．反应后生成的盐只有Fe(NO3) 3
B．反应后生成的盐只有Fe(NO3) 2
C．反应后生成的盐为Fe(NO3) 2和Fe(NO3) 3，其物质的量之比为1∶3
D．反应后生成的盐为Fe(NO3) 2和Fe(NO3) 3，其物质的量之比为3∶1
伦敦烟雾事件，是1952年12月5日－9日发生在伦敦的一次严重大气污染事件。仅仅4天时间，死亡人数就达4000多人。在这一周内，伦敦市因支气管炎死亡704人，冠心病死亡281人，心脏衰竭死亡244人，结核病死亡77人。此外肺炎、肺癌、流行性感冒等呼吸系统疾病的发病率也有显着增加。在此后两个月内，又有近8000人死于呼吸系统疾病。大雾持续到12月10日才散去。
伦敦居民当时都用烟煤取暖，烟煤中不仅硫含量高，而且排放的飘尘很多。粉尘表面会大量吸附水，成为形成烟雾的凝聚核，从而形成浓雾。另外燃煤粉尘中含有一些物质可以催化燃煤的污染物二氧化硫氧化生成三氧化硫，进而与吸附在粉尘表面的水化合生成硫酸雾滴。吸入呼吸系统后会产生强烈的刺激作用，使体弱者发病甚至死亡。