氮及其化合物

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生长。 3.臭氧空洞——主要是氮氧化物、氟氯代烃等的排放引起的;使地球上的生物受太阳
紫外线的伤害加剧。 4.温室效应——主要是由于大气中 CO2 含量的不断增加造成的;会使全球气候变暖。 5.白色污染——形成原因是塑料制品的大量使用,随意丢弃;会破坏土壤结构和生态
环境。 6.赤潮和水华——形成原因是含磷洗衣粉的大量使用及生活污水的任意排放;会使藻
大量的热,使周围环境温度急剧降低,工业上可使用液氨作制冷剂。
2、化学性质 (1)与水反应:NH3+H2O 要点诠释:
NH3·H2O
NH4++OH-
NH3·H2O 是弱碱, 氨水显弱碱性,具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝,故 常用湿润的红色石蕊试纸检验 NH3 的存在。
氨水是混合物,溶液中存在的微粒有三种分子:NH3·H2O、NH3、H2O;三种离子: NH4+、OH-及少量的 H+。 (2)与酸反应:氨气与酸反应生成铵盐
4∶3, 剩余O2
(4)NO、NO2、O2 三种混合气体通入水中,可先按情况(1)求出 NO2 与 H2O 反应生 成的 NO 的体积,再加上原混合气体中的 NO 的体积即为 NO 的总体积,再按情况(3)进 行计算。 要点四、二氧化硫和二氧化氮对大气的污染
1.大气的主要污染物是二氧化硫和二氧化氮,溶于水后会形成酸性溶液,随雨水降下 来会形成酸雨,pH<5.6。
如:
C+4HNO3 (浓)
CO2↑+4NO2↑+2H2O,
S+6HNO3 (浓)
H2SO4+6NO2↑百度文库2H2O。
(3)金属与 HNO3 反应一般不生成 H2,浓 HNO3 一般被还原为 NO2,稀 HNO3 一般被 还原为 NO,极稀 HNO3 可被还原成 NH3,生成 NH4NO3 等。
3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 浓硝酸与 Cu 反应时,若 Cu 过量,反应开始时浓硝酸的还原产物为 NO2,但随着反应 的进行,硝酸变稀,其还原产物将为 NO,最终应得到 NO2 与 NO 的混合气体,可利用氧化 还原反应过程中化合价升降总数相等的守恒规律求解有关 Cu、HNO3 和混合气体之间的量 的关系。
4NO2+O2+2H2O==4HNO3 ,可知,
( 3 ) NO 和 O2 同 时 通 入 水 中 时 , 其 反 应 是 2NO+O2==2NO2 ① , 3NO2+H2O==2HNO3+NO ②,将①×3+②×2 得总反应式为:4NO+3O2+2H2O==4HNO3。
4∶3, 恰好完全反应 V (NO)∶V (O2) 4∶3, 剩余NO
①与 H2 反应:
②与某些金属反应:
3Mg+N2
Mg3N2
③与 O2 反应:在通常情况下,与 O2 不发生反应,但在放电或高温的条件下能与 O2 直 接化合生成 NO。
N2+O2
2NO(闪电、汽车引擎中发生的反应)
NO 为无色无味有毒的难溶于水的气体,NO 很容易在常温下与空气中的 O2 化合,生 成 NO2。
或 H2S+3H2SO4 (浓)
4SO2↑+4H2O
2HI+H2SO4 (浓)==I2+SO2↑+2H2O 2HBr+H2SO4 (浓)==Br2+SO2↑+2H2O ⑤随着反应的进行,浓硫酸浓度变小,一旦变为稀硫酸,反应就停止。 (三)硫酸的用途 硫酸是重要的化工原料,也是化学实验室必备的重要试剂。在工业上可用来制造化肥、 农药、炸药、染料、盐类等。硫酸还用于精炼石油、干燥剂或制取各种挥发性酸等等。
2.强氧化性:在浓硫酸中主要是以硫酸分子的形式存在,体现的是硫酸分子的性质。在硫 酸分子中,存在+6 价硫,很容易得电子被还原,所以具有很强的氧化性。浓硫酸能将大多 数金属(如 Cu)或非金属(如 C)氧化:
(1)Fe、Al 的钝化 常温下,当 Fe、Al 等金属遇到浓硫酸时,会与浓硫酸发生反应,表面生成一层致密的 氧化物薄膜而出现“钝化”现象。
SO3+H2O==H2SO4。 4.防止酸雨的主要措施: (1)调整能源结构,发展清洁能源,优化能源质量,提高能源利用率,减少燃煤产生
的二氧化硫和二氧化氮等。 (2)加强环境管理,强化环保执法,严格控制 SO2 的排放量。 (3)研究、开发适合我国国情的二氧化硫治理技术和设备。
要点五、中学化学中常涉及的环境保护知识 常见的污染现象及其危害: 1.酸雨——形成原因主要是由 SO2 和氮氧化物;能使土壤酸化,腐蚀建筑物等。 2.光化学烟雾——主要是由氮氧化物、碳氢化合物造成的;危害人体健康,影响植物
2NO+O2==2NO2, NO2 为红棕色、有刺激性气味,有毒的气体,易溶于水并发生反应: 3NO2+H2O=2HNO3+NO NO、NO2 为大气污染物 3.工业制法: (1)分离液态空气:
(2)耗氧法:
4.用途: 工业原料,合成氨,制化肥,HNO3,保护气,制冷剂
要点二、二氧化氮和一氧化氮的比较
2.酸雨的主要危害是能直接破坏农作物、森林、草原,使土壤、湖泊酸化,还会加速 建筑物、桥梁、工业设备、运输工具及电信电缆的腐蚀。
3.二氧化硫和二氧化氮都是有用的化工原料,二氧化硫在一定条件下可被催化氧化成
三 氧 化 硫 , 方 程 式 是 2SO2+O2
2SO3 。 三 氧 化 硫 与 水 反 应 的 方 程 式 是
要点三、 硝酸
(一)硝酸的物理性质
无色,易挥发,具有刺激性气味的液体,易溶于水。浓硝酸常因为溶解有 NO2 而呈黄
色。质量分数为 69%的硝酸为常用浓硝酸。98%以上的硝酸称之为发烟硝酸。
(二)硝酸的化学性质 1.硝酸具有酸的通性
①与金属反应:一般不生成氢气 ②与碱性氧化物反应:如 CuO、Na2O、Fe2O3 等 ③与碱反应:Cu(OH)2、NaOH 等 ④与盐反应:NaHCO3、Na2CO3 等 ⑤与指示剂反应:浓硝酸可使石蕊先变红后褪色 要点诠释: 在利用 HNO3 的酸性时,要注意考虑它的强氧化性。如 FeO 与稀硝酸反应时的方程式 应是: 3FeO+10HNO3(稀)==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O,而不是 FeO+2HNO3 (稀)==Fe(NO3)2+H2O。 2.不稳定性: 硝酸是不稳定性酸,受热或者光照易分解,所以实验室中常用棕色瓶储存硝 酸。
类过度繁殖,鱼类死亡,水质恶化,若发生在淡水中称为“水华”,发生在海水中称为“赤 潮”。
7.水俣病——含汞的工业废水引起的水体污染,可使鱼类中毒,人食用中毒后的鱼会 造成人体汞中毒。
氨和铵盐
要点一、氨气
1、物理性质
通常状况下,氨是一种无色、有刺激性气味的气体,密度比空气小,极易溶于水(常温
常压下,体积比为 1∶700),氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化,液氨气化时吸收
NH3+HCl=NH4Cl(白烟) NH3+HNO3=NH4NO3(白烟)
硫酸和硝酸
要点一、稀硫酸
要点诠释: 稀硫酸中存在着电离方程式:H2SO4=2H+ +SO42-,由于硫酸是强电解质,在水中完全电
离,所以在稀硫酸中存在的微粒是 H+、SO42-和 H2O。浓硫酸(质量分数为 98%)中,几乎 不含水,所以在浓硫酸中几乎不存在硫酸的电离,也就几乎不存在 H+和 SO42-离子,几乎全 以硫酸分子形式存在。所以如果说稀硫酸体现的是 H+的性质(只要是酸都能电离出氢离子, 所以稀硫酸体现的是酸的通性。),那么浓硫酸则体现出硫酸分子的性质,也就是具有特性。
(4)钝化:常温时,冷的浓硝酸、浓硫酸可使铝、铁表面生成致密的氧化膜,阻止酸 与金属的进一步反应,这种现象叫钝化。钝化其实也是硝酸强氧化性的表现,利用金属 Al 和 Fe 的这种性质,我们可以用 Al 或 Fe 制的容器来盛装浓硫酸或浓硝酸。
第五讲 氮及其化合物
氮及其氧化物
要点一、氮气 1.物理性质:
无色、无味的气体,密度比空气略小,在水中溶解度很小(体积比为 1:0.02),在压 强为 101kPa 下,氮气在—195.8℃时变成无色液体,氮气分子在—209.9℃时变成雪花状固体。 2.化学性质:
(1)通常状况下很难与其它物质发生化学反应 (2)在一定条件下,能与一些物质发生化学反应
C12H22O11
12C+11H2O。所以,二者的本质区别是物质中有没有现成的水分子。注意:
在浓硫酸作用下,结晶水合物失去结晶水属于浓硫酸的吸水性。
利用浓硫酸的吸水性,常用浓硫酸作干燥剂,浓硫酸可以干燥 H2、Cl2、O2、SO2、N2、 CO2、CO、CH4 等气体,但是它不能用来干燥碱性气体(如 NH3)和强还原性气体(如 HBr、 HI、H2S)。
物 色态味
NO 无色、无味、气体
NO2 红棕色、刺激性气味、气体
理 密度 性 熔沸点 质
溶解性 毒性 与水
化 与碱溶液 学 性 质 与 O2
实验室制取
收集方法
密度略大于空气
密度比空气大
很低
低,易液化
不溶
易溶
有毒
有毒
不反应 不反应
3NO2+H2O=2HNO3+NO NO2 既是氧化剂,又是还原剂
2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O NO+NO2 +2NaOH=2NaNO2 +H2O
稀硫酸具有酸的通性: (1) 指示剂变色:石蕊变红;酚酞不变色。 (2) 与金属反应:Fe+H2SO4==FeSO4+H2↑ ;2Al + 3H2SO4 ==Al2(SO4)3 + 3H2↑ (3) 与碱的反应:2NaOH+H2SO4==Na2SO4+2H2O (4) 与碱性氧化物反应:CuO +H2SO4 == CuSO4 +H2O (5) 与某些盐的反应:BaCl2+H2SO4==BaSO4↓+ 2HCl 要点二、浓硫酸 (一)物理性质 (1)纯硫酸:无色、粘稠的油状液体、难挥发 (2)98%的浓硫酸的密度为 1.84g/cm3 (3)沸点高:沸点 338℃,高沸点酸能用于制备低沸点酸 (4)硫酸与水任意比例混溶; 浓硫酸的稀释(酸入水):将液体沿器壁或沿玻璃棒慢慢加入水中,并不断搅拌使其混 合均匀。 (二)浓硫酸的特性 浓硫酸的特性有:吸水性、脱水性和强氧化性。 要点诠释: 1.吸水性与脱水性的区别 浓硫酸吸水是把物质本身中含有的自由 H2O 分子或结晶水吸收。浓硫酸脱水是把本身 不含水的有机物中的氢元素和氧元素按原子个数比 2∶1 的形式脱去,
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4 + 2H2O +SO2↑
2Ag+2H2SO4 (浓)
Ag2SO4+SO2↑+2H2O
C+2H2SO4(浓)
CO2↑+2H2O+2SO2↑
S+2H2SO4 (浓)
3SO2↑+2H2O
④浓硫酸氧化含低价非金属元素的化合物 H2S+H2SO4 (浓)==S↓+SO2↑+2H2O
2NO+O2=2NO2
3Cu+8HNO3( 稀 )===3C u ( N O 3 ) 2 Cu+4HNO3( 浓 )===C u ( N O 3 ) 2 +2NO2
+2NO↑+4H2O
↑+2H2O
排水法
向上排空气法
要点诠释:
1
3
4
5
氮的氧化物除 NO、NO2 外,还有 N2 O 、 N2 O3 、N2 O4 、N2 O5 ,其中 N2O5、N2O3
分别是硝酸、亚硝酸(HNO2)的酸酐。 要点三、氮的氧化物溶于水的几种情况分析
(1)NO2 或 NO2 与 N2 混合气体溶于水时,3NO2+H2O==2HNO3+NO,利用气体体积变 化差进行计算。
(2)NO2 与 O2 的混合气体溶于水,由 3NO2+H2O==2HNO3+NO 及 2NO+O2==2NO2, 得:
4HNO3 O2↑+ 4NO2↑+ 2H2O
3.硝酸的强氧化性 要点诠释:
由于 HNO3 中的+5 价氮元素有很强的得电子能力,在硝酸参与的氧化还原反应中,几
乎全部是+5 价氮被还原,故硝酸具有强氧化性。硝酸的强氧化性规律:①温度越高,硝酸
越浓,其氧化性越强。 ②与硝酸反应时,还原剂一般被氧化成最高价态。 (1)浓硝酸能使紫色石蕊试液先变红,后褪色。 (2)与非金属单质 C、S、P 等在加热条件下反应,非金属元素被氧化成酸性氧化物。
(2)与不活泼金属和非金属的反应 由于浓硫酸具有强氧化性,故存在与稀硫酸不同的化学性质,能够与不活泼金属或非金
属发生反应,反应过程中有如下规律:
①反应要加热,否则不反应;
②还原产物一般是 SO2。一般金属被氧化为高价态的硫酸盐,非金属被氧化为高价态氧 化物或含氧酸。
③浓硫酸与金属反应时,既表现酸性又表现强氧化性,而与非金属反应时,只表现强氧 化性。如:
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