第二单元生产生活中的含氮化合物.docx
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第二单元生产生活中的含氮化合物
第二单元《生产生活中的含氮化合物》
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一、氮气和氮氧化物
1.氮气:
无色无味、难溶于水的气体。
空气中78%(体积分数)是氮气。
氮分子(N2)为双原子分子,结构稳定,决定了氮气性质的稳定性,常温下氮气很稳定,很难与其它物质发生反应,因此,生产上常用氮气作保护气。
但这种稳定是相对的,在一定条件下(如高温、放电等),也能跟某些物质(如氧气、氢气等)发生反应。
N2+O22NO
N2+3H22NH3
2.固氮作用:
游离态氮转变为化合态氮的方法。
途径举例
自然固氮→闪电时,N2转化为NO
生物固氮→豆科作物根瘤菌将N2转化为化合态氮
工业固氮→工业上用N2和H2合成氨气
3、氮氧化物(NO和NO2):
NO
NO2
色、态(常温下)
无色气体
红棕色气体
气味
没有气味
刺激性气味
毒性
有毒
有毒
重要反应
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
氮氧化物对环境的污染、危害及防治措施
①硝酸型酸雨的产生及危害
②造成光化学烟雾的主要因素③破坏臭氧层
措施:
使用洁净能源,减少氮氧化物的排放;为汽车安装尾气转化装置;处理工厂废气
氮的氧化物是大气污染气体,常用碱液
(NaOH溶液)吸收。
二、氮肥的生产和使用
1、氨的合成:
N2+3H22NH3
2、氨气的物理性质:
氨气是无色、有刺激性气味的气体,在标准状况下,密度是0.771g.L-1,比空气小。
氨易液化,液氨气化时要吸收大量的热,使周围温度急剧下降,所以液氨可作致冷剂。
氨极易溶于水,常温常压下,1体积水中大约可溶解700体积的氨气。
氨的水溶液称氨水。
计算氨水的浓度时,溶质应为NH3。
3、氨的化学性质:
(1)氨溶于水时,大部分氨分子和水分子形成一水合氨分子(NH3·H2O)。
一水合氨分子(NH3·H2O)不稳定,受热时分解为氨气和水。
NH3+H2ONH3·H2O
NH3·H2ONH4++OH-
氨水显弱碱性。
比较液氨与氨水:
名称
液氨
氨水
形成
氨降温加压
液化
氨溶于水
物质分类
纯净物
混合物
成分
NH3
NH3、NH3·H2O、H2O、NH4+、OH-、H+
(2)氨具有弱碱性,可以与酸(硫酸、硝酸、盐酸等)反应,生成铵盐。
NH3+H+=NH4+
(3)与氧气反应(具有还原性)
氨气在催化剂(如铂等)、加热的条件下,生成一氧化氮和水,并放出热量。
此反应是放热反应,是工业制硝酸的基础。
4NH3+5O24NO+6H2O
4、铵盐:
由铵离子和酸根离子构成的盐。
如:
硫酸铵【(NH4)2SO4,俗称硫铵,又称肥田粉】,氯化铵【NH4Cl,俗称氯铵】,硝酸铵【NH4NO3,俗称硝铵】,碳酸氢铵【NH4HCO3,俗称碳铵】,它们都是白色、易溶于水的晶体。
铵盐属于铵态氮肥。
常用氮肥有硝态氮肥和尿素【CO(NH2)2】
①铵盐受热易分解:
NH4ClNH3+HCl
NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
②铵盐能与碱反应放出氨气:
NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O
▲铵态氮肥,要避免与碱性肥料混合施用。
5、实验反思:
①喷泉实验的实质是什么?
氨气为什么可做喷泉实验?
是否只有氨气才能做该实验?
②用氯化铵和氢氧化钙固体混合共热制氨气,应使用什么实验装置?
注意哪些问题?
三、硝酸:
1、硝酸的工业制法:
氨催化氧化法
原理:
4NH3+5O24NO+6H2O
2NO+O2=2NO2
3NO2+H2O=2HNO3+NO
总反应式:
NH3+2O2=HNO3+H2O
2、硝酸的物理性质:
纯硝酸为无色有刺激性气味的液体,沸点较低(83℃),易挥发,在空气中遇水蒸气形成硝酸的小液滴而呈白雾状。
98%以上的浓硝酸称为“发烟硝酸”,69%的硝酸溶液称为浓HNO3。
浓HNO3由于HNO3分解产生的NO2溶于硝酸中而一般呈黄色。
3、硝酸的化学性质:
(1)不稳定性:
4HNO34NO2+2H2O+O2
硝酸越浓越易分解,因此浓HNO3应存放在棕色试剂瓶中。
(2)强酸性:
具有酸的通性。
(3)强氧化性:
HNO3中的+5价N元素处于最高价态,具有很强的氧化性。
如:
Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O
C+4HNO3(浓)=CO2+4NO2+2H2O
钝化作用:
常温下,浓HNO3使Fe、Al钝化。
4、氮及其化合物的性质和转化关系:
NH4NO3NH3HNO3
N2NONO2
5、自然界中氮的循环:
硝酸盐
植物
雷电细菌分解
亚硝酸盐
空气中的氮气
遗体
固氮
动物
氨或铵盐
作用遗体
【例题解析】
【例题1】(12分)下图中,A是一种无色液体,G是极易溶于水的碱性气体,Y是胃酸的主要成分,K是不溶于稀硝酸的白色沉淀,反应⑤是工业制X的主要反应之一。
请按要求填空:
(1)写出下列物质的化学式:
A:
,E:
F:
,Y:
。
(2)反应⑤的化学方程式为:
。
(3)1molB通过反应②得到1molF,B中F的质量分数为72%,则B的化学式为:
。
分析:
解题要寻找突破口,如“G是极易溶于水的碱性气体”,中学阶段只能是NH3,“Y是胃酸的主要成分”,推知Y是HCl;反应⑤是以氨为原料制取X,联想工业制硝酸的原理,可推出C是O2,J是NO,A是H2O,再推知D是H2,E是N2,X是HNO3,I是AgNO3,K是AgCl,H是NO2。
反应⑤是:
4NH3+5O24NO+6H2O,反应⑥是:
3NO2+H2O=2HNO3+NO。
(3)中1molB通过反应②得到Ag和N2,从已知条件出发,B中F的质量分数为72%,从而推知F的化学式为AgN3。
【答案】(12分)
(1)H2ON2AgHCl
(2)4NH3+5O24NO+6H2O(3)AgN3,
【例题2】汽车尾气(含有烃类、CO、SO2与NO等物质)是城市空气的污染源。
治理的方法之一是在汽车的排气管上装一个“催化转换器”(用铂、钯合金作催化剂)。
它的特点是使CO与NO反应,生成可参与大气生态环境循环的无毒气体,并促使烃类充分燃烧及SO2的转化。
(1)写出一氧化碳与一氧化氮反应的化学方程式
(2)“催化转换器”的缺点是在一定程度上提高空气的酸度,其原因是
(3)控制城市空气污染源的方法可以有(多选扣分)
a开发氢能源b使用电动车
c植树造林d戴上呼吸面具
分析:
解此题,一方面应从反应物自身的性质入手,汽车尾气中,CO具有较强的还原性,NO具有较强的氧化性,一定条件下,可能发生氧化还原反应;另一方面,应紧扣题意,寻找突破口,由“生成可参与大气生态循环的无毒气体”,推出生成产物为CO2和N2。
【答案】
(1)2CO+2NO2CO2+N2,
(2)SO2转化成SO3,产生硫酸酸雾。
(3)a、b。
【例题3】在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶.则a和b分别是()
分析:
此题考查形成喷泉的实验,从而了解形成喷泉的实质,是要形成内外气压差。
【答案】(BD)
【例题4】在100mlNaOH溶液中加入NH4NO3和(NH4)2SO4的固体混合物,加热充分反应。
右图表示加入的混合物质量和产生的气体体积(标准状况)的关系,试计算:
(1)NaOH溶液的物质的量浓度
(2)当NaOH溶液的体积为140mL,固体混合物质量是51.6g时,充分反应后,生成气体的体积为多少升?
(3)当NaOH溶液体积为180mL时,固体混和物的质量为51.6g时,充分反应后,生成气体的体积为多少升?
解析:
(1)由图可见:
34.4g混合物和100mLNaOH溶液恰好完全反应。
n(NaOH)=n(NH3)==0.5mol
c(NaOH)===5.00mol/L
(2)V(NaOH)=140mL完全反应所需固体质量
==48.16g<51.6g,
因固体过量,所以
V(g)=22.4L·mol-1×5mol·L-1×0.14L=15.68L
(3)V(NaOH)=180mL完全反应所需固体质量
==61.92g>51.6g,故NaOH过量,固体51.6g完全反应,=
V(g)=16.8L
【答案】:
(1)5.00mol/L
(2)15.68L(3)16.8L。
【习题精练】
一、选择题:
(每小题只有一个选项正确)
1、据称2004年冬季将是自1869年人类有气象观测记录以来的四大暖冬之最。
江苏气温预计较常年偏高4~6℃。
这与下列各组中的两种气体在大气中的含量都有关系的是:
()
A.SO2、CO2B.NO2、CO
C.CO2、CH4D.NO、O3
2、美国三位医学教授因发现X物质在人体血管系统内具有传送信号的功能而荣获1998年度诺贝尔生理学或医学奖。
因此X物质被誉为“生物信使分子”。
已知X是一种奇电子数分子,也是一种污染大气的无色气体,且能使血红蛋白失去携氧能力。
则X是:
()
A.COB.HFC.CO2D.NO
3、起固氮作用的化学反应的是:
()
A.工业上用氮气和氢气合成氨气
B.一氧化氮与氧气反应生成二氧化氮
C.氨气经催化氧化生成一氧化氮
D.由氨气制碳酸氢氨和硫酸氨
4、在标准状况下,①HCl②NH3③SO2④NO2分别充满容积相同的烧瓶做喷泉实验,都获成功,则生成溶液物质的量浓度相同的是:
()
A.①②③B.①②③④
C.①②④D.①②
5、在NO2与水的反应中,水:
()
A.是还原剂
B.是氧化剂
C.既是氧化剂又是还原剂
D.既不是氧化剂又不是还原剂
6、密度为0.91g·cm-3的氨水,质量百分比浓度为25%(即质量分数为0.25),该氨水用等体积的水稀释后,溶液中溶质的质量分数为()
A.等于12.5%B.大于12.5%
C.小于12.5%D.无法确定
7、在NH3、HNO3、H2SO4的工业生产中,具有的共同点是:
()
A.使用吸收塔设备
B.使用尾气吸收装置
C.使用H2作原料
D.使用催化剂
8、工业废气中氮氧化合物是造成污染的主要来源。
为治污,工业上通常通入NH3与之发生下列反应:
NOX+NH3→N2+H2O。
现有NO、NO2的混合气3L,可用同温同压下的3.5LNH3恰好使其完全转化为N2,则原混合气体中NO和NO2的物质的量之比:
()
A.1:
3B.2:
1
C.1:
1D.1:
4
9、限用一种试剂,经过一次性实验就能鉴别下列四种溶液:
Na2CO3、(NH4)2SO4、NH4Cl、KNO3,应选用:
()
A.AgNO3溶液 B.NaOH溶液
C.Ba(OH)2溶液 D.盐酸
10、InorganicSyntheses一书中,有一如右图所示的装置,用以制备某种干燥的纯净气体。
该装置中所装的药品正确的是:
()
A.A中装浓硫酸,B中装浓盐酸
B.A中装浓盐酸,B中装浓
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