3.2 氮及其重要化合物 讲义

学科 化学 课题名称 氮及其化合物 1．固氮的途径 （1）氮元素存在形态 空气中含大量N2，是工业生产中N2的主要来源。 （2）N2的物理性质 氮气难溶于水，难液化，密度比空气略小（与空气密度相近），只能用排水法收集N2。 （3）N2的化学性质 由于氮分子的键能很大，所以氮气的性质很稳定，只有在高温条件下才能发生一些化学变化。 1)与H2的反应：N2+3H22NH3 2)与O2的反应：N2+O22NO 3)与Mg的反应：3Mg+N2Mg3N2 （4）氮的固定 1)定义：把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程称为固氮。 2)氮的同定的途径 ①生物固氮 豆科植物的根部常附有小根瘤，其中含有固氮菌，能把空气中游离的氮变成氨（铵态氮肥）作为养分吸收，所以这些植物可以少施肥，甚至不施肥。 ②大气同氮 闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥），渗入土壤被植物根系吸收。 N2+O22NO 2NO+O2→2NO2 3NO2+H2O→2HNO3+NO 【注意】生物固氮和大气固氮统称自然固氮。 ③工业固氮 氮气和氢气在高温、高压并有催化剂存在的条件下，可以直接化合生成氨(NH3)。 N2+3H22NH3 工业上就是利用这个原理来合成氨的。 【例1】下列用途中，应用了氮气性质的不活泼性的是（ D ） ①金属焊接时用氮气作保护气，氮气和氩气的混合气体填充灯泡 ②用于合成氨 ③工业上以氮气作为原料之一制硝酸 ④用作粮食和水果贮存的保护气 A．①② B．①③ C．②④ D．①④ 【例2】将燃着的镁条插入下列气体中，镁条不能继续燃烧的是（ D ） A．O2 B．Cl2 C．N2 D．Ar 2．氨气 （1）物理性质 氨气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，易液化，液氨汽化时吸收大量的热，因此液氨可作制冷剂。 （2）分子结构 电子式：，结构式：，分子空间构型：三角锥型，键和键之间的夹角为107°18′，为极性分子。 （3）化学性质 1)与水反应 NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH- NH3是中学化学中唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3的存在。 2)喷泉实验（回顾HCl的喷泉实验） ①实验原理：如右图所示，圆底烧瓶中充满NH3，由于氨极易溶于水，挤压胶头滴管，少量的水即可溶解大量的氨(1:700)，导致烧瓶内压强减小，在外界大气压作用下使烧杯中滴有酚酞的水压入烧瓶，形成美丽的红色喷泉。 ②实验现象：产生红色喷泉，这是因为氨溶于水后形成碱性溶液，遇酚酞显红色。 ③喷泉实验成败的关键： a．烧瓶、预先吸液的滴管及长直玻璃管的外部都要干燥； b．气体要充满圆底烧瓶； c．瓶塞要严密，不漏气，止水夹要夹紧。 ④说明问题：a．氨极易溶于水．b．氨气的水溶液显碱性。 ⑤实验拓展：a．从喷泉实验的实验原理可知，只要烧瓶内的气体能被胶头滴管中挤出的少量液体快速吸收，使烧瓶内气体压强远远低于外界大气压，就可形成喷泉。因此理论上大多数气体都可做喷泉实验，关键是胶头滴管中的少量液体要选得合适。如： 12345烧瓶中的气体Cl2CO2H2SNO2+NOHCl滴管中的液体浓NaOH浓NaOH浓NaOH浓NaOHH2O b．此外，若改变喷泉实验装置，也可以使某些本来不能形成喷泉的气体形成喷泉，因此要从产生喷泉的条件认识形成喷泉的本质。 3)与酸反应 NH3+HCl→NH4Cl(生成白烟) 2NH3+H3SO4→(NH4)2HSO4(俗称硫铵) NH3+HNO3→NH4NO3（俗称硝铵） NH3+CO2+H2O→NH4HCO3（俗称碳铵） 4)与O2反应 4NH3+5O24NO+6H2O（该反应放热） 【注意】①通常状况下，氨在氧气中不反应。 ②反应条件：催化剂（如铂）、加热。 ③该反应放热。 ④该反应是工业上制硝酸的基础。 （4）NH3的实验室制法及工业制法 1)工业制法 N2+3H22NH3 【注意】 ①该反应为可逆反应，所以所得产品是NH3、N2、H2的混合物，利用NH3易液化的特点将NH3分离以后，N2、H2可循环使用。 ②原料N2可通过蒸馏液态空气获 ... ...