专题7 氮与社会可持续发展第一单元 氮的固定 氮及其重要化合物 知识点清单

氮及其重要化合物 知识点一、氮气的性质及应用 1．氮原子结构 （1）原子结构示意图： （2）在周期表中位置：第二周期第VA族 2．氮气的结构 （1）结构式N≡N，电子式 3．氮元素的自然存在 4．氮气的物理性质 （1）色味态：无色无味气体 （2）密度：在标准状况下ρ（N2）＝1.25g L－1，比空气的小（极为接近） （3）溶解性：难溶于水 （4）收集方法：只能用排水法（密度与空气接近，不能用排空气法） 6．氮气的化学性质 （1）稳定性：N≡N键能很大，通常情况下很难发生反应 （2）氧化性：N2+3H22NH3（工业固氮反应） （3）还原性 ①除去中H2的N2 ：3Mg+N2Mg3N2 氮化镁电子式： ②高能固氮反应：N2+O22NO 7.氮的固定（氮元素由游离态变为化合态） 合成氨适宜条件的选择 催化剂：虽不能改变化学平衡，但可以加快反应速率，提高单位时间内的产量。 温度：升高温度可加快反应速率，但从平衡移动考虑，此反应温度不宜太高。使催化剂的活性最大也是选择温度的另一个重要因素。 压强：增大压强既可以加快反应速率又可以使化学平衡向正反应方向移动。但生产设备能不能承受那么大的压强，产生压强所需的动力、能源 又是限制压强的因素。 浓度：在生产过程中，不断补充N2和H2，及时分离出NH3，不但可以加快反应速率，还能使平衡右移，提高NH3的产量。 合成氨的适宜条件 压强：20~50MPa 温度：500℃左右（此时催化剂的活性最大） 催化器：铁触媒（以铁为主体的多成分催化剂） 自然界中氮的循环 8.氮气的用途 （1）工业上合成氨，制硝酸 （2）代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化 （3）在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发 （4）保存粮食、水果等食品，以防止腐烂 （5）医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术 （6）高科技利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能 知识点二、氮的氧化物 1．氮元素的六种氧化物 化合价 +1 +2 +3 +4 +5 化学式 N2O NO N2O3 NO2 N2O4 N2O5 含氧酸 HNO2 HNO3 2．NO的性质 （1）色味态：无色无味气体 （2）溶解性：难溶于水 （3）强还原性 ①与O2反应：2NO+O22NO2 ②与酸性H2O2反应：2NO+3H2O22H++2NO3－+2H2O ③酸性KMnO4溶液：5NO+3MnO4－+4H+5NO3－+3Mn2++2H2O ④除去NO2中的NO：NO+2HNO3（浓）3NO2↑+H2O 3．NO2的性质 （1）色味态：红棕色有刺激性气味气体 （2）溶解性：易溶于水，不溶于四氯化碳 （3）与H2O反应：3NO2+H2O2HNO3+NO （4）双聚反应：2NO2N2O4；△H＜0 ①加热：红棕色变深 ②加压：颜色先变深后变浅，比加压前深 （5）强氧化性：能够将某些还原性微粒氧化，自身被还原成NO 还原性微粒 氧化产物 S SO3或SO42－ I2 Fe3+ ①2NO2+2KI＝2KNO2+I2（湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，可用于检验NO2） ②NO2+SO2SO3+NO ③H2S+NO2S+NO+H2O ④2Fe2++4H++NO22Fe3++2H2O+NO↑ （6）鉴别NO2和溴蒸气 方法 现象 二氧化氮 溴蒸汽 水溶解法 气体由红棕色变成无色，得到无色溶液 溶液变为橙色 AgNO3沉淀法 气体由红棕色变成无色，溶液无明显变化 产生浅黄色沉淀 CCl4溶解法 无明显现象 得到橙红色溶液 密闭加热法 颜色明显加深 无明显现象 密闭冷却法 颜色明显变浅 得到深红棕色液体 湿润的淀粉 碘化钾试纸法 变蓝 变蓝 4．氮氧化物的危害 （1）形成硝酸型酸雨 含氮物质NONO2HNO3 （2）形成光化学烟雾 NO2和O2O3有毒烟雾 （3）破坏臭氧层：NO催化O3分解为O2 NO+O3＝NO2+O，NO2+O＝NO+O2 （4）水体富营养化：水中含氮化合物引起水体污染 5．常见的处理氮氧化物的方法 （1）NaOH溶液吸收法 ①2NO2+2NaOHNaNO2+NaNO3+H2O ②NO+NO2+2NaOH2NaNO2+H2O （2）纯碱溶液吸收法 ①2NO2+Na2CO3NaNO3+NaNO2+CO2↑ ②NO2+NO+Na2CO32NaNO2+CO2↑ （3）CH4还原法 ①2CH4+2NO2N2+2CO2+4H2O ... ...