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氮族元素

氮族元素. 元素及其化合物之四. 目的. 根据氮族元素在周期表的位置及结构特点，掌握该族元素的非金属性及其重要性质的递变规律，并和相邻的氧族、卤素进行比较。 理解氮分子结构特点，掌握氮气的性质和用途。 根据氨分子的结构特点，掌握氨的性质、制法、用途，掌握铵盐的特性和检验方法。 比较并掌握氮的两种重要氧化物 NO 和 NO 2 的性质。 掌握硝酸的重要性质和用途，工业上氨的催化氧化法制硝酸的原理，了解硝酸工业尾气的吸收。 比较磷的两种同素异形体的物理性质，掌握磷的重要的化学性质和用途。. 一、氮族元素. 二、单质. 氮气 1 、分子结构：.

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氮族元素

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Presentation Transcript

  1. 氮族元素 元素及其化合物之四

  2. 目的 • 根据氮族元素在周期表的位置及结构特点，掌握该族元素的非金属性及其重要性质的递变规律，并和相邻的氧族、卤素进行比较。 • 理解氮分子结构特点，掌握氮气的性质和用途。 • 根据氨分子的结构特点，掌握氨的性质、制法、用途，掌握铵盐的特性和检验方法。 • 比较并掌握氮的两种重要氧化物NO和NO2的性质。 • 掌握硝酸的重要性质和用途，工业上氨的催化氧化法制硝酸的原理，了解硝酸工业尾气的吸收。 • 比较磷的两种同素异形体的物理性质，掌握磷的重要的化学性质和用途。

  3. 一、氮族元素

  4. 二、单质 • 氮气 1、分子结构： 2、物理性质：无色无味稳定气体,难溶于水. 3、化学性质：常温下比较稳定 (1)氧化性：N2+3Mg=Mg3N2(点燃)淡黄色 N2+3H2=2NH3(催化剂加热) (2)还原性：N2+O2=2NO(放电)

  5. 二、单质 4、制备 (1)工业制法 液化空气，蒸发。 (2)实验室制法 原理：NH4Cl+NaNO2(饱和)=NaCl+N2↑+2H2O 药品：NH4Cl溶液，饱和亚硝酸钠溶液 装置：液液加热 除杂：干燥

  6. 二、单质 收集： 【讨论】为何使用冰盐冷却？A用来何用？加热前必须怎么做？收集前应如何操作？如何收集？加热片刻后可以移去酒精灯，为什么？

  7. 二、单质 • 磷（红磷、白磷） 1、分子结构： 2、物理性质： 3、化学性质： 4P+5O2=2P2O5 P2O5+H2O(冷)=2HPO3(偏磷酸剧毒) P2O5+3H2O(热)=2H3PO4(无毒) 2P+3Cl2=2PCl3 2P+5Cl2=2PCl5

  8. 二、单质 隔绝空气 416℃ 冷却 白磷----→红磷----→升华---→白磷 260℃ Δ 4、保存：少量白磷保存在水中；红磷密封保存。

  9. 三、氢化物 • 氨气 1、分子结构： 2、物理性质：无色、有刺激性气味、极易溶于水、易液化的气体（1：700）

  10. 三、氢化物 3、化学性质： (1)碱性 (2)还原性 (3)络合 (4)其他

  11. 三、氢化物 N2 H2O NH3•H2O N2 NH4Cl NH4Cl NH4NO3 NH3 NOH2O (NH4)2SO4 N2 Cu H2O NH4HCO3 CO2 180℃ 2000atm (NH2)2CO [Cu(NH3)4]2+ [Ag(NH3)2]+ CaCl2•8NH3

  12. 三、氢化物 • NH3+ H2O=NH3•H2O=NH4++OH- • NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3 • 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 NH3+H2SO4=NH4HSO4 • NH3+H20+CO2=NH4HCO3 • 4NH3+3O2(纯氧)=2N2+6H2O • 4NH3+5O2=4NO+6H2O(催化剂加热) • 8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl

  13. 三、氢化物 • 2NH3+3CuO=3Cu+N2+H2O • 2NH3+Ag+=[Ag(NH3)2]+ • 4NH3+Cu2+=[Cu(NH3)4]2+ • 8NH3+CaCl2= CaCl2•8NH3 • 2NH3+CO2=(NH2)2CO+H2O(180℃,2000atm)

  14. 三、氢化物 4、制备 (1)工业制备 N2+3H2=2NH3(催化剂、加热、加压) (2)实验室制法 原理：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O 药品：固体NH4Cl，消石灰(浓氨水、CaO) 装置：固固加热(液固加热) 除杂：干燥

  15. 三、氢化物 收集：向下排空气法 检验：湿润的红色石蕊试纸

  16. 四、氧化物 • N2O NO N2O3 NO2(N2O4) N2O5 P4O6 P4O10 1、性质： NO SO3 NO N2 NaNO2 NO2 I2 NO KOH N2O4 HNO3

  17. 四、氧化物 • 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO • 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 • 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 • 6NOx+4xNH3=(3+2x)N2+6xH2O(催化剂) • NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O • NO2+SO2=NO+SO3 • NO2+2KI+H2O=NO+2KOH+I2

  18. 四、氧化物 2、制法： 原理 HNO3+Cu--Cu(NO3)2+NOx↑+H2O 药品 浓稀硝酸、铜 装置 固液(加热) 收集 尾气吸收

  19. 五、含氧酸 • 硝酸 1、结构： 2、物理性质：无色易挥发液体易溶于水 3、化学性质： 不稳定性 酸性 强氧化性 与有机物反应

  20. 五、含氧酸 CO2 H2O NO2 H20 NO2 O2 H3PO4 NO2 酸的通性 H2SO4 H2O NO2 钝化 HNO3 C6H5NO2 Cu(NO3)2 NO2 S H2O NO CH2ONO2 | CHONO2 | CH2ONO2 H2SO4 NO Fe3+ NO (I2)Br2 NO Na2SO4 NO

  21. 五、含氧酸 • 4HNO3=2H2O+4NO2↑+O2↑ • C+4HNO3(浓)=CO2↑+4NO2↑+2H20 • P+5HNO3(浓)=H3PO4+5NO2↑+H2O • S+6HNO3(浓)=H2SO4+6NO2↑+2H2O • 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O • Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O • 3H2S+2HNO3(稀)=3S+2NO↑+4H2O • 3SO2+2H20+2HNO3(稀)=3H2SO4+2NO↑

  22. 五、含氧酸 • 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O • 6Br-+2NO3-+8H+=3Br2+2NO↑+4H2O • 3Na2SO3+2HNO3=3Na2SO4+2NO+H2O • C6H6+HNO3→C6H5NO2+H2O • CH2OH CH2ONO2 | | CHOH +3HNO3→ CHONO2 +3H2O | | CH2OH CH2ONO2

  23. 五、含氧酸 4、制备 (1)工业制法 4NH3+5O2=4NO+6H2O 2NO+O2=2NO2 3NO2+H2O=2HNO3+NO 关系：NH3-NO-NO2-HNO3 尾气处理：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O 2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O

  24. 五、含氧酸 (2)实验室制备 原理：NaNO3(S)+H2SO4(浓)=NaHSO4+HNO3↑微热 药品：固体硝酸钠，浓硫酸 装置：固液加热（曲颈甑） 收集：冷凝

  25. 五、含氧酸 【讨论】硝酸与金属反应的还原产物与硝酸的浓度和金属的活泼性有密切的关系，可以是N2O、NO2（N2O4）等，又已知这些氮氧化物均可与铜发生反应： 2NxOy+2yCu→2yCuO+xN2 你能否设计一个可以确定硝酸与金属反应的还原产物的实验装置模型？

  26. 五、含氧酸 • 【思考】此装置系统应包含几个大部分？ 应该包含三个大部分——金属与硝酸反应的部分、氮氧化物与铜反应的部分和氮气体积的确定部分。 • 【思考】还需要测量哪些数据吗？如果需要，应该如何测量？ 还需要测量铜质量的增加。称重即可。

  27. 五、含氧酸 • 【思考】根据金属与硝酸反应物的状态及反应条件，应选择何种装置？若反应速率太小，应采取什么对策？ 应选择固-液反应的装置。给反应容器加热。 • 【思考】加热应考虑什么因素？选择什么方式？ 加热应防止硝酸分解；所以，加热方式应是微热，如水浴加热。

  28. 五、含氧酸 • 【思考】如果反应产物中含有NO，你认为此装置的设计有没有问题，应该如何完善？ 如果反应产物中含有NO，会与装置中空气里的氧气发生反应，导致测定结果错误。应该在金属与硝酸反应之前排净装置中的空气。 • 【思考】用什么方法排净空气？怎样改进装置的设计？ 可以用CO2排净装置中的空气，在金属与硝酸反应的装置前添加一个CO2发生器。

  29. 五、含氧酸 • 【思考】根据金属与硝酸反应的反应物的性质及反应条件，判断产物气体的成分除氮的氧化物以外还可能有什么？其对后续反应有无干扰？应如何净化？净化装置的位置是什么？ 还可能有水蒸气和CO2。水蒸气的存在可能干扰氮氧化物与铜的反应；CO2的存在可能使氮气体积的测量产生误差。可以用浓硫酸干燥除去水蒸气，其装置应放在氮氧化物与铜的反应的装置之前；用NaOH溶液除去CO2，其装置放在氮气体积测量的装置之前。

  30. 五、含氧酸 • 【思考】选择什么装置完成氮氧化物与铜的反应？ 用加热的硬质试管。 • 【思考】铜选择什么形态？原因何在？ 用铜粉，反应接触面积大，使氮氧化物与铜的反应更为完全。在硬质试管两端填入玻璃棉。 • 【思考】如何测量N2的体积？ 用量气装置。

  31. 五、含氧酸

  32. 五、含氧酸 • 磷酸 无色晶体，易吸水，易溶于水，沸点高。 弱酸，非氧化性酸。 具有酸的通性。 H3PO4+NaOH=NaH2PO4+H2O H3PO4+2NaOH=Na2HPO4+2H2O H3PO4+3NaOH=Na3PO4+3H2O 磷酸的制取：Ca3(PO4)2+H2SO4(浓)

  33. 六、盐类化合物 • 铵盐 特性：可溶于水。 (1)受热易分解 NH4Cl=NH3+HCl(Δ) NH4HCO3=NH3+HCl+H2O (2)与碱反应 NH4Cl+NaOH=NaCl+NH3•H2O

  34. 六、盐类化合物 • 硝酸盐 特性：一般易溶于水，受热易分解高温下都是强氧化剂。 • 铵根离子和硝酸根离子的检验 (1)碱—加热—湿润的红色石蕊试纸 (2)浓缩—铜—浓硫酸—加热

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