生产生活中的含氮化合物孟娜教学课件

生产生活中的含氮化合物孟娜弗里茨弗里茨哈伯，德国化学家，出生在哈伯，德国化学家，出生在德国的一个犹太人家庭。德国的一个犹太人家庭。19091909年成为年成为第一个从空气中制造出氨的科学家，第一个从空气中制造出氨的科学家，使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被使人类从此摆脱了依靠天然氮肥的被动局面，加速了世界农业的发展，因动局面，加速了世界农业的发展，因此获得此获得19181918年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。一战中，哈伯担任化学兵工厂厂长时一战中，哈伯担任化学兵工厂厂长时负责研制、生产氯气、芥子气等毒气，负责研制、生产氯气、芥子气等毒气，并使用于战争之中，造成近百万人伤并使用于战争之中，造成近百万人伤亡，遭到了美、英、法、中等国科学亡，遭到了美、英、法、中等国科学家们的谴责。家们的谴责。赞扬赞扬哈伯哈伯的人说：他是天使，为人类的人说：他是天使，为人类带来丰收和喜悦，是用空气制造面包带来丰收和喜悦，是用空气制造面包的圣人；诅咒他的人说：他是魔鬼，的圣人；诅咒他的人说：他是魔鬼，给人类带来灾难、痛苦和死亡。给人类带来灾难、痛苦和死亡。哈伯哈伯(一一)氮的存在氮的存在1.1.大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中 体积分数约占体积分数约占78%;78%;(二二)氮气的物理性质氮气的物理性质无色无味无色无味的气体的气体,难溶于水难溶于水,密度比空气略小密度比空气略小 氮气采用排水集气法或氮气采用排水集气法或直接收直接收集在球胆或塑料袋中集在球胆或塑料袋中质量分数约占质量分数约占75%75%排水法装置排水法装置 N2+O2 2NO(无色无色)放电或高温放电或高温 2NO+O2=2NO2(红棕色红棕色)3NO2+H2O =2HNO3+NO NO：无色：无色无味的无味的微溶于水微溶于水的有毒气体的有毒气体,极易和氧气反应极易和氧气反应。NO2：红棕色：红棕色有刺激性气味的有刺激性气味的易溶于水易溶于水的有毒气体的有毒气体 闪电闪电NOO2NO2H2OHNO3矿物质矿物质N2和O2硝酸盐硝酸盐雷雨过程中氮元素发生的变化雷雨过程中氮元素发生的变化思考思考：（：（1 1）写出其离子方程式）写出其离子方程式 （2 2）标出电子转移的方向与数目，并指出氧化）标出电子转移的方向与数目，并指出氧化 剂与还原剂物质的量之比？剂与还原剂物质的量之比？思考：思考：NO、NONO2 2是否为酸性氧化物？是否为酸性氧化物？思考：如何除去思考：如何除去NONO中混有的中混有的NONO2 2气体？气体？思考：现有一试管二氧化氮，将其倒置于水槽中，思考：现有一试管二氧化氮，将其倒置于水槽中，试管内会有什么变化？试管内会有什么变化？现象：红棕色气体消失，水位上升，现象：红棕色气体消失，水位上升，最后水充满试管的最后水充满试管的2/32/3，无色气体充满试管的无色气体充满试管的 1/3 1/3（上部）（上部）3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NO练习练习1 1：将充满：将充满NONO和和NONO2 2的混合气体的混合气体45mL45mL的试管，倒立的试管，倒立于水中，一段时间后，气体的体积为于水中，一段时间后，气体的体积为35mL35mL，原混合气体，原混合气体中，中，NONO和和NONO2 2的体积比为的体积比为A A2:12:1 B B2:7 C2:7 C7:2 D7:2 D9:79:7练习练习1 1：将充满：将充满NONO和和NONO2 2的混合气体的混合气体45mL45mL的试管，倒立的试管，倒立于水中，一段时间后，气体的体积为于水中，一段时间后，气体的体积为35mL35mL，原混合气体，原混合气体中，中，NONO和和NONO2 2的体积比为的体积比为A A2:12:1 B B2:7 C2:7 C7:2 D7:2 D9:79:7解析：解析：3NO 3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO V+NO V 3 1 3-1=2 3 1 3-1=2 （45-3545-35）=10 mL=10 mL A A 15 mL 15 mLV(NOV(NO2 2)=15 mL)=15 mL，V(NO)=30 mLV(NO)=30 mL；V(NOV(NO2 2):V(NO)=1):V(NO)=1：2 2 思考：通入多少体积的氧气可使试管内气体无残留？思考：通入多少体积的氧气可使试管内气体无残留？思考：如何操作能减少产生的一氧化氮气体思考：如何操作能减少产生的一氧化氮气体？想想看：想想看：3NO2+H2O =2HNO3+NO（1）2NO+O2=2NO2（2 2）4NO4NO2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4HNOO=4HNO3 3（1 1 1 1）2+2+2+2+（2 2 2 2）练习练习2:2:在标准状况下，将充满在标准状况下，将充满NONO2 2和和O O2 2（体积比为（体积比为41 41）气体的干燥烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升。当）气体的干燥烧瓶倒置于水中，瓶内液面逐渐上升。当液面不再上升后，烧瓶内溶液的物质的量浓度为液面不再上升后，烧瓶内溶液的物质的量浓度为(假设溶液不扩散假设溶液不扩散)22.422.41 1molmolL L-1-1练习练习3 3：若所盛气体为若所盛气体为NONO2 2气体，则所得溶液的物质的量气体，则所得溶液的物质的量浓度为多少浓度为多少？28281 1 mol molL L-1-1想想看：如果有一试管一氧化氮气体，通入多少想想看：如果有一试管一氧化氮气体，通入多少氧气可以用水吸收不残留气体？氧气可以用水吸收不残留气体？4NO+3O2+2H2O=4HNO3 3NO2+H2O =2HNO3+NO（2）2NO+O2=2NO2（1 1）（1 1 1 1）3+3+3+3+（2 2 2 2）2222例例4 4、将体积为将体积为10mL10mL的试管倒置于盛水的水槽中，先向试管中的试管倒置于盛水的水槽中，先向试管中注入一定量的注入一定量的NONO，再通入，再通入O O2 2，两种气体共为，两种气体共为10mL10mL，水面逐渐上升，水面逐渐上升，至余至余3mL3mL气体时为止。求原混合气体中气体时为止。求原混合气体中NONO和和O O2 2各多少毫升？各多少毫升？解解（1 1）若剩余气体若剩余气体为NONO则氧气完全反氧气完全反应，设氧气的体氧气的体积为x x 4NO+3O 4NO+3O 4NO+3O 4NO+3O2 2 2 2+2H+2H+2H+2H2 2 2 2O=4HNOO=4HNOO=4HNOO=4HNO3 3 3 3 x=3mL V(NO)=7mL x=3mL V(NO)=7mL（2 2）若剩余气体若剩余气体为O O2 2,则NONO完全反完全反应，设NONO的体的体积为y y 4NO+3O 4NO+3O 4NO+3O 4NO+3O2 2 2 2+2H+2H+2H+2H2 2 2 2O=4HNOO=4HNOO=4HNOO=4HNO3 3 3 3 y=4mL V(O y=4mL V(O2 2)=6mL)=6mL用过量的氧气帮助氮氧化物被水完全吸收，既有利用过量的氧气帮助氮氧化物被水完全吸收，既有利于保证原料的充分利用和硝酸的产量，又有利于减于保证原料的充分利用和硝酸的产量，又有利于减少空气的污染。少空气的污染。通过以上分析，对工业生产硝酸时减少氮氧化合物通过以上分析，对工业生产硝酸时减少氮氧化合物的排放，减少空气污染有什么启示？的排放，减少空气污染有什么启示？2 2氮氧化物对环境污染的防治氮氧化物对环境污染的防治（1 1）来源：）来源：氮氧化物主要来源于汽车尾气、氮氧化物主要来源于汽车尾气、工厂废气的排放、金属的冶炼，工厂废气的排放、金属的冶炼，其中，汽车尾气是城市大气中氮其中，汽车尾气是城市大气中氮氧化物的主要来源之一。氧化物的主要来源之一。(2)(2)危害：危害：酸雨（硝酸型酸雨）酸雨（硝酸型酸雨）光化学烟雾光化学烟雾光化学烟雾光化学烟雾：汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物光化学烟雾：汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物（和氮氧化物（NOxNOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（学反应，生成臭氧（O O3 3）、醛、酸等二次污染物，参与光）、醛、酸等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成浅蓝色有刺激性的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。浅蓝色有刺激性的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。主要危害：主要危害：光化学烟雾的成分非常复杂，具有强氧化性，光化学烟雾的成分非常复杂，具有强氧化性，刺激人们眼睛和呼吸道黏膜，伤害植物叶子，刺激人们眼睛和呼吸道黏膜，伤害植物叶子，加速橡胶老化，并使大气能见度降低。加速橡胶老化，并使大气能见度降低。氮氧化物防治氮氧化物防治(一一)氮的存在氮的存在1.1.大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中大部分氮元素以游离态的形式存在于空气中 体积分数约占体积分数约占78%;78%;(二二)氮气的物理性质氮气的物理性质无色无味无色无味的气体的气体,难溶于水难溶于水,密度比空气略小密度比空气略小 氮气采用排水集气法或氮气采用排水集气法或直接收直接收集在球胆或塑料袋中集在球胆或塑料袋中质量分数约占质量分数约占75%75%排水法装置排水法装置氮气的化学性质氮气的化学性质2、氮气与活泼金属反应、氮气与活泼金属反应 N2+3Mg =Mg3N2（黄色）（黄色）点燃点燃1、氮气与氧气反应、氮气与氧气反应 N2+O2 =2NO放电或高温放电或高温空气中主要成分为氮气，为什么镁在空气中燃烧时空气中主要成分为氮气，为什么镁在空气中燃烧时主要和氧气发生反应，只有极少量镁和氮气主要和氧气发生反应，只有极少量镁和氮气发生反应呢？发生反应呢？3、氨的合成、氨的合成N2(g)+3H2(g)2NH3(g)合成氨的条件：合成氨的条件：1.1.压强：压强：20 MPa20 MPa50MPa50MPa 2.2.温度：温度：500500左右左右3 3催化剂：催化剂：铁触媒铁触媒以铁为主体的多成分催化剂。以铁为主体的多成分催化剂。高温高压高温高压催化剂催化剂三、铵盐三、铵盐 1 1、铵盐的涵义：、铵盐的涵义：由铵根离子和酸根离子构成的化合物由铵根离子和酸根离子构成的化合物 2 2、铵盐的物理性质：、铵盐的物理性质：都是晶体，并且都能溶于水都是晶体，并且都能溶于水 3 3、铵盐的化学性质、铵盐的化学性质思考、如何分离思考、如何分离NaClNaCl晶体和晶体和NHNH4 4ClCl晶体？晶体？(NH4)2CO3 2NH3 +CO2 +H2O加热或撞击加热或撞击2NH4NO3 2N2 +O2 +4H2O NHNH4 4Cl NHCl NH3 3 +HCl NH+HCl NH3 3+HCl=NH+HCl=NH4 4ClCl（1 1）、铵盐受热分解）、铵盐受热分解不稳定性不稳定性（2 2）、铵盐与碱的反应）、铵盐与碱的反应（NHNH4 4)2 2SOSO4 4+2NaOH Na+2NaOH Na2 2SOSO4 4+2NH+2NH3 3 +2H +2H2 2O O4 4、铵盐的检验、铵盐的检验四、氨气的实验室制取：四、氨气的实验室制取：1、原理：、原理：2NH4 Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O加热加热a:a:铵盐选用氯化铵，不选用硫酸铵和硝铵盐选用氯化铵，不选用硫酸铵和硝酸铵等，因为这些氧化性酸的铵盐在温酸铵等，因为这些氧化性酸的铵盐在温度较高时，会发生氧化还原反应，生成度较高时，会发生氧化还原反应，生成二氧化硫等多种气体，且存在一定的安二氧化硫等多种气体，且存在一定的安全的隐患全的隐患b.b.一般用一般用Ca(OH)2，而不用，而不用NaOHNaOH，因，因NaOHNaOH碱性碱性太强，对大试管腐蚀比太强，对大试管腐蚀比Ca(OH)2 2强。强。c.c.采用固固加热的原因，不采取溶液的原因，采用固固加热的原因，不采取溶液的原因，是因为生成的氨气极易溶于水，反应物采用溶是因为生成的氨气极易溶于水，反应物采用溶液不易于氨气的逸出液不易于氨气的逸出药品的选择药品的选择固体固体+固体加热制取气体固体加热制取气体与制取与制取O2相同相同 2、装置装置：实验室制氨气实验室制氨气实验室制氧气实验室制氧气蘸有稀硫酸的棉花的作用：蘸有稀硫酸的棉花的作用：1 1、防止气体散入大气造成污染危害健康。、防止气体散入大气造成污染危害健康。2 2、防止对流。空气进入会影响氨的纯度。、防止对流。空气进入会影响氨的纯度。3 3、干燥干燥：用碱石灰或生石灰在干燥管或用碱石灰或生石灰在干燥管或U U型管中型管中干燥干燥 4 4、收集收集：向下排空气法向下排空气法5 5、验满：、验满：（1 1）湿润的红色石蕊试纸靠近试管口）湿润的红色石蕊试纸靠近试管口（2 2）玻璃棒蘸取浓盐酸靠近试管口）玻璃棒蘸取浓盐酸靠近试管口6 6、尾气处理尾气处理：用水或稀酸吸收用水或稀酸吸收干燥管干燥管U型管型管 吸收尾气防倒吸装置吸收尾气防倒吸装置倒扣的漏斗刚刚接触水槽液面。倒扣的漏斗刚刚接触水槽液面。倒吸刚开始时水进入漏斗还没倒吸刚开始时水进入漏斗还没升上去就脱离水槽液面降回去升上去就脱离水槽液面降回去倒吸就是因为压强差或冷热差，使水回流。倒吸就是因为压强差或冷热差，使水回流。思考：实验室还有没有制取氨气的思考：实验室还有没有制取氨气的其他方法呢？其他方法呢？B B、向浓氨水中加入生石灰或氢氧化钠、向浓氨水中加入生石灰或氢氧化钠CaO+NH3.H2O=Ca(OH)2+NH3生石灰与水反应反应放出大量的热，生石灰与水反应反应放出大量的热，有利于氨气的放出有利于氨气的放出氢氧化钠溶液放出大量的热，有利于氢氧化钠溶液放出大量的热，有利于氨气的放出氨气的放出lC C、加热氨水、加热氨水lNHNH3 3.H.H2 2O=NHO=NH3 3+H+H2 2O O（加热）（加热）你认为上述三种方法，哪种最简单呢你认为上述三种方法，哪种最简单呢19981998年诺贝尔奖获得者伊格纳罗年诺贝尔奖获得者伊格纳罗发现一氧化氮发现一氧化氮(NO)(NO)是人体内是人体内保护机体抵抗保护机体抵抗心血管疾病与心血管疾病与其他疾病的信其他疾病的信号分子号分子授奖致辞授奖致辞:“(“(表彰他们表彰他们)关于关于一氧化氮一氧化氮在在心血管组织中作为心血管组织中作为信号分子信号分子的发现的发现 66、节制使快乐增加并使享受加强。德谟克利特67、今天应做的事没有做，明天再早也是耽误了。裴斯泰洛齐68、决定一个人的一生，以及整个命运的，只是一瞬之间。歌德69、懒人无法享受休息之乐。拉布克70、浪费时间是一桩大罪过。卢梭