第四節氮族元素第四章非金屬及其化合物

從示意圖可看出：

氮族元素最外層只有5個電子，隨著核電荷數和原子核外電子層數的增加，氮族元素的一些性質呈規律性變化。例如：氮元素的主要價態：-30

+1

+2

+3

+4

+5

NH3N2HNO3NO2N2O4還原性氧化性

從上到下，元素的原子半徑

，核對外層電子的引力

，在化學反應中得電子能力

，失電子能力

，非金屬性

，金屬性

。逐漸增大逐漸減弱逐漸減弱逐漸增強逐漸減弱逐漸增強N2ONON2O3HNO23.化學性質常溫下，氮氣的化學性質很不活潑，可代替稀有氣體做保護氣。⑴與氫氣的反應N2+3H2

2NH3高溫、高壓催化劑⑵與活潑金屬的反應Mg+N2===Mg3N2點燃思考一：鎂條在空氣中燃燒的產物有什么？2Mg+O2===2MgO點燃2Mg+CO2===2MgO+C點燃思考二：若向鎂條在空氣中燃燒的產物中加水，

將會有氣泡產生，為什么？Mg3N2+6H2O==3Mg(OH)2↓+2NH3↑⑶與氧氣的反應空氣的主要成分是N2和O2，在通常狀況下，它們不起反應。但是在放電條件下，兩者卻可以直接化合。N2+O2===2NO放電氮在自然界中的循環過程（一）氮在自然界中的循環過程（二）5．氮的存在⑴氮元素主要以游離態存在于空氣中⑵以化合態形式存在于無機物中及有機物中6.制法：分離空氣

N2的沸點是-196℃，O2是-183℃，故液態空氣氣化時先得到的是N2。7.用途：“光化學煙霧”就是氮氧化物等污染物在強光照下發生光化學反應之后的結果處理:①工廠尾氣可用堿液吸收反應

②汽車尾氣處理，常加如催化劑2CO+2NO===2CO2+N2催化劑

NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O【思考與交流】關于諺語“雷雨發莊稼”，你現在是否已經知道了其中的化學原理？N2+O2===2NO放電2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO生成的硝酸隨雨水落下，與土壤中的礦物質作用生成易被植物吸收的硝酸鹽，給農作物補充氮肥。拓展：氮的氧化物---NO與NO2的性質比較NONO2物性毒性與水與O2與O2、H2O與NaOH制備無色，刺激性氣味紅棕色，刺激性氣味有毒（機理同CO）有毒3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO24NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O3Cu+8HNO3(稀)＝＝3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O問題１:有兩瓶顏色均為紅棕色的氣體，它們分別是NO2和Br2蒸氣，如何鑒別它們?請設計方案。問題2:能不能用濕潤淀粉KI試紙鑒別?(1)加入水,振蕩,觀察現象.

(2)加入AgNO3溶液后振蕩,觀察現象.

NO2+2KI+H2O=NO+2KOH+I2Br2+2KI=2KBr+I2即：不可以，因為他們都會使試紙變藍色①紅棕色消失，得到無色溶液的是NO2；②紅棕色變淺，得到橙色溶液的是Br2；①紅棕色消失，得到無色溶液的是NO2；②紅棕色消失，并產生淡黃色沉淀的是Br2；二氧化氮和溴蒸氣的鑒別

1.NO2和溴蒸氣在性質上的相似之處：①均有氧化性②溶于水后溶液呈酸性③

能與堿溶液反應2.NO2和溴蒸氣在性質上的差異之處：②通入AgNO3溶液，有淡黃色沉淀生成的為溴蒸氣③通入CCl4有機溶劑中，溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙紅色的為Br2(g)④將盛有溴蒸氣和NO2氣體試管放入冷水中冷卻，氣體顏色變淺的為NO2

①通入水中，NO2溶于水發生反應后溶液無色而溴蒸氣溶于水溶液呈橙色一氧化氮、二氧化氮的反應2.你的設計對工業上生產硝酸有什么啟示？

【提示】工業生產硝酸，將尾氣(NO)通入適量的氧氣后再溶解于水，經過多次循環氧化、溶解，可充分利用原料，并減少NO的排放，有利于保護環境。【實驗探究】3.把一支充滿NO氣體的試管倒立在盛水的水槽中，向試管中充入多少O2，試管中才能充滿水？【提示】由反應得：

（3NO2+H2O=2HNO3+NO）（2NO+O2=2NO2）×3×2+4NO+3O2+2H2O=4HNO3

當充入3/4試管體積的O2時，水能充滿試管。

把盛有48mLNO、NO2混合氣體的容器倒置于水中（同溫、同壓），待液面穩定后，容器內氣體的體積變為24mL，則（1）原混合氣體中，NO是

mL。（2）若在剩余的24mL氣體中，通入6mLO2，待液面穩

定后，容器內氣體的體積變為

mL（3）若在剩余的24mL氣體中，通入24mLO2，待液面

穩定后，容器內氣體的體積變為

mL（4）若在原48mLNO、NO2混合氣體中，通入

mLO2，倒置于水中，容器內氣體會全部被吸收。練習：12166183.制備⑴工業制備：N2+3H2

2NH3高溫、高壓催化劑⑵實驗室制備：①原理：Ca(OH)2+2NH4Cl===CaCl2+2NH3↑+2H2O△②反應裝置：甲乙丙儀器：鐵架臺、酒精燈、硬質試管、導管③除雜：向下排空氣法④收集方法：堿石灰或者NaOH固體注意：一定不能用酸性干燥劑及無水CaCl2固體⑤驗滿：a.濕潤的紅色石蕊試紙b.蘸有濃鹽酸（濃硝酸）的玻璃棒接近試管口(白煙)多余氣體在尾氣吸收時要防止倒吸。

倒置漏斗×肚容式多孔球泡有機溶液1、防倒吸2、增大氣體與溶液的接觸面積，有利于氣體被溶液吸收。要點：漏斗邊緣略微接觸液面。⑥NH3的尾氣處理：常采用的裝置有：在干燥的圓底燒瓶充滿氨氣，用帶有玻璃管和滴管（滴管里預先吸入水）的塞子塞緊瓶口，立即倒置燒瓶，使玻璃管插入盛水的燒杯里（水里事先加入少量酚酞試液），按圖安裝好裝置，先擠壓滴管的膠頭，使少量水進入燒瓶，再打開橡皮管上夾子，觀察現象。實驗視頻：氨的噴泉實驗4.化學性質⑴與水的反應4.化學性質⑴與水的反應思考：1.為什么燒瓶內會形成噴泉？2.含水的膠頭滴管在實驗中的

作用是什么？3.噴泉實驗成功的原理與關鍵？4.滴有酚酞的溶液變成為紅色

說明什么？（3）噴泉實驗成功的關鍵？【提示】a.裝置的氣密性好；

b.氣體的純度高；

c.燒瓶必須干燥。（4）滴有酚酞的溶液變為紅色說明什么？【提示】氨氣溶于水，溶液顯堿性。化學方程式：NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2ONH4++OH-NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-氨的水溶液稱為氨水，其溶液呈堿性，既可以使無色酚酞變紅色，又可以使紫色石蕊溶液變藍。注意：

氨水的密度比水小，且氨水濃度越大，其密度越小。【拓展】NH3·H2O的化學性質NH3·H2O===NH3↑+H2O△(密封保存,棕色瓶)①穩定性差，受熱易分解②與某些鹽溶液的反應Al2(SO4)3+6NH3?H2O=3(NH4)2SO4+2Al(OH)3↓H2O、NH3和NH3·H2ONH4+

、OH-和微量的H+液氨是氨氣加壓或降溫后形成的液態物質，液氨所含的微粒是NH3。結論一：氨水是混合物。結論二：液氨是純凈物。

討論：

氨水的主要成份有哪些？氨水與液態氨有何區別？氨水中的分子有：氨水中的離子有：NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-實驗視頻：氨的噴泉實驗方法一：打開夾子，用手（或熱毛巾等）將燒瓶捂熱。該實驗的原理是：氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導管內的空氣，氨氣與水接觸，即發生噴泉。方法二：用冰水澆注燒瓶，降低燒瓶內氨氣的溫度，使氣體壓強減小，水上升與氨氣接觸進一步減小壓強形成噴泉。小結：上述方法為減小燒瓶內氣體的壓強而產生噴泉。1.此裝置能否發生噴泉現象？2.可以采用什么方法？3.噴泉的原理是什么？在右圖的錐形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物質，結果也產生了噴泉，水槽中加入的物質可以是（）A.濃硫酸B.食鹽C.硝酸鉀D.硫酸銅A解析：這種方法產生噴泉的原理是增大錐形瓶內氣體的壓強產生噴泉。

1.圖甲為中學化學教學中所用的噴泉實驗裝置，在燒瓶中充滿干燥氣體，膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體，下列組合中不可能形成噴泉的是_________。A.HCl和H2OB.O2和H2OC.NH3和H2OD.CO2和NaOH溶液練習二答案：B2.在圖乙的錐形瓶中，分別加入足量的下列物質，反應后可能產生噴泉的是()

A.Cu與稀鹽酸B.NaHCO3與NaOH溶液C.CaCO3與稀硫酸D.NH4HCO3與稀鹽酸答案：D3.城市中常見的人造噴泉及火山爆發原理與上述_______(填圖甲或圖乙)裝置的原理相似。答案：乙歸納總結：噴泉實驗1.關鍵:2.途徑:3.延伸:形成壓強差①減少

“上瓶”的壓強②增加“下瓶”的壓強①尾氣處理(防倒吸裝置選擇)②燒瓶中溶液的物質的量濃度等計算燒瓶中溶液的物質的量濃度計算思考:在標準狀況下，用一充滿NH3氣體的燒瓶進行噴泉實驗，當水充滿整個燒瓶后（假定NH3不擴散到燒杯中），燒瓶內氨水的物質的量濃度是多少？提示:氨水的溶質是氨氣.V(aq)CB=nB⑵與酸的反應實驗視頻：氨與酸的反應化學方程式：NH3+HCl==NH4ClNH3+HNO3==NH4NO32NH3+H2SO4==(NH4)2SO4現象：有白煙產生現象：有白煙產生無明顯現象應用：用作于氨氣的驗滿或管道氨氣的驗漏結論：濃氨水與揮發性酸反應,都可以生成白煙。練習三利用如圖所示的裝置，可以驗證NH3和HCl的有關性質．實驗前a、b、c活塞均關閉。通過擠壓膠頭滴管和控制活塞的開關，在燒瓶I中產生“噴泉”現象，燒瓶Ⅱ中不產生“噴泉”現象，其操作方法：先關閉活塞b，打開活塞a和c，擠壓膠頭滴管中的水，然后關閉活塞a打開活塞b。⑶還原性

由于氨具有很強的還原性，能與氧氣在催化劑的作用發生化學反應。4NH3+5O2===4NO+6H2O催化劑△工業制硝酸流程：N2→NH3→NO→NO2→HNO3①催化氧化②與某些氧化物的反應2NH3+3CuO===3Cu+N2↑+3H2O△⑷與酸性氧化物的反應2NH3+CO2+H2O

=(NH4)2CO3NH3+CO2+H2O=NH4HCO3候德榜制堿法:總反應：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓2NaHCO3△Na2CO3＋CO2↑+H2O4.用途純堿和銨鹽的原料有機合成工業氮肥硝酸冷卻劑【拓展】銨鹽的性質⑴物理性質：都是無色或白色晶體，易溶于水⑵化學性質：①不穩定性a.NH4Cl受熱分解NH4Cl===NH3↑+HCl↑△b.NH4HCO3、(NH4)2CO3受熱分解NH4HCO3===NH3↑+H2O+CO2↑△(NH4)2CO3==2NH3↑+H2O+CO2↑△②與堿的反應a.在稀溶液中不加熱b.加熱時或濃溶液NH4++OH-==NH3?H2ONH4++OH-===NH3↑+H2O△應用：氨氣的制備或銨根離子的檢驗c.與固體堿混合受熱Ca(OH)2+2NH4Cl===CaCl2+2NH3↑+2H2O△思考題：把I2、NH4Cl、NH4I這三種固體物質分別放在燒杯中加熱，有什么現象？⑴I2單質受熱升華，產生紫紅色的煙，最后在表面皿底部凝華，屬于物理變化。⑵NH4Cl受熱后分解，產生白色的煙，最后在表面皿底部重新化合成NH4Cl固體，屬于化學變化。NH4Cl===NH3↑+HCl↑△NH3+HCl==NH4Cl⑶NH4I受熱后分解，發生如下反應：NH4I===NH3↑+HI↑△2HI

H2+I2

△在表面皿底部會發生如下化合反應：NH3+HI==NH4I因此，表面皿底部物質含：NH4I、I2⑶NH4+的檢驗①原理:②試劑:氫氧化鈉溶液、紅色石蕊試紙NH4++OH-===NH3↑+H2O△③方法:

取少量的待測液于試管中，加入過量的NaOH溶液，加熱，再把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察現象。④現象:濕潤的紅色石蕊試紙變藍【拓展與思考】其他常見制取NH3的方法①加熱濃氨水制氨。在燒瓶中加入2mL～4mL濃氨水，加熱即得氨氣，可用制氯氣的裝置。化學方程式：NH3·H2O===NH3↑+H2O△NH4HCO3或(NH4)2CO3②加熱NH4HCO3固體或(NH4)2CO3固體，將產生的氣

體通過堿石灰后可得到純凈干燥的氨氣，可用制備

氧氣的裝置。化學方程式：NH4HCO3==NH3↑+H2O+CO2↑△(NH4)2CO3==2NH3↑+H2O+CO2↑△③常溫下，用濃氨水與固體燒堿或生石灰混合制氨，可用制氯氣的裝置。原理：NaOH固體或生石灰溶于水或與水反應，使溶液堿性增強，同時放出大量的熱，促使NH3·H2O分解放出氨氣。化學方程式：NH4++OH-NH3·H2ONH3↑+H2O回憶、對比與分析：稀硫酸濃硫酸表現氧化性的元素氧化范圍還原產物氧化性強弱分類

非氧化性酸氧化性酸H+氫前的金屬弱+6價硫元素氫后的金屬部分非金屬單質強H2SO2氧化性酸：由含氧酸的中心元素得電子表現氧化性的酸。稀鹽酸（HCl）濃鹽酸（常用濃鹽酸為37%）稀硫酸（H2SO4）濃硫酸（常用的濃硫酸為98%）稀硝酸（HNO3）濃硝酸（常用的濃硝酸為69%）非氧化性酸氧化性酸？四、硝酸純硝酸是無色、易揮發、有刺激性氣味的液體，密度1.5027g/cm3，沸點83℃，與水任意比混溶。

98%以上的濃硝酸在空氣中由于揮發出HNO3而產生“發煙”現象，通常叫做發煙現象。1.物理性質2.化學性質⑴強酸性①稀硝酸能使紫色石蕊試液②濃硝酸能使紫色石蕊試液變紅先變紅后褪色⑵不穩定性硝酸見光或受熱易分解，其反應方程式如下：４HNO3====4NO2↑+O2↑+2H2O△或光照存放：應盛放在棕色瓶里，并貯存在黑暗或低溫的地方。2.為什么工業鹽酸會呈黃色？3.為什么KI溶液久置會呈黃色？思考：1.為什么濃硝酸常呈黃色？如何去掉硝酸中的黃色？因為硝酸分解生成NO2溶于HNO3去掉硝酸中黃色的方法是通入少量的O2或空氣4NO2+O2+2H2O==4HNO3含有Fe3+離子I-離子被氧化⑶強氧化性①與金屬單質的反應a.鐵、鋁遇冷的濃HNO3能發生鈍化，在金屬表面形成一層致密的氧化物薄膜。b.與金屬的反應（除Au、Pt外，大部分金屬均起反應）3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O思考：能否