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文檔簡介

第3章第三節氮的循環自然界中的氮循環氮的固定自然界中氮的循環

氮原子的結構+725氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族。氮原子的最外電子層有5個電子,既不容易得到3個電子,也不容易失去5個電子。因此,氮原子一般通過共用電子對與其他原子相互結合構成物質。NH3N2NONO2HNO3NH3·H2ONH4+NO3-氮及其化合物的“價-類”二維圖游離態:主要以

的形式存在于空氣中。化合態:部分存在于動植物體內的

中;部分存在于土壤、海洋里的

中。氮氣與氮的固定氮元素在自然界中的存在氮分子蛋白質硝酸鹽和銨鹽(78%)氮氣氧氣(21%)空氣的成分(按體積)N2的物理性質顏色氣味狀態溶解性密度無色無味氣態難溶于水比空氣略小排水法收集N2氮氣的工業制法:分離液態空氣空氣降溫加壓液化空氣升溫分離液氧(沸點:-183℃)液氮(沸點:-196℃)N2的化學性質①氮氣的還原性:點燃3Mg+N2==Mg3N2化學性質穩定【例】糧食保存、焊接金屬的保護氣、燈泡填充氣N2+O2==2NO放電N2+O2==2NO放電2NO+O2==2NO2高溫、高壓催化劑N2+3H22NH3②氮氣的氧化性:氣體顏色由無色變為紅棕色氮的固定將空氣中游離態的氮轉化為含氮的化合物的過程氮的固定人工固氮自然固氮高能固氮:閃電10%生物固氮:豆科植物90%工業固氮:工業合成氨仿生固氮(常溫常壓):金屬有機物游離態→化合態NH3經催化氧化生成NO是氮的固定

高溫、高壓催化劑N2+3H22NH3×N2+O2==2NO放電化合價+1+2+3+4+5對應氧化物N2O

NO

N2O3NO2N2O4

N2O5

笑氣,可吸入麻醉劑,新型“毒品”酸性氧化物(屬于酸酐):2NO2

N2O4氮的氧化物N2O3,N2O5HNO2,HNO3一氧化氮和二氧化氮二氧化氮一氧化氮

一氧化氮是無色的有毒氣體,不溶于水,在常溫下很容易與氧氣化合,生成二氧化氮。

二氧化氮是紅棕色、有刺激性氣味的有毒氣體,密度比空氣的大,易液化,易溶于水。NONO2物理性質色味態毒性溶解性密度化學性質還原性氧化性無色、無味、氣體

紅棕色、刺激性氣味、氣體

難溶于水

易溶于水,與水反應

有毒

有毒3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO2

略大于空氣

大于空氣排水法6NO+4NH3====5N2+6H2O催化劑?氣體由無色變為紅棕色氣體由紅棕色逐漸變為無色,水位上升到2/3處工業制硝酸繼續通入氧氣并不斷振搖,氣體出現紅棕色又再次消失,液面逐漸上升4NO2+O2+2H2O==4HNO3尾氣吸收Cl2:酸性氣體SO2:酸性氣體NH3:堿性氣體

易溶于水NO2NONaOH稀硫酸水NaOH通O2、NaOH4NO+3O2+4NaOH=4NaNO3+2H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2ONO、NO2NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2ONO、NO2應用與危害氧化物危害應用NO有毒,與血紅蛋白結合能力強,容易造成人體缺氧可作為傳遞神經的“信使分子”,具有擴展血管、提高免疫力、增強記憶力等作用NO2有毒,能使織物褪色,破壞多種織物和尼龍制品,對金屬和非金屬材料有腐蝕作用,另外還能夠形成酸雨雷雨天氣NO2與雨水形成的硝酸降落到地面,與土壤中礦物作用形成硝酸鹽,促進植物生長聯想·質疑俗語說“雷雨發莊稼”“一場雷雨一場肥”,這隱含著什么原理?O2放電O2N2NONO2HNO3H2O鹽氮的氧化物與O2、H2O反應的計算3NO2+H2O==2HNO3+NO2NO+O2==2NO2總反應:4NO+3O2+2H2O==4HNO3①NO2或NO2與NO的混合氣體溶于水3NO2+H2O==2HNO3+NO②NO2和O2的混合氣體溶于水總反應:4NO2+O2+2H2O==4HNO3③NO和O2的混合氣體溶于水注意:有關NO、NO2、O2混合氣體與H2O反應后剩余氣體的問題,因NO2與H2O反應,NO與O2反應,所以剩余的氣體只可能為NO或O2中的一種,絕對不會剩余NO2。3NO2+H2O==2HNO3

+

NO4NO+3O2+2H2O==4HNO3

【例】將20mL充滿NO2和NO的混合氣體的試管倒立于盛水的水槽中,充分反應后,剩余氣體10mL。

(1)原混合氣體的中NO和NO2的體積。(2)向上述剩余氣體中通入一定體積的氧氣,最終剩余5ml氣體。求通入氧氣的體積。VNO3VVNO2=15mLVNO=5mLNO或O210mL①若剩余O2,則10mLNO完全反應,需要消耗7.5mLO2。則通入O2共12.5mL。②若剩余NO,則同入的O2完全被(10-5)mLNO消耗,共通入3.75mL。10mL15mLV2V△【試試就“逝逝”】在標

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