氮及其化合物的性质

一. 教学内容：氮及其化合物的性质

二. 教学目标：

了解氨的物理性质，掌握氨的化学性质；了解铵盐的性质；掌握铵根离子的检验方法。掌握NO、NO2的重要性质及其与环境的关系；了解氮的固定，掌握氮气的性质。

认识硝酸的重要性质；理解浓、稀硝酸与金属反应的特点。

三. 教学重点、难点：

氨及铵盐、氮的氧化物和硝酸的性质

四. 教学过程：

（一）氨及铵盐的性质：

1、氨是没有颜色、有刺激性气味的气体；密度比空气小；氨极易溶于水且能快速溶解，在常温、常压下1体积水能溶解700体积氨，氨很容易液化，液氨气化时要吸收热量，故液氨常用作致冷剂。

2、氨分子中氮的化合价为－3价，分子中含有极性键，键角为105.5℃，分子构型为三角锥形，属于极性分子。

3、氨溶于水时，大部分NH3与H2O结合，形成NH3•H2O。NH3•H2O可以部分电离生成NH4＋和OH－，NH3＋H2O NH3•H2O NH4＋＋OH－所以氨水显碱性，它能使酚酞试液变红。

4、氨具有还原性：能被Cl2、O2等物质氧化：

2NH3＋3Cl2＝6HCl＋N2（当NH3过量时，也可生成NH4Cl）；4NH3＋5O2＝4NO＋6H2O

5、铵盐：常见的铵盐有：NH4HCO3、（NH4）2CO3、NH4NO3、NH4Cl等。铵盐均为易溶于水的白色晶体，都能与碱反应，NH4＋＋OH－＝NH3•H2O，受热时产生NH3；铵盐受热均易分解。

6、NH3的实验室制法：实验室一般用生石灰或Ca（OH）2与NH4Cl混合加热来制取氨气，Ca（OH）2＋2NH4Cl＝CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；反应属于“固＋固”反应，故装置与实验室制取氧气的装置相同，但氨气必须用向下排气法收集，并用湿润的红色石蕊试纸检验氨所是否收集满。

7、化学氮肥：化学氮肥主要包括铵态氮肥（主要成分为NH4＋）、硝态氮肥（主要成分为NO3－）和有机态氮肥?D?D尿素（CO（NH2）2）。

［说明］

1、喷泉形成的原理：容器内外存在较大的压强差。在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，形成喷泉。

形成压强差的两类情况：

⑴容器内气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。如：NH3、HCl等溶于水；CO2、SO2、Cl2等与碱溶液的反应等；

⑵容器内的液体由于受热挥发（如浓盐酸、浓氨水、酒精等）或由于发生化学反应，容器内产生大量的气体，从而使容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。如：喷雾器、人造喷泉、火山喷发等。

2、氨的实验室制法：

⑴加热固态铵盐（一般为NH4Cl）和碱（一般为熟石灰）的混合物反应；

⑵制取少量的氨气，可用浓氨水加热挥发的方法获取；

⑶也可以向浓氨水中加入固态碱性物质（如：生石灰、NaOH、碱石灰等），促使平衡：NH3＋H2O NH3•H2O NH3↑＋酸的挥发性物质

②稳定难挥发酸成的铵盐 NH3↑＋酸

如 2NH3↑＋H2SO4

③不稳定且无强氧化性酸成的铵盐 NH3↑＋酸的分解产物

如 2NH­3↑＋H2O＋CO2↑

NH3↑＋H2O＋CO2↑

④由不稳定且有强氧化性酸（HNO3）成的盐

例1. 某同学学习了氨的催化氧化反应后，想自己设计并做一个探究实验，探究氨在催化剂的作用下被空气中的氧气氧化的情况。经过仔细考虑，他设计了如下实验，请你认真分析他设计的实验，然后回答问题：

例2. 能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、（NH4）2SO4四种溶液（可以加热）的一种试剂是：

A. BaCl2 B. Ba（NO3）2 C. Ba（OH）2 D. AgNO3

NH4＋＋OH－＝NH3↑＋H2O

上述四种物质中，有两种含NH4＋，另有两种含SO42－，SO42－的检验用Ba2＋，所以选择Ba（OH）2来鉴别。将Ba（OH）2溶液分别加入到上述四种溶液中的现象分别为：A只有白色沉淀；B为只有刺激性气味的气体；C无现象；D为既有白色沉淀又有刺激性气味的气体。

答案：C

例3. 在标准状况下，用以下气体做喷泉实验，请根据情况，填写烧瓶中溶液的物质的量浓度（假设烧瓶中溶质不能扩散出来）。

（1）用氯化氢气体做喷泉实验，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为_______；

（2）用NH3做喷泉实验，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为_______；

解析：（1）由于HCl气体极易溶于水，最终所得溶液的体积和原HCl气体的体积相等，即相当于VL溶液中溶解了HCl气体： （设烧瓶体积为VL），溶液的物质的量浓度为： mol•L－1＝0.045mol•L－1。

（2）由于NH3也极易溶于水，最终所得溶液的体积和原NH3的体积是相等的。故所得溶液的物质的量浓度也为答案：物质的量浓度均为：0.045mol•L－1

（二）氮及其氧化物的性质、硝酸的性质：

1、氮气是一种双原子单质分子，性质很稳定，一般不与其他物质发生化学反应，故可用作保护气。但在特定的条件下，可以与氧气、氢气、镁等物质发生反应。

N2＋3H2 2NH3；　　3Mg＋N2 2NO

2、氮的氧化物种类较多，主要有N2O（笑气）、NO、NO2、N2O4等。其中NO是一种无色不溶于水的有毒气体，不溶于水，而NO2则是一种红棕色有刺激性气味的有毒气体，能溶于水，溶于水生成HNO3和NO，NO2还易发生二聚反应。氮的氧化物是形成光化学烟雾的因素之一，对环境的危害极大。

NO和NO2的相互转化关系为：2NO＋O2＝2NO2；3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO

NO2具有强氧化性，能与许多还原性物质反应，如：SO2、I－等，NO2还能与碱溶液反应，生成硝酸盐和亚硝酸盐。如：

NO2＋SO2＝NO＋SO3；2NO2＋2NaOH＝NaNO3＋NaNO2＋H2O

故可用碱液来吸收硝酸工业中产生的尾气。

NO、NO2的制取

①实验室NO可用Cu与稀HNO3反应制取：3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O，由于NO极易与空气中的氧气作用，故只能用排水法收集。

②实验室NO2可用Cu与浓HNO3反应制取：Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O由于NO2可与水反应，故只能用排空气法收集。

3、硝酸的性质：

纯净的硝酸是无色易挥发，有刺激性气味的液体，能以任意比溶于水，常用浓硝酸的质量分数约为63%，质量分数98%的硝酸叫做发烟硝酸，硝酸是一种重要的化工原料。

硝酸具有酸的通性，但硝酸与金属反应时一般无氢气产生。

（1）不稳定性：硝酸在受热或光照条件下即可分解：4HNO3＝4NO2↑＋O2↑＋2H2O，常见浓硝酸显黄色，是由于硝酸分解产生的NO2气体溶解在其中，故浓硝酸应保存在棕色试剂瓶中，置于阴暗处。

（2）强氧化性：

<1>与金属反应：硝酸和金属反应时，硝酸作为氧化剂，硝酸的浓度越高，其氧化性越强，还原产物的价态越低。

A：常温下，浓硝酸可使Fe、Al表面形成致密的氧化膜而发生钝化，阻止反应的继续进行。

B：一定条件下硝酸能与除铂以外的多数金属反应，通常浓硝酸反应后生成的气体主要是NO2，稀硝酸反应后生成的气体主要是NO，如：铜与浓、稀硝酸的反应：

3Cu＋8HNO3（稀）＝3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

Cu＋4HNO3（浓）＝Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O

变价金属与硝酸反应时，产物的价态则要看硝酸与金属的物质的量的相对大小，若金属过量，则生成低价的金属硝酸盐，若硝酸过量，则生成高价的金属硝酸盐。如：铁与稀硝酸的反应：3Fe（过量）＋8HNO3（稀）＝3Fe（NO3）2＋2NO↑＋4H2O

Fe（不足）＋4HNO3（浓）＝Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O

<2>硝酸不仅可与金属反应，还可与非金属单质反应：如：浓硝酸与单质碳反应的化学方程式：C＋4HNO3（浓）＝CO2↑＋4NO2↑＋2H2O

非金属单质与浓硝酸反应时，一般生成高价的非金属氧化物或高价的含氧酸

<3>硝酸与低价态化合物的反应

硝酸能氧化很多低价态的化合物，如S2－、SO32－、I－、Fe2＋等还原性物质，故在酸性条件下NO3－与S2－、SO32－、I－、Fe2＋等不能共存于同一溶液中，但在中性或碱性介质中，可以共存。

（3）与有机物反应：在一定条件下硝酸可与某些有机物发生取代反应和颜色反应：

如：浓硝酸与苯、苯酚等物质的硝化反应、与醇的酯化反应、与某些蛋白质的颜色反应等。

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