高中化学第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物授课课件ppt

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玻尔巧藏诺贝尔金质奖章   玻尔是丹麦的物理学家，曾获得诺贝尔奖。二战中，玻尔被迫离开祖国，他决定将诺贝尔金质奖章溶解在一种溶液里，装于玻璃瓶中。后来，纳粹分子窜进玻尔的住宅，那瓶溶有奖章的溶液就在眼皮底下，他们却一无所知。战争结束后，玻尔又从溶液中还原提取出金，并重新铸成奖章。新铸成的奖章---它凝聚着玻尔对祖国无限的热爱和无穷的智慧。
这种溶液是什么？？？？
①纯硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体。
②能以任意比溶于水；③密度比水大，（1.5027g/cm3）；④沸点低：83℃；⑤常用浓硝酸的浓度为69％，98％的浓硝酸叫作“发烟硝酸”。
问题一：久置的浓硝酸为何呈黄色？
问题二：如何保存硝酸？
盛放在棕色试剂瓶里，并贮放在黑暗且温度低的地方
硝酸分解生成的NO2溶于硝酸中
硝酸具有强氧化性,对皮肤、衣物等有腐蚀作用，使用时应注意安全。
（3）硝酸具有强的氧化性 几乎可以使所有金属（金、铂 除外）氧化而生成硝酸盐。当HNO3与金属反应时，HNO3被还原的程度（即氮元素化合价降低的程度）取决于硝酸的浓度和金属单质还原性的强弱。
如图5-14所示，在橡胶塞侧面挖一个凹槽，并嵌入下端卷成螺旋状的铜丝，向两支试管中分别加入2mL浓硝酸和稀硝酸，用橡胶塞塞住试管口，使铜丝与硝酸接触，观察并比较实验现象，向上拉铜丝，停止反应。
实验现象:浓硝酸与铜能剧烈反应，放出红棕色的气体，铜不断溶解，溶液变成绿色（NO2气体融于水和Cu2+导致溶液为绿色）。
反应产物:二氧化氮、硝酸铜和水
化学方程式:Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
实验现象:铜与稀硝酸反应较缓慢，溶液 变成蓝色(Cu2+)，生成无色的气体，遇空气变为红棕色。
反应产物:硝酸铜、一氧化氮、水
化学方程式:3Cu+8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2+ 2NO↑+4H2O
①在上述的两个反应中硝酸都表现出哪些性质。
②上述两反应中，若有1mlCu消耗，则被还原的硝酸的物质的量分别是多少？
③写出上述两反应的离子反应方程式
Cu+4H++2NO3- ＝Cu2++2NO2↑+2H2O
3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O
① 常温下，浓硝酸使铁、铝等金属钝化（加热时也会发生反应）
②硝酸与金属反应不放出氢气。
③氧化性：浓硝酸>稀硝酸（均比浓硫酸强）
④一般反应规律为： 金属 + HNO3(浓) → 硝酸盐 + NO2↑ + H2O 金属 + HNO3(稀) → 硝酸盐 + NO↑ + H2O较活泼的金属(如Mg、Zn等) + HNO3(极稀) → 硝酸盐 + H2O + N2O↑(或NH3或铵盐等)
⑤变价金属与硝酸反应时3Fe(过量)＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2OFe(不足)＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
⑥浓HNO3与浓盐酸按体积比1∶3配制而成的混合液叫王水。王水溶解金属的能力更强，能溶解金属Pt、Au。记忆方法 ：“三言（盐）一笑（硝）”
⑦NO3_的检验：晶体或浓溶液与浓硫酸、Cu共热时，若产生红棕色气体则含有NO3_ ；若为稀溶液则先浓缩后再检验。
将一块红热的木炭投入浓硝酸中
现象：剧烈反应，产生红棕色气体
硝酸：是一元酸、强酸、氧化性酸、低沸点酸、不稳定 性酸、易溶性酸。
硝酸是重要的化工原料，用于制话费、农药、炸药、燃料等。工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示：
（1）写出每一步反应的化学方程式。
（2）请分析上述反应中的物质类别和氮元素化合价的变化情况，以 及每一步反应中含氮物质发生的是氧化反应还是还原反应。
1.硝酸的工业制法－氨的催化氧化法
（2）氨氧化生成一氧化氮------氧化炉
（1）N2和H2反应生成氨气
（3） 一氧化氮的氧化和硝酸的生成-----吸收塔
2NO + O2 = 2NO2（循环使用）N的化合价由+2变为+4，发生氧化反应
（4）NO2和水反应生成硝酸
3NO2+H2O=2HNO3+NO 氮的化合价由+4变为+5和+2价，既发生氧化反应也发生还原反应。
想一想：尾气包括哪些气体？怎样处理？写出有关反应的化学方程式。
NO2 + NO+ 2NaOH = 2NaNO2 + H2O
尾气中包含NO2和NO气体，所以需要用氢氧化钠溶液来吸收尾气
思考1：温度如何控制？
温度不能太高，否则硝酸会分解。故生成物是NaHSO4 。
思考2：能否采用制氯化氢的装置制硝酸？
如图，不能，因硝酸蒸汽腐蚀橡胶塞和胶管。
（3）HNO3实验室制法
煤、石油和金属矿物以及机动车在使用过程中，会生成SO2和氮氧化物。他们会引起呼吸道疾病，危害人体健康，甚至致人死亡。
SO2以及氮氧化物在大气中会形成酸雨，正常雨水由于溶解了CO2，pH约为5.6，酸雨的pH小于5.6
酸雨危害很大，能直接损伤农作物，破坏森林和草原，使土壤、湖泊算话，加速建筑物、桥梁、手工业设备、运输工具和电缆的腐蚀。
SO2和NO2都是有用的化工原料，但当他们分散在大气中时，就形成了难以处理的污染物。因此，工业废气排放到大气中之前，必须进行适当处理，防治有害物质污染大气，并充分利用原料。
四、阅读课本的研究与实践--------测定雨水的pH
研究目的：酸雨对环境危害巨大，人们已经采取多种措施来防治酸雨。通过以下活动了解测定雨水pH的方法，认识酸雨的危害，激发保护环境的紧迫感。
研究任务：收集资料并测定雨水的pH.
【结果与讨论】（1）通过测定数据判断降雨是否为酸雨。若是酸雨，分析形成原因，并提出减轻酸雨危害的建议。（2)本次实践活动及结果对你有什么启发？撰写研究报告，并与同学讨论。
1.下列关于N2的叙述错误的是（ ）
A.N2既可作氧化剂又可作还原剂B.在雷雨天，空气中的N2和O2可反映生成NOC.氮的固定是将N2转化成含氮的化合物D.1mlN2可与3mlH2完全反应生成2mlNH3
解析：N2和H2生成氨气的反应时可逆反应，不能完全转化
2.在NO2与水的反应中（ ）
A.氮元素的化合价不发生变化 B.NO2只是氧化剂C.NO2只是还原剂 D.NO2既是氧化剂，有事还原剂
解析：3NO2+H2O=2HNO3+NO，反应中NO2的化合价由+4价变为+5和+2价既是氧化剂又是还原剂。
3.只用一种试剂可将NH4Cl、（NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4四种溶液区别开来的是（　　） A. NaOH溶液 B. AgNO3溶液 C. BaCl2溶液 D. Ba（OH）2溶液
A．氯化铵、硫酸铵均与NaOH反应生成氨气，氯化钠、硫酸钠均与NaOH不反应，不能鉴别；B．均与硝酸银反应生成白色沉淀，不能鉴别；C．硫酸铵、硫酸钠均与氯化钡反应生成白色沉淀，氯化铵、氯化钠均与氯化钡不反应，不能鉴别；D．氯化铵、硫酸铵、氯化钠、硫酸钠四种溶液分别与Ba（OH）2溶液反应的现象为：刺激性气体、白色沉淀和刺激性气体、无现象、白色沉淀，现象不同，可鉴别；
4.根据图5-11“氨溶于水的喷泉实验装置”，下列叙述不正确的是（ ） A．该实验说明氨气极易溶于水 B．烧瓶充满氯气，交投滴管和烧瓶中充满浓碱也可能形成喷泉 C．红色喷泉说明氨水有碱性 D．烧杯中换成其他液体无法形成喷泉
解析：喷泉反应的原理是可以快速溶解或者反应形成压强差，所以换成其他液体也可以。
5.工业上用废铜屑作原料制备硝酸铜，下列四种方法中，适宜采用的是哪一种，请从节约原料和污染保护的角度说明原因。A．Cu + HNO3(浓) → Cu(NO3)2B．Cu +HNO3(稀) → Cu(NO3)2C．Cu → CuO → Cu(NO3)2D．Cu → CuSO4 → Cu(NO3)2
浓H2SO4 △
解析：根据反应的方程式可知，选项ABD中都能产生大气污染物NO2、NO、SO2，C中没有污染物产生，且原料利用率高，所以正确的答案选C
6.利用图5-14进行铜与硝酸反应的实验
（1）硝酸一般成放在棕色试剂瓶中，请用化学方程式说明其原因______。
（2）使用稀硝酸进行实验：反应开始后，铜丝逐渐变细，有气泡产生，溶液变蓝。 ①铜与稀硝酸反应的离子方程式为__________________。 ②实验中观察到试管中的气体略有红棕色，其原因是________（用化学方程式表示）
（2）①3Cu+8H++2NO3-= 3Cu2++ 2NO↑+4H2O②2NO + O2 = 2NO2
（3）使用浓硝酸进行实验：反应剧烈进行，铜丝逐渐变细，溶液标绿，试管上方出现红棕色气体。①铜与浓硝酸反应的化学方程式为_____________________.②某同学推测反应后溶液呈绿色的原因是NO2在溶液中达到饱和，NO2的饱和溶液呈黄色，硝酸铜溶液呈蓝色，两者混合后呈绿色。他取少量该绿色溶液，向其中加入适量水后溶液为蓝色，可能原因是______________________（用化学方程式表示）。
（3）①Cu+4HNO3(浓) ＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ②3NO2+H2O=2HNO3+NO