氮与其化合物:
1、 基础知识:
“三无气体”;密度近似于空气;非极性分子;难溶于水;体积分数约为78%; 2、 结构:N2与CO互为等电子体
电子式: 结构式:
键能:946 KJ/mol
3、 用途:保护气;合成氨;
(1) 氮气流:三口瓶制取NO实验中应用氮气流排尽空气;
三相马达开始前通入:排尽装置中气体,防止氧化,防止爆炸;
结束后通入:用氮气流推流至后续装置,保证气体被充分吸收;
(2) 高温反应:
a 活泼金属
镁在集气瓶中燃烧,打开止水夹后,水倒吸入集气瓶几乎充满;
Mg+(O2,N2,CO2,H2O)===(MgO,Mg3H2,MgO+C,Mg(OH)2+H2)
N2+Na===NaN3(叠氮化钠)NaN3===NaN+N2(快速反应放出氮气,安全气囊)
N2+Mg===Mg3N2(氮化镁)Mg3N2+H2O===Mg(OH)2+NH3(两种碱)
N2+2Al===2AlN (具有空间网状结构、原子晶体、高温结构陶瓷)
b 与非金属反应
固氮反应:天然固氮(雷雨(N2NOHNO3)、根瘤菌)氮的氧化过程
人工固氮(合成氨:N2+3H2===2NH3)氮的还原过程
5、 N2的制备
a 工业法:分离液态空气法(物理变化)
N2:-197℃ O2:-183℃ (工业先把空气液化到-200℃,然后上升温度,故先得到N2)
b 实验室制法:
(1) 空气制N2(化学变化)
反应流程:空气铜网(除去氧气)NaOH(aq,除去CO2)浓硫酸(除水)
空气铜网(除去氧气)碱石灰(CaO,NaOH)
(2) 归中法制氮气:
NH4Cl+NaNO2=(加热)=N2+NaCl+2H2O (归中反应)
莱姆赛在制取氮气的时候,发现通过两种不同的方法,在氮气密度方面出现了小数点后4位的误差,发现了稀有气体。
二、 氨气
1、 基础知识:无、有刺激性气味的气体;密度(17)小于空气(29);氨分子间可成氢键,极易溶于水、易液化(-34℃)
2、 结构:电子式: 结构式: sp3杂化,三角锥形
3、 化学性质:
氨分子和水中的氢离子形成配位物,留下氢氧根,显碱性;
氨分子可和An+空轨道形成配合物ESBLS菌,如Ag(NH3)2OH;
氨分子可和A(氧化性)反应,显还原性;
(1) 自偶电离
2H2O===H3O++OH- Kw=10-14
2NH3===NH4++NH2- KNH3<<Kw
(铵根)(氨基负离子)
NH4++OH-===NH3+H2O
(2)碱性:碱性气体(唯一)
原理解释:NH3+H2O===NH3·H2O====NH4++OH-
类比CO2:CO2+H2O===H2CO3===H++HCO3-
(2) 还原性:NH3
a 与Cl2反应
2NH3+3Cl2===N2+6HCl(氨气过量)6NH4Cl(白烟) 可用于检验管道是否漏气 b 与O2反应
4NH3+5O2=(高温,催化剂)=4NO+6H2O (特殊条件) 可用于制硝酸
4NH3+3O2=(加热)=2N2+6H2O (常规)
练习:
2NH3+3CuO=(加热)=N2+3Cu+3H2O
(3) 络合:
向AgNO3中加入NH3·H2O(氨水) 现象:产生白烟,白沉淀消失
1 AgNO3+NH3·H2O===AgOH+NH4NO3
2 AgOH+NH3·H2O===Ag(NH3)2OH(银氨溶液)+2H2O
Cu2+--(NH3·H2O)-->Cu(OH)2--(NH3·H2O)-->Cu(NH3)4(OH)2(铜氨,绛蓝溶液)
4、 氨气的制备
a 工业:合成氨
简易淋浴器
N2(g)+3H2(g)===2NH3(g)