高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物
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【高三】2021届高考化学第一轮导学案复习:氮和磷高三化学[内容]复习《氮和磷》[目标]1.掌握氮族元素的名称、符号、原子结构及原子结构的递变与单质物理性质、化学性质的关系。
2.掌握N2、氮氧化物、NH3、铵盐、硝酸等的结构、性能和用途3.掌握磷的同素异形体的结构、性质及用途[知识解释]一、氮气1.氮的存在形式空气中含大量n2,是工业生产中n2的主要来源。
思考:① 工业中如何从空气中分离纯氮气?②实验室如何制取n2?[① 工业制备N2的方法有两种:一种是先将空气液化,然后蒸发,使N2挥发;另一种是在空气中燃烧木炭,碱洗后得到N2。
②实验室制取n2一般也有两种方法:一种是将nh3通过灼热的cuo,2nh3+3cuo==N2+3cu+3H2O以获得N2。
另一种方法是混合并加热NH4Cl饱和溶液和NaNO2饱和溶液,NH4Cl+NaNO2==NaCl+N2↑ + 2H2O]2.n2物理性质:难溶于水,难液化,密度比空气略小――与空气密度相近,只能用排水法收集n2。
思考:请说出两种密度与N2相似的气体和两种密度与CO2相似的气体。
(如果式N2的量为28,则式28中有CO和C2H4,如果式CO2的量为44,则式44中有C3H8和N2O)3.n2化学性质(1)稳定性——很难与其他物质发生化学反应。
为什么?(因为n=n的三键能量非常大,很难破坏共价键)(2)一定条件下具有氧化性:N2+3h2=2nh3——工业合成氨与活泼金属反应3mg+n2====mg3n26na+n2====2na3n(3)氧化N2+O2=2No4.氮的氧化物――n2o(笑气)、no、n2o3、no2、n2o4、n2o5,其中属于酸酐的只有n2o3(hno2)、n2o5(hno3)思考:由羟基和酸分子中或酸分子之间的羟基脱水形成的物质称为酸酐,然后h―c―ohco,co能否称为酸酐?为什么?已知硝酸的结构式为Ho-n,如何表示其相应酸酐的结构式?(不能称为酸酐,因为它是羟基与碳原子相连的氢原子脱水所形成的物质。
2008高考化学考点复习23 氮和磷1.复习重点1. 氮族元素性质的相似性和递变规律; 2. 氮气的分子结构及其化学性质; 3. 磷的两种同素异形体的有关性质。
2.难点聚焦 1.知识要点:一. 氮族元素1.氮族元素的原子结构与性质 (1)周期表中的位置:第V A 族(N 、P 、As 、Sb 、Bi ) (2)原子结构:相同点:最外层电子数相同(5e -)不同点:电子层数不同,原子半半径依次增大 (3)主要性质:①相似性:a 、最高价态为+5,负价为-3,能形成氢化物RH 3,Sb 、Bi 无负价;最高价氧化对应水化物HRO 3或H 3RO 4 呈酸性。
②递变性:(按原子序数增大顺序):a 、原子半径由小到大;b 、氢化物的稳定性由强到弱;c 、最高价含氧酸的酸性由强到弱;d 、非金属性由强到弱,且比同周期卤族元素、氧族元素弱,金属性渐强。
2.氮气的性质(1)氮气的物理性质:无色无味,不溶于水比空气略轻的气体。
(2)氮气的化学性质:分子中N≡N 非常牢固,通常情况下不易与其他物质反应。
N2 与氢气反应生成NH 3(高温高压铁触媒)与氧气在放电条件下生成NO与活泼金属反应 3Mg+N 2 Mg 3N 2(3)氮气的用途:工业上合成氨制硝酸;用作保护气,用于:焊接金属、填充灯泡、保鲜食品;医学上用于冷冻麻醉;高科技中用液氮制造低温环境等。
点燃4.磷及其化合物的性质(1)磷单质的化学性质和用途4P+5O22P2O52P+3Cl22PCl3(l)2P+3Cl22PCl5(s)用途:制高纯度磷酸、红磷用于制农药、安全火柴、白磷制造燃烧弹和烟幕弹。
(2)磷的化合物①P2O5:极易溶于水,是较好的干燥剂(吸湿性很强)能与水作用:P2O5+H2O(冷)=2HPO3(剧毒)P2O5+3H2O(热)=2H3PO4(无毒)②H3PO4:无色晶体,与水任意比例互溶,有吸湿性,可作干燥剂,属非氧化性酸,沸点高。
化学性质:具有酸的通性,是三元中强酸,是一种高沸点酸。
氮及其化合物的转化复习目标 1.了解氮及其化合物的转化关系。
2.了解NO x 与H 2O 、金属与HNO 3的相关计算。
3.了解其他含氮化合物的性质。
考点一 氮及其化合物的相互转化1.氮在自然界中的循环2.含氮元素物质之间的转化关系(1)歧化——同一物质中某元素的化合价在同一反应中既升高又降低。
如:3NO 2+H 2O===2HNO 3+NO 2NO 2+2NaOH===NaNO 3+NaNO 2+H 2O(2)归中——不同物质中同一元素的不同化合价在同一反应中只靠拢。
如:6NO +4NH 3=====△5N 2+6H 2O NO 2+NO +2NaOH===2NaNO 2+H 2O 3.氮元素的“价类二维图”氮元素有多种可变化合价,物质的种类较多,在复习时要从物质类别和价态变化理解这些物质之间的转化关系。
题组一氮在自然界中的循环1.氮元素在海洋中的循环是整个海洋生态系统的基础和关键。
海洋中无机氮的循环过程可用下图表示。
下列关于海洋氮循环的说法正确的是()A.海洋中的氮循环起始于氮的氧化B.海洋中的氮循环属于固氮作用的是③C.海洋中的反硝化作用一定有氧气的参与D.向海洋中排放含NO-3的废水会影响海洋中NH+4的含量答案 D解析A项,海洋中的氮循环起始于氮的还原,错误;B项,海洋中的氮循环属于固氮作用的是②,错误;C项,反硝化作用是氮元素化合价降低的过程,反硝化细菌在氧气不足的条件下还原N,不一定有氧气参与,错误;D项,由氮的循环过程可知,硝酸根离子增多,反硝化作用增强,会进一步影响海洋中NH+4的含量,正确。
2.(2020·河南联考)一定条件下,含氮元素的物质可发生如图所示的循环转化。
回答下列问题:(1)氮的原子结构示意图为______________。
(2)图中属于“氮的固定”的是__________(填字母,下同);转化过程中发生非氧化还原反应的是________。
(3)若“反应h”是在NO2和H2O的作用下实现,则该反应中氧化产物与还原产物的物质的量之比为________。
年级高三学科化学版本人教新课标版课程标题高考第一轮复习——氮及其化合物编稿老师刘学超一校张琦锋二校黄楠审核张美玲一、考纲要求1. 了解氮元素单质及其重要化合物的主要性质和应用2. 了解氮元素单质及其重要化合物对环境质量的影响二、考题规律:本专题内容,涉及化合物数量众多,且与其他知识联系密切,近几年在高考命题中常以氮、磷及其化合物知识为载体,与化学基本概念、基本理论、化学实验与化学计算有机结合,综合考查学生分析问题、解决问题的能力。
主要考查的知识点有:①N2、NH3的分子结构与性质,②NO、NO2的混合气体溶于水的有关计算,③HNO3的酸性、不稳定性、强氧化性及工业制法,④NH4+的检验,铵盐的性质,NH3的实验室和工业制法,NH3溶于水的有关计算。
⑤结合生活实际考查环境保护的相关知识。
三、考向预测:对本专题内容的考查形式多种多样,且与其他板块的知识联合考查,但仍以元素推断题和实验题为主,预计明年高考中对元素化合物知识的考查仍是重点。
以氮及其化合物为知识背景,考查化学基本概念、基本理论、实验操作及化学计算,将是近年高考的一大特色,注重硝酸工业与环境保护问题,培养学生爱护环境、保护环境的意识,也是近年高考命题的重要方向。
一、氮及其化合物转化关系:二、氨气及铵盐1. 氨气的制备(1)用铵盐制取①反应原理(化学方程式):Ca (OH )2+2NH4Cl=====△CaCl2+2NH3↑+2H2O ②实验装置(如图)③验满方法:a. 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,说明氨气已收集满。
b. 将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生,说明氨气已收集满。
④干燥方法:通过以下任一装置。
注意不能用无水CaCl2干燥NH3,因为二者能发生反应。
⑤棉花的作用:减缓NH3与空气对流,收集纯净的NH3。
(2)用浓氨水来制取 ①加热浓氨水a. 反应原理:NH3·H2O=====△NH3↑+H2O b. 装置图:②利用浓氨水与固体强碱或生石灰来制取NH3。
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,把握氨的化学性质;了解铵盐的性质;把握铵根离子的检验方法。
把握NO、NO2的重要性质及其与环境的关系;了解氮的固定,把握氮气的性质。
认识硝酸的重要性质;明白得浓、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,氨专门容易液化,液氨气化时要吸取热量,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能够部分电离生成NH4+和OH-,NH3+H2O NH3•H2O N H4++OH-因此氨水显碱性,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+6H2O5、铵盐:常见的铵盐有:NH4HCO3、(NH4)2CO3、NH4NO3、NH4 Cl等。
铵盐均为易溶于水的白色晶体,都能与碱反应,NH4++OH-=N H3•H2O,受热时产生NH3;铵盐受热均易分解。
6、NH3的实验室制法:实验室一样用生石灰或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,并用潮湿的红色石蕊试纸检验氨所是否收集满。
7、化学氮肥:化学氮肥要紧包括铵态氮肥(要紧成分为NH4+)、硝态氮肥(要紧成分为NO3-)和有机态氮肥——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。
2019高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物磷氮化合物的主要危害就是引起水体的富营养化,下面是查字典化学网整理的2019高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物,希望考生可以及时了解详情。
在周期表中,位于碳族元素和氧族元素之间的第ⅤA族元素也是主族元素,包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)五种元素,我们称它们为氮族元素。
随着核电荷数和原子核外电子层数的增加,氮族元素的一些性质呈现规律性变化。
例如,在周期表中从上到下,元素的原子半径逐渐增大,核对外层电子的引力逐渐减弱,在化学反应中得电子的能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。
在氮族元素的单质中,氮、磷表现出比较明显的非金属性,砷虽然是非金属,但已有一些金属性,而铋、锑已具有比较明显的金属性。
氮族元素在它们的化合物中,能显示出多种化合价,如-3、+3、+5等(表1)。
从氮族元素的原子结构看,它们的原子最外层都有5个电子,最高化合价都是+5。
思考:从氮族元素在周期表中的位置看,氮族元素的非金属性与卤族元素、氧族元素相比,强弱如何?我们知道,土壤里缺乏氮、磷、钾三种元素,会影响农作物的生长,所以,农业上主要施用含氮、磷、钾元素的化肥。
氮和磷是重要的非金属元素,都位于元素周期表的第ⅤA族,它们在化学性质上有一些相似之处,如单质在一定条件下都能与某些非金属反应等。
下面我们主要介绍氮和磷单质的一些性质。
一、氮气氮是一种重要的元素,它以化合态存在于多种无机物和有机物之中,成蛋白质和核酸不可缺少的物质。
在空气中,氮以氮气的形式存在,是空气的成分。
是构主要纯净的氮气是一种无色的气体,密度比空气的稍小。
氮气在水中的溶解度很小,通常状况下,1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。
在压强为101 kPa时,氮气在-195.8℃时变成无色液体,在-209.9℃时变成雪花状固体。
氮气的一些物理性质见表1。
氮气是由氮原子组成的双原子分子。
目夺市安危阳光实验学校考点23氮和磷1.复习重点1.氮族元素性质的相似性和递变规律;2.氮气的分子结构及其化学性质;3.磷的两种同素异形体的有关性质。
2.难点聚焦1.知识要点:一.氮族元素1.氮族元素的原子结构与性质(1)周期表中的位置:第VA族(N、P、As、Sb、Bi)(2)原子结构:相同点:最外层电子数相同(5e-)不同点:电子层数不同,原子半半径依次增大(3)主要性质:①相似性:a、最高价态为+5,负价为-3,能形成氢化物RH3,Sb、Bi无负价;最高价氧化对应水化物HRO3或H3RO4呈酸性。
②递变性:(按原子序数增大顺序):a、原子半径由小到大;b、氢化物的稳定性由强到弱;c、最高价含氧酸的酸性由强到弱;d、非金属性由强到弱,且比同周期卤族元素、氧族元素弱,金属性渐强。
2.氮气的性质(1)氮气的物理性质:无色无味,不溶于水比空气略轻的气体。
(2)氮气的化学性质:分子中N≡N非常牢固,通常情况下不易与其他物质反应。
N2与氢气反应生成NH3(高温高压铁触媒)与氧气在放电条件下生成NO与活泼金属反应 3Mg+N2 Mg3N2(3)氮气的用途:工业上合成氨制硝酸;用作保护气,用于:焊接金属、填充灯泡、保鲜食品;医学上用于冷冻麻醉;高科技中用液氮制造低温环境等。
3.磷的同素异形体:白磷和红磷名称白磷红磷分子结构分子式P4、正四面体型、键角60°分子晶体、结构复杂颜色状态白色或黄色固体暗红色粉末或固体溶解性不溶于水,易溶于CS2不溶于水,不溶于CS2毒性剧毒无毒着火点40℃240℃保存方法保存在水中密封相互转化4.磷及其化合物的性质(1)磷单质的化学性质和用途4P+5O2 2P2O5点燃2P+3Cl2 2PCl3(l)2P+3Cl2 2PCl5(s)用途:制高纯度磷酸、红磷用于制农药、安全火柴、白磷制造燃烧弹和烟幕弹。
(2)磷的化合物①P2O5:极易溶于水,是较好的干燥剂(吸湿性很强)能与水作用:P2O5+H2O(冷)=2HPO3(剧毒)P2O5+3H2O(热)=2H3PO4(无毒)②H3PO4:无色晶体,与水任意比例互溶,有吸湿性,可作干燥剂,属非氧化性酸,沸点高。
2019高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物磷氮化合物的主要危害就是引起水体的富营养化,下面是查字典化学网整理的2019高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物,希望考生可以及时了解详情。
在周期表中,位于碳族元素和氧族元素之间的第ⅤA族元素也是主族元素,包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)五种元素,我们称它们为氮族元素。
随着核电荷数和原子核外电子层数的增加,氮族元素的一些性质呈现规律性变化。
例如,在周期表中从上到下,元素的原子半径逐渐增大,核对外层电子的引力逐渐减弱,在化学反应中得电子的能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。
在氮族元素的单质中,氮、磷表现出比较明显的非金属性,砷虽然是非金属,但已有一些金属性,而铋、锑已具有比较明显的金属性。
氮族元素在它们的化合物中,能显示出多种化合价,如-3、+3、+5等(表1)。
从氮族元素的原子结构看,它们的原子最外层都有5个电子,最高化合价都是+5。
思考:从氮族元素在周期表中的位置看,氮族元素的非金属性与卤族元素、氧族元素相比,强弱如何?我们知道,土壤里缺乏氮、磷、钾三种元素,会影响农作物的生长,所以,农业上主要施用含氮、磷、钾元素的化肥。
氮和磷是重要的非金属元素,都位于元素周期表的第ⅤA族,它们在化学性质上有一些相似之处,如单质在一定条件下都能与某些非金属反应等。
下面我们主要介绍氮和磷单质的一些性质。
一、氮气氮是一种重要的元素,它以化合态存在于多种无机物和有机物之中,成蛋白质和核酸不可缺少的物质。
在空气中,氮以氮气的形式存在,是空气的成分。
是构主要纯净的氮气是一种无色的气体,密度比空气的稍小。
氮气在水中的溶解度很小,通常状况下,1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。
在压强为101 kPa时,氮气在-195.8℃时变成无色液体,在-209.9℃时变成雪花状固体。
氮气的一些物理性质见表1。
氮气是由氮原子组成的双原子分子。
氮分子中,2个氮原子共用3对电子,形成3个共价键:由于氮分于中的N≡N键很牢固,使氮分子的结构很稳定。
通常状况下,氮气的化学性质不活泼,很难与其他物质发生化学反应。
但是,在一定条件下,如高温、高压、放电等,氮分子获得足够的能量,使共价键断裂,就能与一些物质如H2、O2等发生化学反应。
1.氮气与氢气的反应在高温、高压和有催化剂存在的条件下,N2与H2可以直接化合,生成氨(NH3),并放出热量。
同时,NH3也会分解成N2和H2,所以,这个反应是个可逆反应。
工业上利用这一反应原理合成氨。
关于合成氨工业,我们将在以后介绍。
2.氮气与氧气的反应我们知道,空气的主要成分是N2和O2,在通常状况下,它们不起反应。
但是,在放电条件下,N2和O2却可以直接化合,生成无色、不溶于水的一氧化氮(NO)气体。
反应生成的NO在常温下很容易与空气中的O2化合,生成红棕色、有刺激性气味的二氧化氮(NO2)气体。
2NO+O2=2NO2NO2是一种有毒气体,易溶于水,它与水反应生成HNO3和NO。
工业上利用这一反应制取硝酸。
3NO2+H2O=2HNO3+NO以上几个反应是在自然界中经常发生的重要反应。
在电闪雷鸣的雨天,会产生放电现象,由于放电,使空气中的N2和O2反应生成了NO,NO又被O2氧化成NO2。
NO2在雨水中与水反应生成硝酸,随雨水淋洒到土壤中,并与土壤中的矿物质作用生成能被植物吸收的硝酸盐。
这样就使土壤从空气中得到氮,促进了植物的生长。
值得注意的是,NO和NO2是大气的污染物。
空气中的NO 和NO2污染物主要来自石油和煤燃烧的产物、汽车尾气、制硝酸工厂的废气等。
近年来,光化学烟雾污染问题已引起人们的注意,而空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。
NO2在紫外线照射下,会发生一系列光化学反应,产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾,刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡。
目前,随着汽车数量的增大,每天排放到大气中的废气(包括NO2)越来越多,汽车污染问题已日益严重。
在世界的某些大城市,已经出现光化学烟雾,我国的一些城市也已有了这种潜在的危险。
所以,加强对汽车尾气的治理已十分迫切。
另外,雷雨天如果产生大量的NO2,也会造成酸雨,酸雨腐蚀金属、建筑物,破坏森林,污染湖泊。
在工业上,氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。
在通常状况下由于氮气的化学性质很不活泼,因此它常被用作保护气。
例如,焊接金属时用氮气保护金属使其不被氧化;在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发;粮食、罐头、水果等食品,也常用氮气作保护气,以防止食品腐烂。
在医学上,常用液氮作冷冻剂,在冷冻麻醉条件下做手术等。
在高科技领域中常用液氮制造低温环境,如有些超导材料就是在经液氮处理后的低温下才获得超导性能的。
二、磷在自然界中,没有游离态的磷存在,磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。
磷和氮一样,是构成蛋白质的成分之一。
动物的骨骼、牙齿和神经组织,植物的果实和幼芽,生物的细胞里都含有磷,磷对于维持生物体正常的生理机能起着重要的作用。
磷在化学性质上与氮有相似的地方,如单质也能与非金属反应等。
与N2相比,单质磷的化学性质较活泼,容易与非金属等其他物质反应。
例如,我们在初中曾介绍过,磷与O2在点燃的条件下就能反应生成P2O5。
多数生物只能吸收含氮的化合物,气转变成氮的化合物,转变为化合态氮的方法,能把空气中的氮气变成含氮化合,放电条件下氮气与氧气化合以及工业上合成氨等也属于氮的固,使大气中游离态的氮转变为化合态的氮进入土壤,植物从土壤中吸收含氮化合物制造蛋白质,变为含氮化合物,P2O5是酸性氧化物,它与热水反应能生成磷酸(H3PO4)。
磷酸是一种中等强度的三元酸,具有酸的通性,是化学工业的重要产品,主要用于制磷肥,P2O5是酸性氧化物,它与热水反应能生成磷酸(H3PO4)。
磷酸是一种中等强度的三元酸,具有酸的通性,是化学工业的重要产品,主要用于制磷肥,也用于食品、纺织等工业。
此外,磷在点燃条件下还能与Cl2反应。
由于磷原子吸引电子的能力不如氯强,磷在其氯化物中显示+3价和+5价。
例如,磷在不充足的氯气中燃烧生成三氯化磷(PCl3)。
磷在过量的氯气中燃烧生成五氯化磷(PCl5)。
磷的单质有多种同素异形体,白磷和红磷是磷的同素异形体中最常见的两种,它们在一定条件下可以互相转化。
【实验1】在长玻璃管的中部放少量红磷,玻璃管的一端用软木塞或湿纸团塞紧,另一端敞开。
先均匀加热红磷周围的玻璃管,然后在放红磷的地方加强热。
观察发生的现象(如右图)。
可以看到,加热后,玻璃管内有黄色的蒸气产生,并且在玻璃管内壁冷的地方有黄色固体附着,此固体即为白磷。
由于白磷和红磷的结构不同,它们在性质上存在着差异。
例如,白磷和红磷的着火点不同,白磷的着火点比红磷低得多,当白磷受到轻微的摩擦或被加热到40℃时,就会燃烧;即使在常温下,白磷在空气中也会缓慢氧化,氧化时发出白光,在暗处可以清楚地看见。
所以,白磷必须贮存在密闭容器里,少量时可保存在水里。
白磷和红磷燃烧,都生成唯一的产物——白色的五氧化二磷。
我们常用的火柴是安全火柴,火柴盒的侧面涂有红磷(发火剂)和三硫化二锑(SB2S3,易燃物)等;火柴头上的物质一般是KClO3、MnO2(氧化剂)和S(易燃物)等。
当两者摩擦时,因摩擦产生的热使与KClO3接触的红磷发火并引起火柴头上的易燃物燃烧,从而使火柴杆着火。
安全火柴的优点是红磷和氧化剂分别附在火柴盒侧面和火柴杆上,而且也没有毒性。
白磷和红磷都有许多用途,如白磷可用于制造纯度较高的磷酸,还可制造燃烧弹和烟幕弹等;红磷可用于制农药,还可用于制造安全火柴等。
关于砷的发现,西方化学史家们都认为是1250年德国的马格耐斯(Albertus Magnus)用雄黄与肥皂共热首先制得了砷。
近年来我国学者通过研究发现,实际上,我国古代炼丹家才是砷的最早发现者。
据史书记载,约在317年,我国的炼丹家葛洪用雄黄、松脂、硝石三种物质炼制得到砷。
氮是蛋白质的重要组成成分,动、植物生长都需要吸收含氮的养料。
空气中虽然含有大量的氮气,但不能被多数生物直接吸收,多数生物只能吸收含氮的化合物。
因此,需要把空气中的氮气转变成氮的化合物,才能作为动植物的养料。
这种将游离态氮转变为化合态氮的方法,叫做氮的固定。
在自然界,大豆、蚕豆等豆科植物的根部都有根瘤菌,能把空气中的氮气变成含氮化合物,所以,种植这些植物时不需施用或只需施用少量氮肥。
另外,放电条件下氮气与氧气化合以及工业上合成氨等也属于氮的固定。
在自然界,通过氮的固定,使大气中游离态的氮转变为化合态的氮进入土壤,植物从土壤中吸收含氮化合物制造蛋白质,动物则靠食用植物以得到蛋白质;动物的尸体残骸和排泄物以及植物的腐败物等再在土壤中被细菌分解,变为含氮化合物,部分被植物吸收;而土壤中的硝酸盐也会被细菌分解而转化成氮气,氮气可再回到大气中。
这一过程保证了氮在自然界的循环一、氨氮气与氢气在一定条件下反应生成氨。
在自然界中,氨是动物体,特别是蛋白质腐败后的产物。
1.氨的物理性质氨是没有颜色、有刺激性气味的气体,在标准状况下,密度是0.771g/L,比空气的小。
与水分子一样,氨分子之间也可以形成氢键。
由于氢键的形成,氨分子之间的引力增强,使氨很容易液化。
在常压下冷却至-33.5℃或在常温下加压至700kPa~800kPa,气态氨就液化成无色液体,同时放出大量热。
液态氨汽化时要吸收大量的热,使周围物质的温度急剧下降,所以氨常用作致冷剂。
氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用,接触时应小心。
如果不慎接触过多的氨而出现病状,要及时吸入新鲜空气和水蒸气,并用大量水冲洗眼睛。
2.氨的化学性质氨的化学式为NH3,在分子中,N与H以3个极性共价键相结合。
经实验测定,氨分子的结构呈三角锥形,氮原子位于锥顶,3个氢原子位于锥底,N—H键之间的夹角为107°18′。
所以,氨分子是极性分子。
(1)氨与水的反应【实验2】在干燥的圆底烧瓶里充满氨气,用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口。
立即倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯里(水里事先加入少量酚酞试液),按右图安装好装置,打开橡皮管上的夹子,挤压滴管的胶头,使少量水进入烧瓶。
观察现象。
可以看到,烧杯里的水由玻璃管进入烧瓶,形成喷泉,烧瓶内液体呈红色。
思考:为什么烧瓶内会形成喷泉?从上面的实验可以看出,氨极易溶于水中。
经实验测定,在常温、常压下,1体积水中约能溶解700体积氨。
氨的水溶液叫做氨水。
氨溶于水时,大部分NH3与H2O通过氢键结合,形这种白烟是氨水挥发出的NH3与盐酸挥发出的HCl化合生成的微小的NH4Cl晶体,像NH4Cl这样由铵离子(NH4+)和酸根离子构成的化合物叫做铵盐,显弱碱性。
氨溶于水的过程中存在着下列可逆反应:NH3·H2O不稳定,受热时分解为NH3和H2O。