【化學課件】氮族元素基礎(chǔ)知識要點課件

氮族元素基礎(chǔ)知識要點本課件將帶您深入了解氮族元素的奇妙世界，從基本概念到應用，從制備到環(huán)境影響，為您揭開氮族元素的神秘面紗。什么是氮族元素？元素周期表氮族元素位于元素周期表第VA族，包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)和鈁(Mc)。原子結(jié)構(gòu)氮族元素原子的最外層電子數(shù)均為5，因此具有相似的化學性質(zhì)。氮族元素的性質(zhì)概述1非金屬性從上到下，非金屬性逐漸減弱，從氮氣的非金屬到鉍的金屬性。2氧化性氮族元素的氧化性逐漸減弱，氮氣具有很強的氧化性。3還原性從氮氣到鉍，還原性逐漸增強，鉍的還原性最強。氮族元素的特點廣泛存在氮族元素在自然界中廣泛存在，氮氣是空氣中含量最多的氣體，磷是生命體的重要組成元素。多種用途氮族元素的化合物有著廣泛的用途，例如，氮氣用于食品保鮮、合成氨，磷酸用于制造化肥、制藥。環(huán)境影響氮族元素的化合物對環(huán)境也有一定影響，例如，氮氧化物是大氣污染物，磷酸鹽會造成水體富營養(yǎng)化。氮族元素的電子構(gòu)型原子核外電子排布氮族元素原子的電子構(gòu)型為ns2np3，例如，氮原子的電子構(gòu)型為1s22s22p3。最外層電子數(shù)氮族元素原子的最外層電子數(shù)均為5，因此容易形成共價鍵。軌道雜化氮族元素原子可以發(fā)生軌道雜化，例如，氮原子可以發(fā)生sp3雜化形成四面體結(jié)構(gòu)。氮族元素的價態(tài)1-3價態(tài)氮族元素的常見價態(tài)為-3、+3和+5，例如，NH3、PH3中的氮和磷元素為-3價。2+3價態(tài)例如，NCl3、PCl3中的氮和磷元素為+3價。3+5價態(tài)例如，HNO3、H3PO4中的氮和磷元素為+5價。氮的冷凍和液化77K沸點氮氣的沸點很低，為-195.8℃，因此在常溫常壓下為氣體。63K凝固點氮氣的凝固點更低，為-210℃，因此可以被液化。氮氣的理化性質(zhì)1無色無味氮氣在常溫常壓下為無色無味的氣體，不溶于水。2化學性質(zhì)穩(wěn)定氮氣在常溫常壓下化學性質(zhì)穩(wěn)定，不容易與其他物質(zhì)反應。3高壓下可發(fā)生反應在高溫高壓下，氮氣可以與一些金屬反應，例如，與氫氣反應生成氨氣。氮氣的制備空氣分離法利用空氣中各組分沸點不同，將空氣液化后，再分離出氮氣。氨的氧化法將氨氣在催化劑的作用下氧化，可以得到氮氣和水。其他方法還可以通過其他方法制備氮氣，例如，用化學反應制備。氮氣的用途食品保鮮氮氣可以充入食品包裝中，防止食品氧化變質(zhì)。合成氨氮氣是合成氨的重要原料，氨氣是重要的化工原料。惰性保護氣氮氣可以作為惰性保護氣，用于金屬冶煉、焊接等領(lǐng)域。生活中的氨化學式氨的化學式為NH3，是一種無色有刺激性氣味的氣體。氨水氨氣溶于水得到氨水，是一種重要的化工原料和工業(yè)溶劑。安全氨氣有毒，吸入過量會造成窒息，使用氨氣時要注意安全。氨的性質(zhì)和應用堿性氨水呈堿性，可以與酸反應生成鹽和水。合成氨氨氣是合成氨的重要原料，氨氣是重要的化工原料。制冷劑氨氣可以作為制冷劑，用于制冷設(shè)備。炸藥氨氣可以作為炸藥的原料，用于制造炸藥。硝酸的制備與性質(zhì)硝酸的用途化肥生產(chǎn)硝酸是制造氮肥的重要原料，例如，硝酸銨是一種重要的氮肥。炸藥硝酸可以作為炸藥的原料，例如，硝酸甘油是一種常用的炸藥。有機合成硝酸是重要的有機合成原料，例如，硝化反應可以合成硝基化合物。硫化氫的制備與性質(zhì)制備方法硫化氫可以由硫化物與酸反應制備，例如，用鹽酸與硫化鐵反應可以得到硫化氫氣體。物理性質(zhì)硫化氫是一種無色有臭雞蛋氣味的有毒氣體，易溶于水?；瘜W性質(zhì)硫化氫具有還原性，可以與氧化劑反應，例如，與氧氣反應生成二氧化硫和水。硫化氫的用途1分析化學硫化氫可以用于定性分析，例如，可以用來檢驗金屬離子的存在。2制取硫酸硫化氫可以用來制取硫酸，硫酸是重要的化工原料。3有機合成硫化氫可以作為有機合成的原料，例如，可以用來合成硫醇。亞硝酸和亞硝酸鹽化學式亞硝酸的化學式為HNO2，是一種不穩(wěn)定的弱酸，易分解。亞硝酸鹽亞硝酸鹽是亞硝酸的鹽類，例如，亞硝酸鈉(NaNO2)是重要的化工原料。亞硝酸鹽的應用食品添加劑亞硝酸鹽可以作為食品添加劑，例如，可以用來腌制肉制品，防止肉制品變質(zhì)?；ぴ蟻喯跛猁}是重要的化工原料，例如，可以用來合成染料、炸藥。醫(yī)療亞硝酸鹽可以用于醫(yī)療，例如，亞硝酸鈉可以用來治療氰化物中毒。天然氣中的氮化合物1%含量天然氣中通常含有少量氮氣，含量約為1%。3%影響氮氣會降低天然氣的熱值，影響天然氣的燃燒效率。氮氣對生命的重要性1組成生物體氮氣是構(gòu)成生命體的重要元素，例如，蛋白質(zhì)、核酸中都含有氮元素。2參與代謝氮元素參與生物體的各種代謝過程，例如，氮循環(huán)。3維持生態(tài)平衡氮元素在維持生態(tài)平衡中起著重要作用，例如，氮循環(huán)維持了土壤肥力。氮素循環(huán)大氣中的氮氣大氣中的氮氣是氮循環(huán)的起點，氮氣經(jīng)過氮固定過程進入生物體。生物固氮一些微生物可以將大氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為氨，例如，根瘤菌可以將氮氣轉(zhuǎn)化為氨。工業(yè)固氮工業(yè)固氮是指通過人工方法將氮氣轉(zhuǎn)化為氨，例如，合成氨反應。氮肥的生產(chǎn)與應用合成氨合成氨是氮肥生產(chǎn)的關(guān)鍵步驟，合成氨反應是指在高溫高壓下，氮氣與氫氣反應生成氨氣。氮肥種類氮肥種類很多，例如，尿素、硝酸銨、硫酸銨等。應用氮肥可以促進植物生長，提高農(nóng)作物產(chǎn)量，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要投入品。氮固定過程1生物固氮生物固氮是指一些微生物將大氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為氨的過程。2工業(yè)固氮工業(yè)固氮是指通過人工方法將氮氣轉(zhuǎn)化為氨的過程。3閃電固氮閃電可以將大氣中的氮氣轉(zhuǎn)化為氮氧化物，氮氧化物可以溶解在雨水中，形成硝酸，硝酸可以被植物吸收。氮素污染與治理水體富營養(yǎng)化氮素污染會導致水體富營養(yǎng)化，造成水體缺氧，魚類死亡。酸雨氮氧化物是酸雨的主要成分，酸雨會造成土壤酸化，破壞生態(tài)環(huán)境。氮化合物的環(huán)境影響溫室效應氮氧化物是重要的溫室氣體，會加劇全球變暖。臭氧層破壞氮氧化物會破壞臭氧層，使地球受到紫外線的照射，危害人類健康。光化學煙霧氮氧化物是光化學煙霧的主要成分，光化學煙霧會造成呼吸道疾病。氮族元素的未來發(fā)展趨勢新型氮肥研究開發(fā)新型氮肥，提高氮肥利用率，減少氮素污染。氮氣資源利用探索氮氣資源的新用途，例如，利用氮氣合成新的材料。氮污染治理研究開發(fā)氮污染治理技術(shù)，減少氮污染對環(huán)境的影響。實驗演示：氮氣的制取與性質(zhì)1實驗目的了解氮氣的制取方法和性質(zhì)。2實驗原理利用空氣中各組分沸點不同，將空氣液化后，再分離出氮氣。3實驗步驟1.將空氣液化，2.分離出氮氣，3.驗證氮氣的性質(zhì)。實驗演示：氨水的性質(zhì)1實驗目的了解氨水的性質(zhì)，例如，堿性和刺激性氣味。2實驗方法用酚酞試液檢驗氨水的堿性，聞氨水的刺激性氣味。3實驗結(jié)論氨水具有堿性和刺激性氣味。實驗演示：硝酸的制備與性質(zhì)實驗目的了解硝酸的制備方