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氮的氢化物


2013届高考化学一轮总复习

氮的氢化物
省教院附中 耿道林
2013年1月1日

【课时目标】
1、回顾氮及氨的结构与性质; 2、了解氮及氨的相关应用;

一、氮的原子结构
第二周期第ⅤA族 氮在周期表中位置____________________ 原子结构示意图:____

__,核外电子排布 ___________,C、N、O第一电离能的关系为: 1s2s22p3 __________。 C <O <N

如图,氮的第一电离能较大,原因 其2P轨道为半满,较稳定 __________________________。

二、氨的结构与性质
1、分子结构
H N H H 氨的电子式___________,结构式__________ ,几
三角锥形 sp3 何构型________ ,其中氮原子杂化方式_______

【例1】(12南京期初)三氟化氮(NF3)是一种无 色、无味、无毒且不可燃的气体,在半导体加工、 太阳能电池制造和液晶显示器制造中得到广泛应用。 它可在铜的催化作用下由F2和过量的NH3反应得到。 (1)NF3中氮原子的杂化方式为 sp3 ,NF3分子

空间构型为 三角锥形 ; (2)N、F两种元素的氢化物稳定性比较, NH3 < HF(选填“>”或“<”); (3)N3—被称为类卤离子,写出1种与N3—互为等 电子体的分子的化学式 N2O CO2 CS2等 ; (4)氯化铜溶液中加入过量氨水,可以生成四氨 合铜络离子,写出该反应的化学方程 H 式 CuCl2+4NH3· 2O=[Cu(NH3)4]Cl2+4H2O ;

小结 ①氨容易形成配位键 ②等电子体 2、性质 物理性质:___色_____味____ 体,_极易_溶于水, 无 刺激 气 分子间存在氢键 密度比空气___,__液化(原因:____________) 小 易 化学性质 (1)与水的反应 NH3· 2O H NH+4 +OH 氨水中的平衡: NH3+H2O_____________________ _

(2)碱性 H++NH3=NH4+ ①与酸反应 ________________________
Al3++3NH3+3H2O=Al(OH)3↓+3NH4 ②与Al3+反应:___________________________+

【思考】等浓度的(NH4)2Fe(SO4)2与(NH4)2SO4中 前者大于后者 C(NH4+)大小关系:______________________

(3) 还原性 氨中N的化合价可以由—3升高至0、+2等
氨的催化氧化:
4NH3+ 5O2 4NO+ 6H2O

【应用1】在一定条件下NH3可以与很多氧化剂反应
①灼热CuO 2NH3 + 3CuO ②NO2 ③与Cl2
4NH3+ 3NO2 8NH3 + 3Cl2 3Cu + N2 + 3H2O 7/2N2 + 6H2O N2 + 6 NH4Cl(白烟)

【应用2】 NH3作为重要的还原剂,可以用作原电池 负极反应的材料(12南京二模20)直接供氨式碱性 燃料电池的电池总反应为:NH3+3O2==2N2+6H2O, 2NH3-6e—+6OH— =N2+6H2O 负极电极反应式为:_________________________。 【应用3】 (1)画图略, (2) 升高温度,增大反应物N2的浓度,不断移出生成 物脱离反应体系。 (3) ①该条件下N2的平衡转化率:66.7% ②平衡常数为0.005

【小结】 物理性质、化学性质 【拓展应用】
sp3 N2H4称为肼或联氨,其中心原子杂化方式为______

结构式为__________。 具有弱碱性,写出肼与盐酸反应的方程式: N2H4 + HCl = N2H5Cl ____________________________。
-2 肼(N2H4)中氮化合价为____,具有较强的还原性

【例2】(12江南四市3月调研)氢、氮、氧三种元素可以分别两 两组成如氮氧化物、氮氢化物和氢氧化物等,科学家们已经研究 和利用其特殊性质开发其特有的功能。 (1)肼(N2H4)的制备方法之一是将NaClO溶液和NH3反应制得, NaClO+2NH3=N2H4+NaCl+H2O 试写出该反应的化学方程式 。 (2)肼可作为火箭发动机的燃料,NO2为氧化剂,反应生成N2和 水蒸气。 N2 + 2O2(g) = 2NO2(g);ΔH=+67.7 kJ·mol―1 N2H4 + O2(g) = N2(g) + 2H2O(g);ΔH=–534 kJ·mol―1 写出肼和NO2反应的热化学方程式: 2N2H4(g) +2NO2(g)=3N2(g) + 4H2O(g);ΔH=–1135.7 kJ· ―1 mol (3)肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20 %~30%的氢氧化钾溶液。该电池放电时,负极的电极反应式 ― ― 为 N2H4 + 4OH - 4e = N2 + 4H2O 。

【小结】NH3中H原子可以被其他原子或原子团取代,仍然保 留氨的基本结构与性质,但是氮元素的化合价可能变化 【例6】(12福建理综)羟胺(NH2OH)可看成是氨分子内1个 氢原子被羟基取代的物质,常用作还原剂,其水溶液显弱碱性。 (1)利用NH2OH的还原性,可以除去含Fe2+溶液中的Fe3+: 2NH2OH+2Fe3+=2Fe2+ +N2↑+2H2O +2H+。从氧化产物看,用 羟胺作还原剂的优点是 。 氧化产物脱离体系,不引入新杂质,不污染空气 (2) NH2OH的水溶液呈弱碱性的原理与NH3相似,NH2OH的 NH3OH+、OH- 水溶液中主要离子有 (填离子符号)。 (3)某离子化合物的组成元素与NH2OH相同,其水溶液显酸性。 该物质是 NH4NO3 (填化学式)。

总结

氨和肼在物质结构、反应原理中综合应用

【板书】 氮及氢化物 一、氮的原子结构 第一电离能很大,O<N,电负性较大。 二、氨的分子结构与性质 1、结构:三角锥型 2、性质:物理性质、 化学性质(与水、碱性、还原性——原电池) 【拓展应用】氨和肼

敬请指正!

(2011福建30)氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题: 2s22p3 (1)基态氮原子的价电子排布式是_________________。 (2)C、N、O三种元素第一电离能从大到小顺序是_________。 N>O>C (3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被-NH2(氨 基)取代形成的另一种氮的氢化物。 三角锥形 ①NH3分子的空间构型是_______________;N2H4分子中氮原子 sp3 轨道的杂化类型是___________。 ②肼可用作火箭燃料,燃烧时发生的反应是: N2O4(l)+2N2H4(l)=3N2(g)+4H2O(g) △H=-1038.7kJ· mol-1 3 若该反应中有4mol N-H键断裂,则形成的π键有______mol。 ③肼能与硫酸反应生成N2H6SO4。N2H6SO4晶体类型与硫酸铵相 d 同,则N2H6SO4的晶体内不存在__________(填标号) a. 离子键 b. 共价键 c. 配位键 d. 范德华力

(4)图1表示某种含氮有机化合物的结构,其分子内 4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2), 分子内存在空腔,能嵌入某离子或分子并形成4个氢键 予以识别。

下列分子或离子中,能被该有机化合物识别的是 c _________(填标号)。 a. CF4 b. CH4 c. NH4+ d. H2O


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