氮族元素NO和NO2的常见反应NO与空气相遇立即被氧化为红棕色的NO2;2NO + O2 == 2NO2这是个放热反应, 但反应速率随温度变化很特殊, 在温度低时反应快, 温度高时却缓慢。
NO2在常温下压缩或在常压下冷却,会有无色的N2O4生成:2NO2⇌N2O43NO2 + H2O == 2HNO3 + NO4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO34NO + 3O2 +2H2O == 4HNO3NO + NO2 + O2 + H2O == 2HNO3氮的氧化物对大气的污染1. 污染对象:但的氧化物都是大气的污染物,常见的以NO和NO2为主.它们都能刺激和损害呼吸系统,也伤害植物的生长和发育. NO还易与血红蛋白结合,形成亚硝基血红蛋白而失去输氧能力. NO2跟血红蛋白能生成硝基血红蛋白, 同样失去输氧功能. 所以,在空气中浓度大时, 会导致严重的伤害甚至死亡. 在低浓度NO、NO2的空气中时间过长时, 可因NO、NO2在肺中生成HNO3和HNO2而发生病变. NO和NO2在湿空气中产生的硝酸,对金属、机械、建筑物等都有明显的腐蚀作用. NO上升到臭氧层, 也会对臭氧层产生破坏作用.2. 污染来源:污染大气的氮的氧化物, 主要来源是化工燃料(煤、石油)的燃烧废气. 如汽车尾气、喷气飞机尾气和火电厂废气等. 未经处理的硝酸厂和某些工厂的废气排放, 也会产生较高浓度的氮的氧化物.3. 主要防污染发应: 伦敦和洛杉矶化学烟雾事件.2CO + 2NO == N2 + 2CO26NO + 4NH3 == 5N2 + 6H2O6NO2 + 8NH3 == 7N2 + 12H2O这些催化剂比较昂贵, 也容易被含铅汽油的排放物损害. 汽车没有处理废气的设备和使用含铅汽油是极不利于环境保护的.硝酸纯硝酸是无色油状液体, 开盖时有烟雾, 挥发性酸.M.p. -42℃, b.p. 83℃. 密度: 1.5 g/cm3, 与水任意比互溶.常见硝酸a%= 63%-69.2% c= 14-16mol/L. 呈棕色(分析原因) 发烟硝酸. 化学性质: 强腐蚀性: 能严重损伤金属、橡胶和肌肤, 因此不得用胶塞试剂瓶盛放硝酸.不稳定性: 光或热4HNO3 ===== 4NO2 + O2 + 2H2O所以, 硝酸要避光保存.强酸性: 在水溶液里完全电离, 具有酸的通性.强氧化性: 浓度越大, 氧化性越强.与金属反应:在两支试管里分别盛有铜片, 向两支试管理再分别加入浓硝酸和稀硝酸. Cu + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2OAg + 2HNO3(浓) == AgNO3 + NO2↑+H2O3Ag + 4HNO3(稀) == 3AgNO3+ NO ↑+ 2H2O硝酸能与除金、铂、钛等外的大多数金属反应.通常浓硝酸与金属反应时生成NO2, 稀硝酸(<6mol/L)则生成NO.钝化反应: 常温下浓硝酸可使铁、铝、铬(都可呈+3价金属化合物)表面形成具有保护性的氧化膜而钝化. 而稀硝酸则与它们反应.Fe + 4HNO3(稀) == Fe(NO3)3 + NO + 2H2O王水: 1体积浓硝酸与3体积浓盐酸的混合溶液.可溶解金、铂.Au + HNO3 + 4HCl == HAuCl4 + NO + 2H2OM + HNO3(12∽14mol/L) ↗NO2为主.M + HNO3(6∽8mol/L) ↗NO为主M + HNO3(约2mol/L)↗N2O为主, M较活泼.M + HNO3(<2mol/L) ↗NH4+为主(M活泼)M + HNO3还可能有H2产生(M活泼)与非金属反应: 浓硝酸; 需要加热.C + 4HNO3(浓) == CO2 ↑+ 4NO2↑ + 2H2O (实验演示)H2S + 8HNO3(浓) == H2SO4 + 8NO2↑ + 4H2O3H2S + 2HNO3(稀) == 3S + 2NO + 4H2O (冷)SO2 + 2HNO3(浓) == H2SO4 + 2NO23SO2 + 2HNO3(稀) + 2H2O == 3H2SO4 + 2NOH2S、SO2以及S2-、SO32-都不能与硝酸共存.与有机物反应: 生成硝基化合物和硝酸酯.用途: 军火工业、燃料工业、硝酸盐(硝酸铵和制矿山用硝铵炸药)、硝酸银. 硝酸的制法:生成硝酸的措施有哪些? 对比优缺点.(三种)实验室制法: 微热NaNO3(s) + H2SO4(浓) == NaHSO4 + HNO31. 反应温度2. 反应装置:3. 收集装置:氨氧化法制硝酸:4NH3 + 5O2 ==== 4NO + 6H2O (氧化炉中)2NO + O2 == 2NO2 (冷却器中)3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO (吸收塔)4NO2 + O2 + 2H2O == 4HNO3 (吸收塔)过程: (1)先将液氨蒸发, 再将氨气与过量空气混合后通入装有铂、铑合金网的氧化炉中, 在800℃左右氨很快被氧化为NO. 该反应放热可使铂铑合金网(催化剂)保持赤热状态.(2)由氧化炉里导出的NO和空气混合气在冷凝器中冷却, NO与O2反应生成NO2.(3) 再将NO2与空气的混合气通入吸收塔. 由塔顶喷淋水, 水流在塔内填充物迂回流下. 塔底导入的NO2和空气的混合气, 它们在填充物上迂回向上. 这样气流与液流相逆而行使接触面增大, 便于气体吸收.从塔底流出的硝酸含量仅达50%, 不能直接用于军工、染料等工业, 必须将其制成98%以上的浓硝酸. 浓缩的方法主要是将稀硝酸与浓硫酸或硝酸镁混合后, 在较低温度下蒸馏而得到浓硝酸, 浓硫酸或硝酸镁在处理后再用.尾气处理: 烧碱吸收氮的氧化物, 使其转化为有用的亚硝酸盐(有毒)即”工业盐”.NO + NO2 + 2NaOH == 2NaNO2 + H2O硝酸盐:特点: 外观美丽(由金属离子决定); KNO3无色、Cu(NO3)2.6H2O宝石蓝色. 水溶性好有明显的氧化性, 稳定性不好.分解有氧气.[实验]1. KNO3的热分解:2. 硝酸铜的热分解并检验气体.2KNO3 == 2KNO2 + O22Cu(NO3)2 == 2CuO + 4NO2 + O22AgNO3 == 2Ag + 2NO2 + O2检验方法: 硝酸盐溶液经浓缩后, 加入浓硫酸和铜屑并加热, 可逸出红棕色气体.磷及其化合物磷单质:1. 磷的物理性质:游离态磷有白磷、红磷和黑磷三种同素异型体.白磷: 分子是由四个磷原子构成的正四面体. 键角60°.白色蜡状, 因常带有黄色, 有叫黄磷.难溶于水, 易溶于非极性溶剂如CS2.密度1.8 熔点44.1℃, 沸点280.5℃, 有剧毒(0.1g∽0.06g致命)着火点40℃所以少量的白磷保存在冷水红磷: 复杂的大分子, 结构尚未完全清除, 但已知其结构中有磷原子构成的环和链.棕红色粉末密度2.2 熔点590℃(43kPa) 基本无毒常压下加热则升华为磷蒸汽, 遇冷凝结为白磷难溶于水和二硫化碳等.黑磷: 黑色有金属光泽的晶体, 它是用白磷在很高压强和较高温度下转化而成的, 使用价值不大.2. 化学性质:磷在氧气中燃烧: 4P + 5O2 == 2P2O5(白烟) (分析P2O5的分子结构) 对比白磷和红磷的着火点,.磷在氯气中燃烧: 白色烟雾(PCl3和PCl5)PCl3是无色油状液体, 可制有机磷农药, 也是重要的化学试剂.2P + 3Ca == Ca3P23Zn + 2P == Zn3P23. 磷的用途:(1) 制高纯度的磷酸(白磷)和农药(2) 安全火柴: 火柴头: 硫、硫化锑、磷的硫化物和氧化剂(KClO3)侧面: 红磷、硫化锑和玻璃粉原理:火柴头在侧面磨擦, 产生的热量把微量的红磷转化为白磷而立即燃烧, 点着火柴头. 如果用合适的配料, 把火柴头制得很长, 就可制成防风火柴.磷的氧化物P2O3 + 3H2O == 2H3PO3(亚磷酸, 二元酸)P2O5 + H2O == 2HPO3 (偏磷酸, 有毒)P2O5 + 3H2O == 2H3PO4(磷酸, 三元酸,无毒)P2O5是吸湿性很强的白色粉末, 是常用的强力干燥剂.P2O3和P2O5的分子结构: 分子式: P4O6和P4O10磷酸及其盐磷酸是无色晶体, 易潮解. 商品磷酸是85%的水溶液, 呈无色粘稠状.三元中强酸,分三步电离:H3PO4⇌ H+ + H2PO4-H2PO4- ⇌ H+ + HPO42-HPO42- ⇌ H+ + PO43-与碱中和时, 根据碱的用量差异, 可得到不同的盐.(OH-和NH3)高沸点非氧化性酸: 制取溴化氢和碘化氢.H3PO4(浓) + KI(固) == KH2PO4 + HI ↑用途: 制化肥和提炼某些金属, 清凉饮料中加入无毒的磷酸作调味剂.磷酸盐: 正盐Ca3(PO4)2难溶若将其施入土壤, 不能被植物吸收, 只有缓慢地在有机物腐败产生的酸性环境下转化为二氢盐后, 才能被植物吸收. 一氢盐CaHPO4较难溶. 二氢盐Ca(H2PO4)2可溶.普钙: Ca(H2PO4)2和CaSO4的混合物.Ca3(PO4)2 + 2H2SO4 == 2CaSO4 + Ca(H2PO4)2重钙:重过磷酸钙Ca(H2PO4)2肥效Ca3(PO4)2 + 3H3PO4 == 3Ca(H2PO4)2Ca3(PO4)2 + 3H2SO4 == 3CaSO4 + 2H3PO4(普通磷酸)使用磷肥切忌与碱性物质混用. 否则会生成难溶的磷酸正盐, 损失肥效. Ca(H2PO4)2 + 2Ca(OH)2 === Ca3(PO4)2 + 4H2O有些洗衣粉里掺入磷酸钠作为辅助剂. 它们水解呈碱性有去污的能力和改善水质的作用. 但这种洗衣粉的废水流入水域会引起水中含磷过多, 杂藻滋生, 即富营养化而造成污染. 因此目前已禁止在洗涤剂和洗衣粉中使用磷酸钠类物质.砷、砒霜和砷化镓砷: 有三种同素异型体, 最稳定的是有金属光泽的灰砷. 另外两种如黑砷和黄砷. 都有毒.与溶碱反应, 也能被浓硫酸和硝酸氧化. 在加热条件下砷与氧化合生成As2O3; 与硫化合成As2S3.砒霜: As2O3(As4O6). 我国古代就知道的剧毒品.白色粉末, 微溶于水, 致死量约0.1g.砒霜用于毒害农田土壤中的有害小动物, 业用来制杀虫剂和含砷的药物. 误食砒霜者的胃液里残留的砒霜, 可用马许验砷法检出. 把胃液残留物与锌、盐酸一起反应, 残留的As2O3被还原, 生成AsH3(胂, 有毒),随氢气导出, 可以在管口处将其点燃, 在火焰上插入瓷片或蒸发皿, 使胂在缺氧条件下分解, 生成游离砷, 附着在瓷片上成为光亮的灰色砷镜.砷化镓: GaAs. 黑灰色晶体, 熔点: 1238℃, 相当稳定.是优良的半导体材料, 其性能比硅、锗更优越. 它的性能好且灵敏, 还具有‘双能谷导带’, 被誉为‘第三代半导体’. 可用于制备发光元件、半导体激发器、微波体较应器件、太阳能电池、高速集成电路等. 广泛用于计算机、雷达、人造卫星、宇宙飞船等尖端技术中.用高纯度的砷跟镓作用, 即可制得砷化镓.11。