200331-市化学课

3/31 化学课

固氮

1. 定义：把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程
2. 途经
   1. 大气固氮（打雷，氧气和氮气反应生成一氧化氮） $$\ce {O2 + N2 ->[放电] 2NO}$$ $$\ce {2NO + O2 -> 2NO2（红棕色）}$$ $$\ce {3NO2 + H2O -> 2HNO3 + NO}$$ $$\ce {NH3 + HNO3 -> NH4NO3}$$ 重点：这里会发生一系列反应，是考察重点。
   2. 生物固氮（根瘤菌） $$\ce {N2 ->[固氮酶][H^+] 氨基酸}$$
   3. $$\ce {N2 + 3H2 <=>[高温、高压][催化剂] 2NH3}$$

氨气

1. 分子结构
2. 物理性质
   • 无色、具有刺激性气味的气体
   • 密度比空气小
   • 易液化
   • 极易溶于水：常温下，1体积水溶解700体积氨气（防止倒吸）
3. 化学性质
   1. 水溶液呈碱性 $$\ce {NH3 + H2O <=> NH3*H2O <=> NH4+ + OH-}$$ 一水合氨：一元弱碱，浓氨气可以挥发出氨气。
      使用浓氨水和生石灰制备氨气： $$\ce {CaO(s) + H2O(l) -> Ca(OH)2 + Q} \Rightarrow T \uparrow$$
   2. 与酸反应（生成铵盐） $$\ce {NH3 + H+ -> NH4+}$$ $$\ce {NH3 + HCl -> NH4Cl}$$ 浓盐酸和浓氨水 -> 白烟（浓硫酸不挥发，看不到） $$\ce {2NH3 + H2SO4 -> (NH4)2SO4}$$ 注意和碳酸反应是可能生成碳酸铵和碳酸氢铵，取决于过量和不过量。 $$\ce {NH3 + H2O + CO2 -> NH4+ + HCO3-}$$ $$\ce {3NH3*H2O + Fe^3+ -> Fe(OH)3 v + 3NH4+}$$
   3. 还原性（催化氧化） $$\ce {4NH3 + 5O2 ->[催化剂][加热] 4NO + 6H2O }$$ 在氧气中安静地燃烧 $$\ce {4NH3 + 3O2 ->[点燃] 2N2 + 6H2O}$$ 注意：这里氮气和氧气在不同的条件下会发生不同的反应，需要格外注意。