Презентация на тему «Характеристика элемента азота»

Азот

II.Общая характеристика элементов подгруппы азота.

I. История открытия азота

III. Азот – химический элемент:

IV. Азот – простое вещество: 1. Состав. Строение. Свойства. 2. Получение азота: А) в лаборатории; Б) в промышленности. 3. Химические свойства. 4. Применение азота

V. Круговорот азота в природе

VI. Тест

Положение азота в ПСХЭ Д.И.Менделеева. Строение атома.

3. Нахождение в природе

История открытия азота

Во второй половине XVIII в. внимание сразу нескольких ученых привлек газ, остающийся при сжигании в воздухе угля и поглощении образующегося углекислого газа щелочью. Этот газ не поддерживал горения и дыхания. Азот открыл Даниэль Резерфорд в 1772 году. Почти одновременно с ним азот открыл шведский ученый Карл Шееле, химик и аптекарь. Современное название элементу дал Антуан Лоран Лавуазье.

Даниэль Резерфорд

Антуан Лоран Лавуазье

Карл Шееле

Фосфор

N

P

As

Sb

Bi

2

3

4

5

6

7

Азот

15

Фосфор

33

Мышьяк

51

Сурьма

83

Висмут

VA группа

Общая характеристика подгруппы азота

208,980

Период

Группа

Определите положение элементов в ПСХЭ. Перечислите химические элементы подгруппы азота и дайте им краткую характеристику: выпишите их символы и названия. Объясните характер изменений [(увеличение), (усиление)] или [(уменьшение), (ослабление)] в подгруппе азота с ростом порядкового номера: заряда ядра (Z); 2. количества электронов на внешнем слое; 3. радиус атома, нм; 4. прочность связи валентных электронов с ядром; 5. электроотрицательность (ЭО); 6. неметаллические свойства; 7. окислительные свойства;

14,0067

Увеличивается

30,9738

Не изменяется

Увеличивается

74,9216

0,070 0,110 0,121 0,138 0,146 N P As Sb Bi

Уменьшается

121,75

ЭО 3,04 2,19 2,18 2,05 2,02 N P as sb bi

Уменьшается

Ослабляются

Ослабляются

Строение и свойства атомов

) )

) ) )

) ) ) )

N

P

As

Sb

Bi

3

2

2

4

5

6

+7

7

+15

15

+33

33

51

83

Строение и свойства атомов

Заряд ядра численно равен порядковому номеру.

Группа

Число энергетических уровней равно номеру периода

Период

Число электронов N рассчитывается по формуле N = 2n2 N = 2 ·12 = 2

5

5

5

V A группа

2

N = 2 · 22 = 8

8

8

2

2

Число валентных электронов равно номеру группы.

8

Энергетический уровень делится на энергетические подуровни, которые образованы орбиталями. На первом уровне (n =1) 1s-подуровень (одна1s-орбиталь), на которой максимально может находится 2 электрона.

В состав третьего уровня (n=3) входят три подуровня: 3s (одна орбиталь), 3р (три орбитали), 3d (пять орбиталей), всего 9 орбиталей, содержащих не более 18 электронов. В атоме фосфора 5 электронов, т.к. атомы подгруппы азота на внешнем энергетическом уровне содержат по 5 электронов, в соответствии с № группы.

Второй энергетический уровень (n=2) включает два подуровня: (одна 2s-орбиталь) и 2р (три орбитали), всего четыре орбитали, на которых может находится до 8 электронов. В атоме азота 5 электронов, т.к. на внешнем энергетическом уровне атомы подгруппы азота содержат по 5 электронов, в соответствии с № группы.

Химический элемент

III. Азот – химический элемент

Положение азота в ПСХЭ Д.И.Менделеева Строение атома

3. Нахождение в природе

Неметалл

N

2

7

2

VA

+7

5

2

Неметалл

Степень окисления азота :

Порядковый номер

Период

Группа

1s2

2s2

2p3

NH3; Li3N

N2

N2O

NO

N2O3

NO2

N2O5

Положение азота в ПСХЭ Д.И. Менделеева. Строение атома

?3

0

+1

+2

+3

+4

+5

Нахождение в природе

Азотсодержащие минералы редки. Большие залежи чилийской селитры NaNO3 имеются лишь в высокогорной пустыне в Южной Америке, а нашатырь NH4Cl встречается в Египте.

Нашатырь

Нитрат натрия

Простое вещество

IV. Азот – простое вещество

1. Состав. Строение. Свойства

2. Получение азота а) в лаборатории б) в промышленности

3. Химические свойства азота

4. Применение азота

Взаимодействие с простыми веществами

Б)металлами

А)неметаллами

Взаимодействие со сложными веществами

Строение

N2

N

N

N

N

+

Состав. Строение. Свойства

Ковалентная неполярная

Химическая связь:

Молекулярная

Кристаллическая решетка:

Заполните таблицу:

Агрегатное состояние:

При н.У.

Газ

при t = ?196°С:

Бесцветная жидкость

при t = ? 210°С:

Прозрачная бесцветная масса

Запах:

Без запаха

Вкус:

Без вкуса

Растворимость в воде:

Плохо растворим в воде. 0,023 объемов в одном объеме воды

0

0

Общие электронные пары

Получение азота

NH4NO2 N2 + 2H2O

Получение азота

В лаборатории азот получают разложением нитрита аммония. Составьте уравнение реакции.

В промышленности азот получают фракционной перегонкой жидкого воздуха.

(NH4)2Cr2O7 = N2 + Cr2O3 + 4H2O

Опыт

t

Опыт

Опыт

Азот получается и в результате разложения бихромата аммония

Разложение нитрита аммония

NH4NO 2 N2 + 2H2O

Разложение нитрита аммония

t

Разложение бихромата аммония

(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + H2O

Разложение бихромата аммония

Химические свойства

Взаимодействие с простыми веществами:

С неметаллами

N2 + O2 2NO – Q

N2 + 3н2 2nh3 + q

N20 – 4e ? 2N+2 4 1 O20 + 4e ? 2O–2 4 1

N20 + 6e ? 2N–3 6 3 Н20 – 2e ? 2Н+1 2 2

Взаимодействие азота с водородом протекает при повышенном давлении и в присутствии катализатора

Реакция азота с кислородом начинается лишь в электрическом разряде – при t выше 2000?С

Рассмотрите данные реакции как окислительно-восстановительные. Назовите окислитель, восстановитель.

N2 – восстановитель, пр. окисления О2 – окислитель, пр. восстановления

N2 – окислитель пр. восстановления Н2 – восстановитель, пр. окисления

Дайте характеристику реакций по всем возможным признакам классификаций химических реакций.

Ответ

Определите условия смещения химического равновесия в сторону продуктов реакции

Ответ

400?С, р, кат.

Реакция синтеза аммиака

N2 + 3н2 2nh3 + q

N2 + O2 2NO – Q

Реакция синтеза аммиака:

1. Реакция соединения, т.К. Из двух веществ образовалось одно вещество; 2. Окислительно-восстановительной; 3. Гомогенной, т.К. Все вещества являются газами; 4. Экзотермической, протекает с выделением тепла; 5. Каталитической, т.К протекает в присутствии катализатора; 6.Обратимой, т.К. Протекает в двух взаимно противоположных направлениях.

Реакция азота с кислородом:

1. Реакция соединения, т.К. Из двух веществ образовалось одно вещество; 2. Окислительно-восстановительной; 3. Гомогенной, т.К. Все вещества являются газами; 4. Эндотермической, протекает с поглощением тепла; 5. Обратимой, т.К. Протекает в двух взаимно противоположных направлениях.

Условиями смещения химического равновесия

Условиями смещения химического равновесия в сторону образования аммиака является: 1) понижение температуры (т.к. реакция экзотермическая); 2) повышение давления (т.к. реакция идет с уменьшением объема: 4V – 2V).

Условием смещения химического равновесия в сторону образования оксида азота (II) является: 1) повышение температуры (т.к. реакция эндотермическая); Изменение давления не повлияет на смещение равновесия в ту или иную сторону, т.к. изменение объема в процессе реакции не происходит (2V – 2V).

Взаимодействие азота с активными металлами

С металлами

Взаимодействие азота с активными металлами приводит к образованию нитридов.

N20 + 6Li0 = 2Li3+3N–3

N20 + 6e ? 2N–3 6 1 Li0 – 1e ? Li+1 1 6

N20 + 2Al0 = 2Al+3N–3

N20 + 6e ? 2N–3 6 1 Al0 – 3e ? Al+3 3 2

N20 + 3Ca0 = Ca3+2N2–3

N20 + 6e ? 2N–3 6 1 Ca0 – 2e ? Ca+2 2 3

Азот реагирует с активными металлами при нагревании. При комнатной температуре и в присутствии влаги (кат.) азот реагирует лишь с литием. Напишите уравнения реакций азота с магнием, алюминием, литием.

Рассмотрите данные реакции как окислительно-восстановительные. Назовите окислитель, восстановитель.

N2 – окислитель пр. Восстановления; li – восстановитель, пр. Окисления.

N2 – окислитель пр. Восстановления; al – восстановитель, пр. Окисления.

N2 – окислитель пр. Восстановления; ca – восстановитель, пр. Окисления.

Определите тип химической связи

Определите тип химической связи в соединениях азота с металлами. Спрогнозируйте физические свойства этих соединений.

Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3?

Са3N2 + 6H2O = 3Са(OH)2 + 2NH3?

В нитридах ионный тип связи (между типичным металлом и типичным металлом) и ионная кристаллическая решетка. Значит, нитриды металлов - твердые вещества, обладают сравнительно высокой температурой плавления и кипения. Индивидуальные характеристики нитридов определяются металлом, соединенным с азотом. Нитриды некоторых металлов гидролизуются водой с выделением аммиака:

Нитрид алюминия (AlN) очень устойчив, не взаимодействует с кислотами и щелочами и разлагается только при температуре выше 2000?С. Поэтому из AlN изготавливают тигли для прокалки и используют как износостойкий материал для покрытия металлических изделий, сталей и др.

Взаимодействие азота со сложными веществами

N2 + CaC2 = CaCN2 + C

CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3

N2 + 3LiH = Li3N + NH3

1) Взаимодействие азота с карбидом кальция, в результате образуется цианамид кальция:

Цианамид разлагается водой с образованием аммиака:

2) Взаимодействие с гидридом лития:

Применение азота

Азот применяют:

1) для получение аммиака;

2) при сварке металлов;

3) в медицине;

5) в вакуумных установках;

4) как инертную химических и металлургических процессах;

Круговорот азота в природе

Азот непрерывно циркулирует в земной биосфере под влиянием различных химических и нехимических процессов и благодаря деятельности человека.

Круговорот

Круговорот азота представляет собой ряд замкнутых взаимосвязанных путей, по которым азот циркулирует в земной биосфере. Рассмотрим сначала процесс разложения органических веществ в почве. Различные микроорганизмы извлекают азот из разлагающихся материалов и переводят его в молекулы, необходимые им для обмена веществ. При этом оставшийся азот высвобождается в виде аммиака (NH3) или ионов аммония (NH4+). Затем другие микроорганизмы связывают этот азот, переводя его обычно в форму нитратов (NO3–). Поступая в растения (и в конечном счете попадая в организмы живых существ), этот азот участвует в образовании биологических молекул. После гибели организма азот возвращается в почву, и цикл начинается снова. Во время этого цикла возможны как потери азота — когда он включается в состав отложений или высвобождается в процессе жизнедеятельности некоторых бактерий (так называемых денитрифицирующих бактерий), — так и компенсация этих потерь за счет извержения вулканов и других видов геологической активности.

Два электрона

Б

А

В

А

В

Б

А

1. Для завершения внешнего энергетического уровня атому азота необходимо принять: А) два электрона; Б) три электрона; В) пять электронов.

2. Положительную степень окисления азот проявляет в соединении с: А) кислородом; Б) водородом; В) магнием.

3. Одной из причин химической инертности азота является: А) газообразное агрегатное состояние; Б) двухатомная молекула; В) прочность тройной химической связи между атомами.

4. При температуре выше 1000?С азот взаимодействует с порошком алюминия. Составьте уравнение реакции. Массовая доля металла в нитриде алюминия составляет: А) 65,85%; Б) 68,70%; В) 56,25%

5. Какое из химических превращений нельзя осуществить в одну стадию: А) N2 ? NO Б) N2 ? NH3 В) N2 ? HNO3

6. С каким металлом азот взаимодействует при обычных условиях: А) с натрием; Б) с литием; В) с кальцием.

7. Какое из перечисленных веществ не образует аллотропных модификаций: А) азот; Б) кислород; В) сера.