氨气和氧气反应的化学方程式(氨气和氧气的化学方程式)
氨气和氧气反应的化学方程式(氨气和氧气的化学方程式)在化学作业和练习中,有些学生为了解题或计算上的方便,把某些化学方程式合并起来。那么化学方程式是否能像数学上的方程式那样,可以进行加减等运算,任意合并呢?
我们说在多数情况下,化学方程式是不能随便便合并的。如果为了某种方便,不根据实际情况,生硬地凑合在一起,就会出现这样那样的错误。
例如:用氨氧化法制硝酸的反应,一般有下列方程式:
4NH3+5O2=(催化剂)4NO+6H2O ①
2NO+O2 = 2NO2 ②
3NO2+H2O= 2HNO3+NO ③
为了进行化学计算,就将①式×3+②式×6+③式×4,从而得到总反应式:
12NH3+21O2+4H2O=8HNO3+4NO+18H2O对于这样的式子,纵然对化学计算来说物质间数量关系是正确的;但是,作为一个完整的化学方程式是有问题的。因①、②、③三个反应是在三种不同条件下发生的,并不是一个反应的前后不同阶段的几个反应过程。因此,合并后的方程式是不能成立的。同时,如果我们把氨气、氧气同时通入水中,也是不能得到硝酸的。所以在多数情况下,化学方程式不能合并。
但为了计算上的方便。可能通过一系列化学方程式,找出正确的关系来进行计算,如上例,可找出如下的关系:NH3→NO2→HNO3,这样做,不仅十分简便,而且也非常可靠。
实践告诉我们,在一些特定的条件下,化学方程式还是可以合并的。但是必须具备以下条件:
①被合并的几个化学方程式必须是表示某个化学反应的几个不同阶段或不同过程,这些反应的阶段和过程往往是互相联系,不可分割的整体。
②合并后得到的总化学方程式必须能表示客观存在的具体的化学反应。例如:电解饱和食盐水溶液所发生的一系列变化,可以用总的化学方程式表示如下:
2NaCl+2H2O=(电解)2NaOH+H2↑+Cl2↑
它实际上包括以下几个不同的过程和不同的方面:
NaCl=Na++Cl-
H2O=(可逆)H++OH-
在阴极 H++e→H 2H=H2↑
在阳极 Cl--e →Cl 2Cl=Cl2↑
这些式子正是具备了上述条件,而且合并后的总化学方程恰好简单明了地表示了这一系列反应的全过程,所以可以这样做。
总而言之,合并化学方程式,应取谨慎态度,不仅要注意它的可能性,还要考虑它的必要性。一般不要随便合并,否则,可能违背化学上的基本原理。
氮与氢的化合物,化学式。氨分子中氮原子以杂化轨道与氢原子形成共价键,分子呈三角锥形。
物理性质
无色具有刺鼻臭味的气体,标准状态下密度0.711克/升,熔点-77.73℃、沸点-33.33℃,比同族其他元素的氢化物(、、)的熔、沸点高出很多,这主要是由于氮的原子半径较小,电负性较大,分子间形成氢键所致。加压可使其液化,临界温度132.4℃,临界压力11.28兆帕,液态氨是无色的液体,临界密度0.235克/立方厘米。固态氨为无色立方晶体。
化学性质
氨呈碱性,极易溶于水[1体积水可溶解700体积氨(20℃)],生成氨水;易溶于乙醇、乙醚;溶于酸生成铵盐。氨在高温下分解成氮和氢,其分解速度在很大程度上取决于与之接触的表面物质的性质,如玻璃对氨的分解不产生影响,陶瓷和沸石则有明显的加速作用,而铁、镍、锇、锌的加速作用则更大。在常温下,氨的分解在450~500℃开始;若在催化剂作用下,300℃开始分解,到500~600℃分解接近完全,但是即使温度高达1000℃,仍有痕量的氨存在。
氨液化为液氨,是重要的无机溶剂,和水类似,液氨也能电离,但电离度很小,基本不导电,如:
作为碱, 对质子的亲和力强于,故氨的碱性强于水;作为酸, 不易释放质子,所以的碱性强于。液氨为强极性溶剂,可以溶解碱金属、碱土金属以及磷、硫、碘等非金属,也可以溶解许多无机和有机化合物。当溶解碱金属、碱土金属时,溶液呈蓝色,浓溶液为青铜色,它们的导电能力和金属相近。
氨参与的化学反应有:
①氧化反应。氨具有还原性,易被氧化剂氧化,如:
高温下氨的还原性更强,能将某些金属氧化物还原为金属单质或低氧化态,如:
②取代反应。氨分子中有3个氢原子,可被某些原子或原子团取代,分别生成(氨基化物)、(亚胺化物)、(氮化物),如光气和氨反应生成尿素,氯化汞和氨反应生成氯化氨基汞白色沉淀。
③加合反应。氨分子中有一孤对电子,可以和金属离子以配位键形式结合,生成配位化合物,如、、、、 等,其中顺式 能有效地抑制癌细胞生长。
制法
合成氨的主要生产工序有:①合成气(和)的制取;②合成气的净化;③合成气的压缩;④氨的合成。目前合成氨较适宜的温度为450~500℃、压力千帕(300大气压)左右,在催化剂存在下直接合成,所用的催化剂是用钾、铝等氧化物活化的海绵铁,是由磁铁矿还原而成。实验室制备少量氨是用铵盐与浓碱一起加热,如:
离子型氮化物水解也可制备氨:
应用
氨是生产硝酸、尿素、氢氰酸和各种铵盐,如、、 等以及化肥的主要原料。氨在染料、塑料、医药方面也有重要应用。液氨汽化热(23.35千焦/摩)很大,是常用的制冷剂,用于室内冰场、飞播增雨等操作中。
安全
当空气中含氨量达14.5%~26.8%(体积)或氧气中含氨量达13%~82%(体积)时,室温、常压下即可爆炸。液氨能冻伤皮肤,空气中氨含量过高会引起窒息,空气中允许的最大含氨量为0.02毫克/升。工业生产中,需用含有化学吸附剂的专用防毒面具。氨中毒首先要吸入新鲜空气或氧气,深度中毒者需送医院救治。
摘自:《中国大百科全书(第2版)》第1册,中国大百科全书出版社,2009年
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