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- 2021-08-06 发布
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第四章 非金属及其化合物
第四节 氨 硝酸 硫酸
第
1
课时
新课标人教版高中化学课件系列
化学 必修
1
游离态
化合态
氮的固定
放电
如:
N
2
+O
2
2NO
N
2
+3H
2
2NH
3
人工固氮
生物固氮
高能固氮
自然固氮
氮的固定
一、氨
合成氨是人类发展史上的一项重大突破,解决了因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题。
对合成氨研究有贡献的三位科学家。
一、氨
1900
年,法国化学家
勒沙特列
在研究平衡移动原理的基础上通过计算,认为
N
2
、
H
2
在高压条件下可以直接化合生成氨,接着,他用实验来验证。但在实验过程中发生了爆炸,他也没有调查事故发生的原因,而是觉得这个实验有危险,于是放弃了研究。勒沙特列的合成氨实验就这样夭折了。
一、氨
后来查明是由于他所用混合气体中含有
O
2
,实验中
H
2
和
O
2
化合发生了爆炸。
稍后,
德国化学家耐斯特
通过理论计算,认为合成氨是不可能的。因此人工合成氨的研究又一次止步。后来才发现,是能斯特计算时误用了一个热力学数据,以至得到错误结论。
一、氨
在合成氨研究屡屡受挫的情况下,
德国另一位化学家哈伯
知难而进,对合成氨进行了全面系统地研究和实验,终于在
1908
年
7
月在实验室里用
N
2
和
H
2
在
600℃
、
200
个大气压下合成氨,产率虽只有
2%
,但却是科学上的一项重大突破。
一、氨
当哈伯的合成氨工艺流程公众于世后,立即引起了德国当时的统治者们的注意,德国统治者为了达到吞并欧洲称霸世界的野心,同时也利用哈伯想成为百万富翁的贪婪心理,请哈伯出任德国威廉研究所所长,继续他的研究。从
1911
年到
1913
年短短两年时间内,哈伯不仅提高了合成氨的产率,而且合成了
1000
吨
液氨,并且用它制造出
3500
吨烈性炸药
TNT
。
一、氨
到了
1913
年第一次世界大战时,哈伯已为德国建成了无数个大大小小的合成氨工厂,为侵略者制造了数百万吨炸药,从而导致并蔓延了这场秧祸全球的世界大战,这也是第一次世界大战德国为什么能坚持这么久的谜底。
一、氨
当事实真相大白于天下时,哈伯受到了各国科学家的猛烈抨击,尤其是当他获得
1918
年诺贝尔化学奖时,更激起了世界人民的愤怒。
人工合成氨实验的成功令人欢心鼓舞,它对工农业生产、国防科技的重大意义是不言而喻的。但三位科学家留给后人的思考也是深刻的
—
科学必须造福于民!
一、氨
哈伯
(1868—1934)
,德国化学家
,
合成氨工业的奠基人。
1918
年哈伯由于对合成氨研究作出过重大贡献,而获诺贝尔化学奖。
一、氨
----
氨气的喷泉实验
实验
4—8
:
演示实验
一、氨
城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述的原理相似。
科学视野
一、氨
(
2
)溶液为什么变为红色?
(
3
)实验成败的关键是什么?
(
1
)氨为什么会形成喷泉?
想想看:
a.
烧瓶干燥;
b.
装置的气密性好;
c.
收集的气体纯度尽可能高。
氨气溶于水溶液显碱性
氨极易溶于水,使烧瓶内外形成较大的压差;
一、氨
展示装满氨气的烧瓶
①
无色
,
有刺激性气味的气体;
你得出什么结论?
②
易液化;
冰块
氨气
液氨
1.
氨气的物理性质
③
极易溶于水
(1:700)
。
一、氨
2
、氨的化学性质
(
1
)氨与水的反应
——
显弱碱性
NH
3
·H
2
O =NH
3
↑ +H
2
O
一水合氨很不稳定
NH
3
+H
2
O NH
3
·H
2
O
NH
3
·H
2
O NH
4
+
+OH
-
△
一、氨
NH
3
·H
2
O
不稳定,
受热
时容易分解为
NH
3
和
H
2
O
。
不加热不分解
.
NH
3
·H
2
O=== NH
3
↑+H
2
O
现象:溶液红色褪色,冷却后恢复红色。
【
探究实验
】
:
将氨的酚酞溶液倒入栓有小气球的试管中,加热。
一、氨
①NH
3
极易溶于水。
(
1:700
),
所以
氨水显
______
,既能使无色的酚酞溶液变成
____
,又能使湿润的红色的石蕊试纸
____
。
②NH
3
与水反应后有碱性物质生成。
大部分
NH
3
与水结合成
NH
3
·
H
2
O
,
NH
3
·
H
2
O
可以
小部分电离
成
NH
4
+
和
OH
-
。
红色
变蓝
弱碱性
NH
3
·
H
2
O = NH
3
↑+ H
2
O
△
一、氨
NH
3
+H
2
O NH
3
·
H
2
O
NH
4
+
+OH
-
氨水中的分子有:
H
2
O
、
NH
3
和
NH
3
·H
2
O
氨水中的离子有:
NH
4
+
、
H
+
和
OH
-
液氨
是氨气加压或降温后形成的液态物质,
液氨所含的微粒是
NH
3
。
所以:
氨水是混合物
。
所以:
液氨是纯净物。
讨论:
氨水的主要成份有哪些?
氨水与液态氨有何区别?
一、氨
(
2
)氨与酸的反应
NH
3
+HCl=NH
4
Cl
(白烟)
NH
3
+HNO
3
=NH
4
NO
3
(白烟)
与挥发性的酸反应有白烟
2NH
3
+H
2
SO
4
=(NH
4
)
2
SO
4
写出上述反应的离子方程式
一、氨
氨与氯化氢的反应
沾有浓盐酸的玻棒
沾有浓氨水的玻棒
HCl
NH
3
现象:产生大量
白
烟
NH
3
+HCl
=
NH
4
Cl
NH
4
Cl
一、氨
一、氨
不能
1.
在反应中为什么会产生白烟?
挥发出的氨气和氯化氢气体在空中反应生成氯化铵固体小颗粒。
2.
硫酸或磷酸与氨气反应能否产生白烟?
一、氨
NH
3
+HCl==NH
4
Cl (
白烟
)
——
此反应可检验
NH
3
或
HCl
【
知识延伸
】
:
挥发性酸
(
HCl
、
HNO
3
等)
遇氨气均有白烟生成
;
难挥发性酸
H
2
SO
4
无此现象。
一、氨
N
2
NH
3
NO
NO
2
HNO
3
O
2
O
2
H
2
O
思考与交流
一、氨
N
2
+3H
2
2NH
3
高温、高压
催化剂
4NH
3
+5O
2
==== 4NO+6H
2
O
催化剂
△
2NO + O
2
=== 2NO
2
3NO
2
+H
2
O ===2HNO
3
+NO
一、氨
这个反应叫做氨的催化氧化,
它是工业上制硝酸的基础
.
加热
4NH
3
+5O
2
===4NO+6H
2
O
催化剂
-3
+2
(
3
)
NH
3
具有还原性
-3
一、氨
3
.氨的用途:
氨
制铵盐
制硝酸
制纤维、塑料、染料
制纯碱
制尿素
作致冷剂
制医用氨水
一、氨
氨的用途
制硝酸
制纯碱
制尿素
做致冷剂
一、氨
2NH
3
+H
2
SO
4
==(NH
4
)
2
SO
4
NH
3
+HNO
3
== NH
4
NO
3
NH
3
+CO
2
+ H
2
O
=== NH
4
HCO
3
制铵盐
4NH
3
+5O
2
==== 4NO+6H
2
O
催化剂
△
2 NO + O
2
=== 2NO
2
3NO
2
+ H
2
O === 2HNO
3
+ NO
制硝酸
2NH
3
+CO
2
==== CO(NH
2
)
2
+ H
2
O
催化剂
△
制尿素
NH
3
(g)
NH
3
(l)
放热
吸热
制冷剂
一、氨
4
、铵盐
物理性质:
铵盐都是晶体
铵盐都易溶于水
铵盐的形成:
NH
3
+ H
+
=NH
4
+
铵盐都不稳定,受热易分解
一、氨
铵盐的化学性质
(
1
)
铵盐受热易分解
NH
4
Cl = NH
3
↑+ HCl↑
∆
NH
4
HCO
3
= NH
3
↑ +H
2
O ↑+CO
2
↑
∆
(
NH
4
)
2
CO
3
= 2NH
3
↑ + H
2
O
↑
+ CO
2
↑
∆
一、氨
(
2
)
铵盐与碱反应
NH
4
NO
3
+ NaOH = NaNO
3
+H
2
O +NH
3
↑
(NH
4
)
2
SO
4
+2NaOH = Na
2
SO
4
+2H
2
O+2NH
3
↑
运用:
实验室用来制
NH
3
、
用于
NH
4
+
的检验
反应实质:
NH
4
+
+ OH
-
=NH
3
↑+H
2
O
△
△
△
一、氨
如何用实验方法证明某白色固体是
铵盐
?
试剂及操作:
滴加
NaOH
溶液
,再加热,并将
湿润的红色石蕊试纸
靠近试管口。
实验现象:
产生
无色刺激性气味气体
,能使湿润红色石蕊试纸
变蓝。
铵盐
(
NH
4
+
)
的检验:
一、氨
铵盐的用途
大量的铵盐用于生产氮肥
硝酸铵用于制炸药、氯化铵常用作印染
和制干电池的原料,也可以用于金属的焊接,以除去金属表面的氧化物薄膜。
一、氨
种类
化学式
含氮量
性 状
铵
态
氮
肥
NH
4
HCO
3
17.7%
白色结晶,吸湿性很强,易潮解,溶于水,弱碱性
NH
4
Cl
26.2%
白色或淡黄色结晶,有吸湿性,溶于水,酸性
.
NH
4
NO
3
35%
白色结晶,易潮解,结硬块,溶于水,微酸性,
(
NH
4
)
2
SO
4
21.2%
白色粒状结晶,吸湿性不大,不易结块
有机
氮肥
CO
(
NH
2
)
2
46.7%
白色或浅黄色针状结晶或小颗粒,溶于水,中性
氮 肥
一、氨
氯化铵的妙用
——
防火布
将一块普通的棉布浸在氯化铵的饱和溶液中,片刻之后,取出晾干就成防火布了。将这块经过化学处理的布用火柴点,不但点不着,而且还冒出白色的烟雾。
科学视野
原来,经过这种化学处理的棉布(防火布)的表面附满了氯化铵的晶体颗粒,氯化铵这种物质,它有个怪脾气,就是特别怕热,一遇热就会发生化学变化,分解出两种不能燃烧的气体,一种是氨气,另一种是氯化氢气体。
一、氨
这两种气体把棉布与空气隔绝起来,棉布在没有氧气的条件下当然就不能燃烧了。当这两种气体保护棉布不被火烧的同时,它们又在空气中相遇,重新化合而成氯化铵小晶体,这些小晶体分布在空气中,就象白烟一样。实际上,氯化铵这种化学物质是很好的防火能手,戏院里的舞台布景、舰艇上的木料等,都经常用氯化铵处理,以求达到防火的目的。
一、氨
(
1
)原料:
NH
4
Cl
、
Ca(OH)
2
(
2
)原理:
2NH
4
Cl+Ca(OH)
2
==2NH
3
↑+2H
2
O+CaCl
2
(
3
)制取装置:固固加热装置
棉花的作用:
防止空气对流
△
5
、
NH
3
的实验室制法
一、氨
(
4
)收集装置: 向下排空气法
(
5
)检验:
a
:使湿润的酚酞试纸变红
b
:遇浓盐酸产生大量的白烟
(
6
)尾气处理:用水吸收
NH
3
要得到干燥的氨气,常用试剂有哪些?
①
CaO
、碱石灰等碱性干燥剂
②无水
CaCl
2
不能用来干燥
NH
3
(形成
CaCl
2
•
8NH
3
)
一、氨
除了利用上述方法之外,实验室有无其他简单可行的方法来制得氨气?
浓氨水
方法二:加热浓氨水制氨气
NH
3
·H
2
O == NH
3
↑+ H
2
O
一、氨
←
浓氨水
←
固体
CaO
思考:
有什么现象?为什么有此现象?
方法三
1
、吸收水分,减少溶剂。
2
、增加
OH
-
的浓度。
3
、放出热量,升高温度。
一、氨
6
、氨气的工业制法
:
N
2
+3H
2
2NH
3
高温、高压
催化剂
一、氨
自然界中氮的循环
一、氨
自然界中氮的循环过程
动物中有机氮
植物中有机氮
大气中的氮
氮的固定(生物固氮、高能固氮、人工固氮)
土壤中的氮
(
铵盐→硝酸盐
)
细菌分解
动物排泄物及遗体
植物遗体
动物摄取
植物吸收
硝酸盐
一、氨
1.
能将
NH
4
Cl
、
(NH
4
)
2
SO
4
、
NaCl
、
Na
2
SO
4
四种溶液一一区别开来的试剂是( )
A
.
NaOH B
.
AgNO
3
C
.
BaCl
2
D
.
Ba(OH)
2
D
一、氨
习题巩固
2. A
、
B
、
C
三种气体,
A
无色,在一定条件下
A
能与
O
2
反应生成
B
,
B
不溶于水,它能与
O
2
反应生成红棕色气体
C
;
A
、
C
气体均溶与水,其水溶液分别呈碱性与酸性,推断
A
,
B
,
C
。
NH
3
NO
NO
2
3.
某学生在氨气的喷泉实验基础上积极思考产生喷泉的其他方法,并设计如图所示的装置。在锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是:( )
A.
Cu
与稀盐酸
B.
NaHCO
3
与
NaOH
C.
CaCO
3
与稀硫酸
D.
NH
4
HCO
3
与稀盐酸
D
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