Transcript 。可下载
第四章 氨 硝酸 硫酸 第一节 氨 九江六中 曹小芬 www.themegallery.com LOGO 一.氨(NH3)合成历程 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。 www.themegallery.com 对合成氨研究有贡献的三位科学家 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。 www.themegallery.com 对合成氨研究有贡献的三位科学家 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N2 、H2 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。 www.themegallery.com 对合成氨研究有贡献的三位科学家 后来查明是由于他所用混合气体中 含有O2 ，实验中H2 和O2 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。 www.themegallery.com 对合成氨研究有贡献的三位科学家 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N2和H2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。 www.themegallery.com 科学是把双刃剑 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（三硝基 甲苯）。 www.themegallery.com 科学是把双刃剑 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。 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！ www.themegallery.com 一、氨的结构 结构式 NH3 H H:N:H H H-N-H - 电子式 : : 分子式 NH3分子的构型 107º18' 三角锥形 www.themegallery.com 演示实验1：氨气的喷泉实验 在干燥的圆底烧瓶里充满氨 气， 用带有玻璃管和滴管(滴管 里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口。 立即倒置烧瓶，使玻璃管插入有 水的烧杯里(水里事先加入少量 酚酞试液)，按右图安装好装置。 打开橡皮管上的夹子，挤 压滴管的胶头，使少量水进入烧 瓶。 www.themegallery.com 喷泉实验分析 （1）有何实验现象，此现象说明氨具有哪些性质？ 烧瓶内出现喷泉，瓶内溶液呈红色 氨易溶于水，氨的水溶液呈碱性 （2）产生喷泉的原因是什么？ 氨易溶于水，使烧瓶内的压强小于大气压 （3）若不能形成喷泉可能的原因有哪些? 烧瓶装置气密性不好 收集氨气时烧瓶不干燥 收集的氨气不纯或较少 www.themegallery.com 附加演示实验：氨气的喷泉实验 氨气 如果只提供如图2的装置， 请说明引发喷泉的方法。 打开夹子，用手（或热 毛巾等）将烧瓶捂热，氨气 受热膨胀，赶出玻璃导管内 的空气，氨气与水接触，即 发生喷泉。 水 图2 喷泉实验视频 www.themegallery.com 二、物理性质 无色 有刺激性气味 比空气小 －33.5℃ （易液化，利用液氨气化吸收 大量的热，作致冷剂） 极易溶于水，体积比1∶700 www.themegallery.com 三、化学性质 1、NH3与水的反应 NH3+H2O NH3·H2O （一水合氨） 大部分 NH4++OH少量 碱性 氨水能使无色的酚酞溶液变为红色，说明氨水显___ 部分 弱电解质 NH3·H2O 其主要成分是_____，可____电离，是________ ++OHNH ·H O NH 3 2 4 电离方程式是_________________ www.themegallery.com 1.NH3与水的反应 （1）氨水的成份有哪些？（2）氨水与液态 氨有何区别？ NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH- 分子：NH3 、 H2O、NH3·H2O 离子：NH4+、 OH- 和 H+（少量） 氨水是混合物 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NH3 液氨是纯净物 www.themegallery.com 2、氨气与酸的反应 演示实验 2 用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里蘸一下，然后 将这两根玻璃棒接近（不要接触），观察发生的现象 NH3+HCl = NH4Cl （产生白烟） www.themegallery.com 2、氨气与酸的反应 NH3+HCl = NH4Cl （此反应可检验NH3或HCl） NH3+HNO3 = NH4NO3 2NH3+H2SO4 = (NH4)2SO4 挥发性酸（HCl、HNO3等）遇氨气均有白烟生成； 难挥发性酸H2SO4无此现象。 氨与酸发生反应的本质是什么？ www.themegallery.com 2.氨气与酸的反应 氨与酸溶液反应的离子方程式： NH3 + H+ = NH4+ 氨和酸发生反应的过程： H N H H H www.themegallery.com 2.1铵盐是如何形成的？有哪些性质？ 铵盐定义：由铵根离子(NH4+)与酸根离子构成的化合物叫铵盐. 1).铵盐的形成：NH3 + H+=NH4+ 2).铵盐物理性质：铵盐都是晶体、铵盐都易溶于水、 3).铵盐化学性： ①铵盐都不稳定，受热易解。 △ NH4Cl == NH3↑+ HCl↑ △ NH4HCO3==NH3↑+CO2↑+H2O↑ △ (NH4)2CO3 ==2NH3↑+CO2↑+H2O↑ www.themegallery.com 2.1铵盐的性质 ②铵盐与碱反应 △ （NH4)2SO4 + 2NaOH ==2NH3↑+Na2SO4+H2O △ NH4NO3 + NaOH == NH3↑+NaNO3 + H2O ++OH- ==NH ↑+H O NH 实质： 4 3 2 【结论】： 铵盐的通性:均能与碱共热产生氨气。 www.themegallery.com 如何用实验方法证明某白色固体是铵盐？ 铵盐(NH4+)的检验 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。 www.themegallery.com 3. NH3的还原性： ——从氧化还原角度来研究氨气 1、氨气中氮元素的化合价是多少？ －3 2、氨气具有什么性质？ 还原性 www.themegallery.com 3. NH3的还原性： （1）NH3与氧气的反应： 催化剂 4NH3+5O2 △ = 4NO+6H2O 氨的催化氧化（接触氧化） 工业制硝酸的基础 红热的铂丝 O2 NH3 无色气体 余气吸收 红棕色气体 www.themegallery.com 思考与交流 氨经一系列反应可得到硝酸，如下图所示。 O2 H2 N2 NH3 O2 NO H2O NO2 HNO3 分析上述反应中氮元素化合价的变化，以及 在每一步反应中氮元素发生的是氧化反应还是 还原反应。 www.themegallery.com 四、氨气的制法 1）工业制法: 高温、高压 N2+3H2 催化剂 2NH3 www.themegallery.com 四、氨气的制法 2）氨气的实验室制法： (1)原料：用NH4Cl与Ca(OH)2混合加热制得 (2)原理： △ 2NH4Cl+Ca(OH)2 == CaCl2+2NH3↑+2H2O （3）制取装置： 固固加热装置 （4）收集装置：向下排空气法 棉花的作用：防止空 气对流 www.themegallery.com 四、氨气的制法 （5）验满： a：湿润的红色石蕊试纸变 蓝（唯一的一种碱性气体） b：蘸有浓HCl的玻璃棒接近 试管口产生白烟。 www.themegallery.com ⑹环保措施: 浓硫酸吸收多余的氨气. 水——装置：倒扣漏斗 ⑺干燥装置 用碱石灰干燥。 www.themegallery.com 四、氨气的制法 方法二：加热浓氨水制氨气 △ NH3·H2O === NH3↑+H2O 浓氨水 浓氨水 方法三：将浓氨水滴入生石灰或 NaOH中制氨气 CaO或NaOH www.themegallery.com 五、氨的用途 ——重要的化工原料 易液化,液氨 作致冷剂 汽化时吸热 易溶于水 跟水反应 碱性（跟酸反应） 制氨水 制铵盐 www.themegallery.com 思考与交流 1、 氮是动植物生长不可缺少的元素，是 要成分。氮的固定是指 蛋白质重 。 将游离态的氮转变为氮的化合物。例如： N2 + 3H2 高温、高压 催化剂 N2+O2 放电 2NH3 2NO 点燃 N2 + 3Mg==== Mg3N2 自然固氮 氮的固定 人工固氮 闪电固氮 生物固氮 www.themegallery.com 液氨泄漏 市消防中心接到报案后立即制定方案，出动上百名消防队 员，十余量消防车…… 为了防止泄露的氨气向周围扩散，向槽罐车喷水，使氨气 转化为氨水。 www.themegallery.com 液氨泄漏 假如你正处在液氨泄漏的现场，你 将如何去做？ www.themegallery.com 处理方法 依据性质 求助 报警：110 119 自 救 互 救 逃 生 闭眼 戴眼罩 防毒面具 低头弯腰 低处跑 披棉被、穿棉衣 捂湿毛巾、喷水 捂酸毛巾、喷酸 刺激性气味气体 密度比空气小 液氨气化时吸热 氨极易溶于水 氨水溶液显碱性 www.themegallery.com 课堂练习 练习1.氨水显弱碱性的主要原因是（ B A、通常状况下，氨的溶解度不大 ） B、氨水中的NH3 ·H2O电离出少量OH－ C、溶于水的氨分子只有少量电离 D、氨本身的碱性弱 2.已知NH3在加热的条件下能将黑色的CuO还原为 红色的Cu和一种稳定的气体，请写出此反应的化 学方程式： △ 2NH3+3CuO == 3Cu+3H2O+N2 www.themegallery.com 课堂练习 练习3.关于氨的下列说法中，正确的是（ D ） A、氨分子的结构呈三角锥形，是非极性分子 B、氨气为无色无味的气体 C、可用排水法收集 D、液氨可作用制冷剂 www.themegallery.com 华中师范大学化学学院 黄郁郁 www.themegallery.com LOGO