1、1第四章 非金属及其化合物第四节硫酸、硝酸和氨 2一、氨一、氨 杭州市一制冷车间发生氨气泄漏杭州市一制冷车间发生氨气泄漏 2004年年4月月20日上午日上午10时，杭州市一制冷时，杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事件，整个厂区是白茫茫车间发生氨气泄漏事件，整个厂区是白茫茫的一片，方圆数百米，空气中弥漫着一股的一片，方圆数百米，空气中弥漫着一股浓浓烈的刺激性气味烈的刺激性气味，进入厂区呼吸都感到困难。，进入厂区呼吸都感到困难。厂区内厂区内寒气逼人寒气逼人。市消防中心接到报案后立。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，十余量即制定方案，出动上百名消防队员，十余量消防车消防车 3游离态游
2、离态化合态化合态氮的固定氮的固定放电放电如：如：N2+O2 2NO N2+3H2 2NH3 人工固氮生物固氮高能固氮自然固氮氮的固定氮的固定4【思考思考】1 1、为什么在氨气泄漏时工厂里、为什么在氨气泄漏时工厂里会寒气逼人？会寒气逼人？2 2、如何吸收弥漫在空气中的大、如何吸收弥漫在空气中的大量氨气？量氨气？3、被围困在污染区的群众怎样、被围困在污染区的群众怎样做才能不吸入氨气？做才能不吸入氨气？ 5-氨气的喷泉实验氨气的喷泉实验实验48：演示实验演示实验6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。科学视野科学视野7（2）溶液为什么变为红色？）溶液为什么变为红色？ （3）实验成败的
3、关键是什么？）实验成败的关键是什么？ （1）氨为什么会形成喷泉？）氨为什么会形成喷泉？ 想想看：想想看：a.烧瓶干燥；烧瓶干燥；b.装置的气密性好；装置的气密性好；c.收集的气体纯度尽可能高。收集的气体纯度尽可能高。氨气溶于水溶液显碱性氨气溶于水溶液显碱性 氨极易溶于水，使烧瓶内外形成较氨极易溶于水，使烧瓶内外形成较大的压差；大的压差；8展示装满氨气展示装满氨气的烧瓶的烧瓶无色无色, , 有刺激性气味的气体；有刺激性气味的气体；你得出什么结论？易液化；易液化；冰块氨气液氨1. 1.氨气的物理性质氨气的物理性质极易溶于水极易溶于水(1:700)(1:700)。（一）氨的性质（一）氨的性质92、氨
4、的化学性质、氨的化学性质（1 1）氨跟水反应）氨跟水反应显弱碱性显弱碱性NH 3H 2O =NH3 +H2O 一水合氨很不稳定一水合氨很不稳定 NH 3+H2O NH 3H 2O NH 3H 2O NH4 +OH- 10NH3极易溶于水。极易溶于水。（1 ：700），），所以所以氨水显氨水显_，既能使无色的酚，既能使无色的酚酞溶液变成酞溶液变成_，又能使湿润的红色的，又能使湿润的红色的石蕊试纸石蕊试纸_。NH3+H2O NH3H2O NH4+OH-NH3与水反应后有碱性物质生成。与水反应后有碱性物质生成。 大部分大部分NH3与水结合成与水结合成 NH3H2O， NH3H2O可以可以小部分电离小
5、部分电离成成NH4+和和OH-。红色红色变蓝变蓝弱碱性弱碱性NH3H2O = NH3 + H2O11氨水中的分子有：氨水中的分子有：H2O、NH3 和和 NH3H2O氨水中的离子有：氨水中的离子有：NH4+、H+ 和和 OH- 液氨液氨 是氨气加压或降温后形成的液态物质，是氨气加压或降温后形成的液态物质，液氨所含的微粒是液氨所含的微粒是NHNH3 3。所以：所以：氨水是混合物。氨水是混合物。所以：所以：液氨是纯净物。液氨是纯净物。 讨论：讨论： 氨水的主要成份有哪些？氨水的主要成份有哪些？ 氨水与液态氨有何区别？氨水与液态氨有何区别？12（2 2）氨跟酸的反应）氨跟酸的反应 NH3+HCl=N
6、H4Cl （白烟）（白烟）NH3+HNO3=NH4NO3 （白烟）（白烟） 与挥发性的酸反应有白烟与挥发性的酸反应有白烟2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 写出上述反应的离子方程式写出上述反应的离子方程式NH3+ H+=NH4+13氨与氯化氢的反应沾有浓盐酸的玻棒沾有浓氨水的玻棒HClNH3现象：产生大量白烟NHNH3 3+HCl+HClNHNH4 4ClClNH4Cl14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？ 15 这个反应叫做氨的催化氧化，这个反应叫做氨的催化氧化， 它是工业上制硝酸的基础
7、它是工业上制硝酸的基础. 高温高温 4NH3+5O2=4NO+6H2O 催化剂催化剂-3-3+2+2（3 3）NHNH3 3具有还原性具有还原性 -3-3 16 (1)氮肥氮肥3、氨的用途、氨的用途:(3)化工原料化工原料(2)致冷剂致冷剂无机：生产硝酸、铵盐和纯碱等无机：生产硝酸、铵盐和纯碱等有机：合成纤维、塑料、染料和尿素等有机：合成纤维、塑料、染料和尿素等HNO3+NONH3NONO2生产硝酸原理：生产硝酸原理：17铵盐铵盐物理性质：物理性质：铵盐都是晶体铵盐都是晶体铵盐都易溶于水铵盐都易溶于水铵盐的形成：NH3 + H+=NH4+铵盐都不稳定，受热易分解铵盐都不稳定，受热易分解18铵盐
8、的化学性质铵盐的化学性质（1）铵盐受热易分解铵盐受热易分解NH4Cl = NH3 + HClNH4HCO3 = NH3 +H2O +CO2(NH4)2CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 19（2）铵盐与碱反应铵盐与碱反应NH4NO3 + NaOH = NaNO3 +H2O +NH3 (NH4)2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O+2NH3 运用：运用：实验室用来制实验室用来制NH3、用于用于NH4+的检验的检验反应实质：反应实质：NH4+ OH=NH3+H2O20铵盐的用途铵盐的用途大量的铵盐用于生产氮肥大量的铵盐用于生产氮肥硝酸铵用于制炸药、氯化铵常用作印染硝酸铵用于制
9、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。焊接，以除去金属表面的氧化物薄膜。21种种类类化学式化学式 含氮含氮量量性性 状状铵铵态态氮氮肥肥NHNH4 4HCOHCO3 317.7%白色结晶，吸湿性很强，易潮解，溶于水，弱碱性NHNH4 4ClCl26.2%白色或淡黄色结晶，有吸湿性，溶于水，酸性.NHNH4 4NONO3 335%白色结晶，易潮解，结硬块，溶于水，微酸性，（NHNH4 4) )2 2SOSO4 421.2%白色粒状结晶，吸湿性不大，不易结块氮氮 肥肥22氯化铵的妙用 防火布 将一块普通的棉布浸在
10、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。 23 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
11、的木料等，都经常用氯化铵处理，以求达到防火的目的。24为什么在氨气泄漏现场会寒气逼人？为什么在氨气泄漏现场会寒气逼人？消防队员应该如何除去白茫茫的氨气？消防队员应该如何除去白茫茫的氨气？附近居民怎样做才能避免受伤？附近居民怎样做才能避免受伤？ 液氨气化吸收热量 喷水，使氨气转化为氨水防化兵在水幕的保护下，一点一点接近氨气罐防化兵在水幕的保护下，一点一点接近氨气罐 用湿毛巾捂住鼻孔呼吸，尽快逃离现场25（二）（二）NH3的实验室制法的实验室制法 原理原理：加热铵盐与碱的固体混合物加热铵盐与碱的固体混合物 如：将固体如：将固体NH4Cl与与Ca(OH)2混合加热，即混合加热，即得到得到NH3n2N
12、H4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O+2NH3n讨论：讨论：nNH3如何收集？如何收集？n如何检验如何检验NH3已经收满？剩余的已经收满？剩余的NH3如何处理？如何处理？n若要制备干燥的若要制备干燥的NH3 ，可用什么作干燥剂？，可用什么作干燥剂？目录目录26NHNH3 3的实验室制法的实验室制法（1 1）原料：）原料：NHNH4 4Cl CaCl Ca（OHOH）2 2（2 2）原理：）原理： 2NH2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2=2NH=2NH3 3+2H+2H2 2O+CaClO+CaCl2 2（3 3）制取装置：）制取装置： 固固加热装置固固加热装
13、置棉花的作用：棉花的作用：防止空气对流防止空气对流27（4 4）收集装置：）收集装置： 向下排空气法向下排空气法（5 5）检验：）检验： a a：使湿润的酚酞试纸变红：使湿润的酚酞试纸变红 b b：遇浓盐酸产生大量的白烟：遇浓盐酸产生大量的白烟（6 6）尾气处理：用水吸收）尾气处理：用水吸收NHNH3 3要得到干燥的氨气，常用试剂有哪些？要得到干燥的氨气，常用试剂有哪些？CaOCaO、碱石灰等碱性干燥剂、碱石灰等碱性干燥剂无水无水CaClCaCl2 2不能用来干燥不能用来干燥NHNH3 3（形成（形成CaClCaCl2 2.8NH.8NH3 3) )28NHNH3 3H H2 2O O很不稳定
14、，受热就会分解：很不稳定，受热就会分解：一水合氨是弱碱，能使酚酞试液变红。NHNH3 3H H2 2O ONHNH3 3+H+H2 2O O氨水是弱碱氨水是弱碱氨水呈弱碱性。氨水呈弱碱性。液氨是弱碱液氨是弱碱NH3H2O是弱碱是弱碱29二、硫酸和硝酸的氧化性二、硫酸和硝酸的氧化性目录目录30思考与交流 1、硫酸、硝酸、盐酸都是酸，它们在组成上用什么特点？ 它们都是酸，在水溶液中电离出它们都是酸，在水溶液中电离出H+，硫酸、，硫酸、硝酸是含氧酸，盐酸是无氧酸；硫酸是二元硝酸是含氧酸，盐酸是无氧酸；硫酸是二元酸，硝酸和盐酸是一元酸酸，硝酸和盐酸是一元酸2、这些特点与酸的通性有什么关系？、这些特点与
15、酸的通性有什么关系？用电离方程式表示。用电离方程式表示。 在水溶液中都电离出氢离子在水溶液中都电离出氢离子HA=H+A31（一）硫酸的性质（一）硫酸的性质 1.【思考思考】稀硫酸和浓硫酸的性质有何不同？稀硫酸和浓硫酸的性质有何不同？浓浓H2SO4的物理性质的物理性质A.色态：无色、粘稠的油状液体色态：无色、粘稠的油状液体B.沸点：约沸点：约338难挥发酸（高沸点酸）难挥发酸（高沸点酸）C.密度：密度：1.84g/cm3高密度酸高密度酸D.溶解性：跟水任意比互溶，溶解放出大量热。溶解性：跟水任意比互溶，溶解放出大量热。 两高：沸点、密度高两高：沸点、密度高 两大：溶解度、溶解放热量大两大：溶解度
16、、溶解放热量大目录目录322.你对浓硫酸知多少？你对浓硫酸知多少？（1）浓硫酸在稀释时应注意什么问题？）浓硫酸在稀释时应注意什么问题？应将浓硫酸沿烧杯壁向水中应将浓硫酸沿烧杯壁向水中慢慢慢慢注入，并用注入，并用玻璃棒不断玻璃棒不断搅拌搅拌。（2）实验室制）实验室制HCl气体是用以下反应制备，你能气体是用以下反应制备，你能说明反应进行的理由吗？说明反应进行的理由吗？H2SO4(浓浓) +NaCl = NaHSO4 + HCl 微热微热H2SO4(浓浓) +2NaCl = Na2SO4 + 2HCl 强热强热注：高沸点酸制低沸点酸，难挥发性酸制易注：高沸点酸制低沸点酸，难挥发性酸制易挥发性酸挥发性
17、酸333.浓硫酸的特性：浓硫酸的特性：1) 吸水性吸水性:能吸收水份能吸收水份可干燥与它不反应的气体可干燥与它不反应的气体O2、H2、N2、CO2、SO2、HClCl2、 思考：思考：1.能用浓硫酸干燥能用浓硫酸干燥H2S、NH3气体吗？气体吗？2.将硫酸铜晶体投入浓硫酸中将硫酸铜晶体投入浓硫酸中,有何现象有何现象?342)、脱水性、脱水性浓硫酸与木屑、棉花、纸屑反应浓硫酸与木屑、棉花、纸屑反应浓硫酸与蔗糖反应浓硫酸与蔗糖反应浓硫酸能按水的组成比脱去有机物中的氢和氧元素浓硫酸能按水的组成比脱去有机物中的氢和氧元素a.浓硫酸沾到衣服上应如何处理浓硫酸沾到衣服上应如何处理?b.浓硫酸沾到皮肤上应如
18、何处理浓硫酸沾到皮肤上应如何处理?浓硫酸的吸水性与脱水性有何区别浓硫酸的吸水性与脱水性有何区别?35实验：将浓硫酸慢慢加入蔗糖中，并用玻实验：将浓硫酸慢慢加入蔗糖中，并用玻 璃棒搅拌璃棒搅拌现象：现象： 蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状，并放出有刺激性气味孔的海绵状，并放出有刺激性气味的气体的气体原因：原因：C12H22O11 浓硫酸能将蔗糖中的浓硫酸能将蔗糖中的H和和O按原子个数比按原子个数比2：1脱去形成脱去形成水，使蔗糖生成炭水，使蔗糖生成炭36问题探究1、写出蔗糖遇浓硫酸发生的化学方程式：、写出蔗糖遇浓硫酸发生的化学方程式： C12H22O11 1
19、2C+11H2O2、蔗糖分子中含有水，浓硫酸将水吸去使它、蔗糖分子中含有水，浓硫酸将水吸去使它生成炭而变黑，这种说法对吗？试分析。生成炭而变黑，这种说法对吗？试分析。不对，因为蔗糖分子中没有水不对，因为蔗糖分子中没有水372H2SO4(浓浓)+Cu=CuSO4+2H2O+SO2练习并讨论：练习并讨论：3)与铜反应：与铜反应：强氧化性强氧化性分析上述反应中电子转移的方向和数目，指出氧化剂分析上述反应中电子转移的方向和数目，指出氧化剂和还原剂，并分析浓硫酸在上述反应中体现的性质。和还原剂，并分析浓硫酸在上述反应中体现的性质。+60+2+4失去失去2e-得到得到2e-氧化剂：氧化剂：H2SO4 还原
20、剂：还原剂：Cu 加热时，浓硫酸能与大多数金属反应加热时，浓硫酸能与大多数金属反应(Au、Pt除外除外) ，一般没有氢气生成，通常生成一般没有氢气生成，通常生成SO2气体。气体。38书书P95实验实验4-8 铜与浓硫酸的反应铜与浓硫酸的反应现象：现象：有气体产生，此气体使品红溶液褪有气体产生，此气体使品红溶液褪色或紫色的石蕊试液变红色或紫色的石蕊试液变红反应后溶液倒入少量的水中，溶液反应后溶液倒入少量的水中，溶液呈蓝色呈蓝色反应原理：反应原理：Cu+2H2SO4 （浓）（浓）= CuSO4+SO2+2H2O浓硫酸与碳的反应：浓硫酸与碳的反应：C+2H2SO（浓）（浓）= CO2+2SO2 +2
21、H2O394)与非金属反应与非金属反应C + 2H2SO4(浓浓) = 2SO2 + CO2+ 2H2O思考并讨论：思考并讨论：请设计实验方案，验证碳和浓硫酸反应的产物请设计实验方案，验证碳和浓硫酸反应的产物加热时，浓硫酸也能与某些非金属反应（加热时，浓硫酸也能与某些非金属反应（S、C等）等）40仪器连接如下仪器连接如下说明：应首先用无水硫酸铜验证水，然后用品说明：应首先用无水硫酸铜验证水，然后用品红验证二氧化硫，再用高锰酸钾氧化多余的二红验证二氧化硫，再用高锰酸钾氧化多余的二氧化硫，接着再次验证二氧化硫是否全部被氧氧化硫，接着再次验证二氧化硫是否全部被氧化，最后才验证二氧化碳。化，最后才验证
22、二氧化碳。验证碳和浓硫酸反应的产物验证碳和浓硫酸反应的产物41如何检验浓硫酸与碳反应生成的各种产物？如何检验浓硫酸与碳反应生成的各种产物？ 无水硫酸铜、品红、酸性高锰酸钾或溴水、无水硫酸铜、品红、酸性高锰酸钾或溴水、品红、澄清的石灰水品红、澄清的石灰水注意：硫酸分子中的硫元素的化合价为注意：硫酸分子中的硫元素的化合价为 价，处于硫元素所有化合价中的价，处于硫元素所有化合价中的 价价态，在氧化还原反应中化合价只能态，在氧化还原反应中化合价只能 ，表现表现 ，浓硫酸被还原一般得到的产物为浓硫酸被还原一般得到的产物为 。+6最高最高降低降低氧化性氧化性SO242 常温下，浓硫酸可用铁槽车或铝槽常温下
23、，浓硫酸可用铁槽车或铝槽车运输，这是因为常温下，浓硫酸可车运输，这是因为常温下，浓硫酸可使铁或铝的表面生成一层致密的氧化使铁或铝的表面生成一层致密的氧化膜，阻止了内部金属与浓硫酸进一步膜，阻止了内部金属与浓硫酸进一步反应，这种现象叫做反应，这种现象叫做钝化。钝化。硫酸车槽硫酸车槽 43【思考思考】浓硫酸具有强氧化性，稀浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸是否有氧化性？如果有，其氧硫酸是否有氧化性？如果有，其氧化性与浓硫酸的氧化性有何不同？化性与浓硫酸的氧化性有何不同？浓硫酸与稀硫酸比较：浓硫酸与稀硫酸比较：稀稀H2SO4：由由H+和和SO42-构成构成弱氧化性（由弱氧化性（由H+体现）体现）可与活泼金属
24、反应生成可与活泼金属反应生成H2 浓浓H2SO4：由由H2SO4分子构成分子构成强氧化性（由强氧化性（由 S 体现）体现） 加热时可与大多数金属和某些非金加热时可与大多数金属和某些非金属反应，通常生成属反应，通常生成SO244 练习练习:下列现象反映了硫酸的哪些主要性质下列现象反映了硫酸的哪些主要性质 (1)浓硫酸滴在木条上，过一会儿，木条变黑。浓硫酸滴在木条上，过一会儿，木条变黑。 (2)敞口放置浓硫酸时，质量增加。敞口放置浓硫酸时，质量增加。 (3)锌粒投入稀硫酸中，有气泡产生。锌粒投入稀硫酸中，有气泡产生。 (4)把铜片放入浓硫酸里加热，有气体产生。把铜片放入浓硫酸里加热，有气体产生。
25、(5)利用浓硫酸和食盐固体反应可制利用浓硫酸和食盐固体反应可制HCL气体。气体。 (6)浓硫酸不能用来干燥硫化氢气体。浓硫酸不能用来干燥硫化氢气体。 (7)利用硫化亚铁跟稀硫酸反应可制利用硫化亚铁跟稀硫酸反应可制H2S气体。气体。答案：答案： (1)脱水性脱水性 (2) 吸水性吸水性 (3) 酸性酸性 (4)酸性和强氧化性酸性和强氧化性 (5)难挥发性难挥发性 (6)强氧化性强氧化性 (7)强酸性强酸性45（二）硝酸的性质：（二）硝酸的性质： 1.物理性质：无色，易挥发、有刺激性气味的物理性质：无色，易挥发、有刺激性气味的液体，能以任意比溶于水，含液体，能以任意比溶于水，含HNO3 98%的硝
26、的硝酸酸发烟硝酸发烟硝酸2.化学性质化学性质：（1）酸性）酸性（略）（略）（2）氧化性：）氧化性： 与金属反应（除与金属反应（除Au和和 Pt外）外）Cu + 4HNO3(浓）浓） = Cu(NO3)2 + 2NO2 +2H2O3Cu + 8HNO3(稀）稀） = 3 Cu(NO3)2 + 2NO +4H2O注意：注意：Fe 和和Al遇到冷的浓硝酸被钝化，被氧化成一层致密的氧化膜，与浓硫酸遇到冷的浓硝酸被钝化，被氧化成一层致密的氧化膜，与浓硫酸一样。一样。氧化性：浓硝酸氧化性：浓硝酸稀硝酸稀硝酸46与非金属反应与非金属反应 C +4HNO3 （浓）（浓）=2H2O +4NO2 +CO2结论：硝
27、酸跟非金属反应，生成结论：硝酸跟非金属反应，生成NO2、 H2O和相应和相应的含氧酸的含氧酸硝酸还能氧化硝酸还能氧化FeO、 Fe(NO3)2(Fe2+)、 HBr(Br-)、 HI(I-) 、H2S (S2-)、 SO2等具有还原性的化合物发生氧化等具有还原性的化合物发生氧化还原反应，因此，不能用硝酸与有关的盐反应制取还原反应，因此，不能用硝酸与有关的盐反应制取HI、 SO2、 H2S、 HBr等气体等气体小结：硝酸与金属反应时，主要是小结：硝酸与金属反应时，主要是HNO3中中+5价的氮得价的氮得到电子，被还原成较低价氮的物质，稀硝酸的还原产到电子，被还原成较低价氮的物质，稀硝酸的还原产物一
28、般是物一般是NO，浓硝酸的还原产物一般是，浓硝酸的还原产物一般是NO2，而不像而不像盐酸与金属反应那样生成盐酸与金属反应那样生成H2。47（3）不稳定性：硝酸不稳定，见光易分解：）不稳定性：硝酸不稳定，见光易分解：4HNO3（浓）浓） = 2H2O +4NO2 +O2因此，硝酸要保存在棕色瓶里，并置于阴凉的地方因此，硝酸要保存在棕色瓶里，并置于阴凉的地方光光硝酸的氧化性强至可以氧化大多数金属，除硝酸的氧化性强至可以氧化大多数金属，除Au、 Pt外，外，如果把如果把浓硝酸浓硝酸和和浓盐酸浓盐酸按照按照1：3的体积比混合（即王的体积比混合（即王水），就可以氧化所有的金属。水），就可以氧化所有的金属。3、硝酸的用途：制化肥、农药、炸药、染料、盐等、硝酸的用途：制化肥、农药、炸药、染料、盐等48
