1、第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物 第四节第四节 氨氨 硝酸硝酸 硫酸硫酸 第第1 1课时课时 新课标人教版高中化学课件系列新课标人教版高中化学课件系列 化学化学 必修必修1 1 游离态游离态 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 一、氨一、氨 合成氨是人类发展史上的一合成氨是人类发展史上的一 项重大突破项重大突破，解决了因粮食解决了因粮食 不足而导致的饥饿和死亡问不足而导致的饥饿和死亡问 题题。 对合成氨研究有贡献的三位科对合成氨研究有贡献的三位科 学家。学家。 一、
2、氨一、氨 19001900年年，法国化学家法国化学家勒沙特列勒沙特列在研究平衡移在研究平衡移 动原理的基础上通过计算动原理的基础上通过计算，认为认为N N2 2、H H2 2在高在高 压条件下可以直接化合生成氨压条件下可以直接化合生成氨，接着接着，他用他用 实验来验证实验来验证。但在实验过程中发生了爆炸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他也没有调查事故发生的原因，而是觉得这而是觉得这 个实验有危险个实验有危险，于是放弃了研究于是放弃了研究。勒沙特列勒沙特列 的合成氨实验就这样夭折了的合成氨实验就这样夭折了。 一、氨一、氨 后来查明是由于他所用混合气体中含有后来查明是由于他所
3、用混合气体中含有 O O2 2，实验中实验中H H2 2和和O O2 2化合发生了爆炸化合发生了爆炸。 稍后稍后，德国化学家耐斯特德国化学家耐斯特通过理论计算通过理论计算， 认为合成氨是不可能的认为合成氨是不可能的。因此人工合成氨因此人工合成氨 的研究又一次止步的研究又一次止步。后来才发现后来才发现，是能斯是能斯 特计算时误用了一个热力学数据特计算时误用了一个热力学数据，以至得以至得 到错误结论到错误结论。 一、氨一、氨 在合成氨研究屡屡受挫的情况下，在合成氨研究屡屡受挫的情况下， 德国另一位化学家哈伯德国另一位化学家哈伯知难而进，对知难而进，对 合成氨进行了全面系统地研究和实验，合成氨进行了
4、全面系统地研究和实验， 终于在终于在19081908年年7 7月在实验室里用月在实验室里用N N2 2和和H H2 2 在在600600、200200个大气压下合成氨，产个大气压下合成氨，产 率虽只有率虽只有2%2%，但却是科学上的一项重，但却是科学上的一项重 大突破。大突破。 一、氨一、氨 当哈伯的合成氨工艺流程公众于世后，立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心，同时也利用哈伯想成为百万富翁的贪 婪心理，请
5、哈伯出任德国威廉研究所所长，婪心理，请哈伯出任德国威廉研究所所长， 继续他的研究。从继续他的研究。从19111911年到年到19131913年短短两年短短两 年时间内，哈伯不仅提高了合成氨的产率，年时间内，哈伯不仅提高了合成氨的产率， 而且合成了而且合成了10001000吨吨液氨，并且用它制造出液氨，并且用它制造出 35003500吨烈性炸药吨烈性炸药TNTTNT。 一、氨一、氨 到了到了19131913年第一次世界大战时，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的合成氨工厂，为侵略者制造了数百 万吨炸药，从而导致
6、并蔓延了这场秧万吨炸药，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界大战德国为什么能坚持这么久的谜 底。底。 一、氨一、氨 当事实真相大白于天下时当事实真相大白于天下时，哈哈 伯受到了各国科学家的猛烈抨击伯受到了各国科学家的猛烈抨击， 尤其是当他获得尤其是当他获得19181918年诺贝尔化学年诺贝尔化学 奖时奖时，更激起了世界人民的愤怒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人工合成氨实验的成功令人欢心 鼓舞鼓舞，它对工农业生产它对工农业生产、国防科技国防科技 的重大意义是不言而喻的的重大意义是不言而
7、喻的。但三位但三位 科学家留给后人的思考也是深刻科学家留给后人的思考也是深刻 的的科学必须造福于民科学必须造福于民！ 一、氨一、氨 哈伯哈伯(1868(18681934)1934)， 德国化学家德国化学家, ,合成氨合成氨 工业的奠基人。工业的奠基人。19181918 年哈伯由于对合成氨年哈伯由于对合成氨 研究作出过重大贡献，研究作出过重大贡献， 而获诺贝尔化学奖。而获诺贝尔化学奖。 一、氨一、氨 -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 一、氨一、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。 科学视野科学视野 一、氨一、氨 （2）溶液为什么变为红色？）溶液
8、为什么变为红色？ （3）实验成败的关键是什么？）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； 一、氨一、氨 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
9、溶于水极易溶于水(1:700)(1:700)。 一、氨一、氨 2、氨的化学性质、氨的化学性质 （1 1）氨与水的反应）氨与水的反应显弱碱性显弱碱性 NH 3 H 2O =NH3 +H2O 一水合氨很不稳定一水合氨很不稳定 NH 3+H2O NH 3 H 2O NH 3 H 2O NH4 +OH- 一、氨一、氨 NH3 H2O不稳定，不稳定，受热受热时容易分解为时容易分解为NH3和和 H2O。不加热不分解不加热不分解. . NH3 H2O= NH3+H2O 现象：溶液红色褪色，冷却后恢复红色。现象：溶液红色褪色，冷却后恢复红色。 【探究实验探究实验】： 将氨的酚酞溶液倒入栓有小气球的试管中，将氨
10、的酚酞溶液倒入栓有小气球的试管中， 加热。加热。 一、氨一、氨 NHNH3 3极易溶于水。极易溶于水。（1:7001:700），）， 所以所以氨水显氨水显_，既能使无色的酚酞溶液，既能使无色的酚酞溶液 变成变成_，又能使湿润的红色的石蕊试纸，又能使湿润的红色的石蕊试纸 _。 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 NH3 H2O， NH3 H2O可以可以小部分电离小部分电离成成NH4+和和OH-。 红色红色 变蓝变蓝 弱碱性弱碱性 NH3 H2O = NH3 + H2O 一、氨一、氨 NH3+H2O NH3 H2O NH4+OH- 氨
11、水中的分子有：氨水中的分子有：H2O、NH3 和和 NH3 H2O 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NH3。 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？ 一、氨一、氨 （2 2）氨与酸的反应）氨与酸的反应 NH3+HCl=NH4Cl （白烟）（白烟） NH3+HNO3=NH4NO3 （白烟）（白烟） 与 挥 发
12、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+ 一、氨一、氨 氨与氯化氢的反应氨与氯化氢的反应 沾有浓氨水的玻棒 HCl NH3 现象：产生大量白烟 NH3+HClNH4Cl NH4Cl 一、氨一、氨 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、氨一、氨 NH3+HCl=NH4Cl (白烟白烟) 此反应可检验此反应可检验NH3或或HCl
13、【知识延伸知识延伸】： 挥发性酸挥发性酸（HCl、HNO3等等）遇氨遇氨 气均有白烟生成气均有白烟生成； 难挥发性酸难挥发性酸H2SO4无此现象无此现象。 一、氨一、氨 N2 NH3 NO NO2 HNO3 O2 O2 H2O 思考与交流思考与交流 一、氨一、氨 N2+3H2 2NH3 高温、高压高温、高压 催化剂催化剂 4NH3+5O2= 4NO+6H2O 催化剂催化剂 2NO + O2= 2NO2 3NO2 +H2O =2HNO3 +NO 一、氨一、氨 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它是工业上制硝酸的基础. 加热加热 4NH3+5O2=4NO+
14、6H2O 催化剂催化剂 - -3 3 +2+2 （3 3）NH3具有还原性具有还原性 - -3 3 一、氨一、氨 3 3氨的用途：氨的用途： 氨氨 制铵盐制铵盐 制硝酸制硝酸 制纤维、塑制纤维、塑 料、染料料、染料 制纯碱制纯碱 制尿素制尿素 作致冷剂作致冷剂 制医用氨水制医用氨水 一、氨一、氨 氨的用途 制硝酸 制纯碱 制尿素 做致冷剂 一、氨一、氨 2NH3+H2SO4 =(NH4)2SO4 NH3 +HNO3 = NH4NO3 NH3 +CO2+ H2O = NH4 HCO3 制铵盐制铵盐 4NH3+5O2 = 4NO+6H2O 催化剂 2 NO + O2 NO + O2 2 = 2NO
15、= 2NO2 2 3NO3NO2 2 + H + H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3 + NO+ NO 制硝酸制硝酸 2NH3+CO2 = CO(NH2)2+ H2O 催化剂 制尿素制尿素 NH3(g) NH3(l) 放热 吸热 制冷剂制冷剂 一、氨一、氨 4、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 一、氨一、氨 铵盐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 + HCl NH4HCO3 = NH3 +
16、H2O +CO2 (NH4)2CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 一、氨一、氨 （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 +H2O 一、氨一、氨 如何用实验方法证明某白色固体是如何用实验方法证明某白色固体是铵盐铵盐？ 试剂及操作：试剂及操作： 滴加滴加NaOHNaOH溶液溶液，再加热再加热，并将并将湿润的红湿润的红 色石蕊试纸色石蕊试
17、纸靠近试管口靠近试管口。 实验现象：实验现象： 产生产生无色刺激性气味气体无色刺激性气味气体，能使能使 湿润红色石蕊试纸湿润红色石蕊试纸变蓝变蓝。 铵盐铵盐（NHNH4 4+ +）的检验：的检验： 一、氨一、氨 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。 一、氨一、氨 种类种类 化学式化学式 含氮量含氮量 性性 状状 铵铵 态态 氮氮 肥肥 NHNH4 4HCOH
18、CO3 3 17.7% 白色结晶，吸湿性很强，易潮 解，溶于水，弱碱性 NHNH4 4ClCl 26.2% 白色或淡黄色结晶，有吸湿性， 溶于水，酸性. NHNH4 4NONO3 3 35% 白色结晶，易潮解，结硬块， 溶于水，微酸性， （NHNH4 4) )2 2SOSO4 4 21.2% 白色粒状结晶，吸湿性不大， 不易结块 有机有机 氮肥氮肥 CO（NH2)2 46.7% 白色或浅黄色针状结晶或小颗 粒，溶于水，中性 氮氮 肥肥 一、氨一、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
19、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。 一、氨一、氨 这两种气体把棉布与空气隔绝起来，棉布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
20、，就象白烟一样。实际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，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。用氯化铵处理，以求达到防火的目的。 一、氨一、氨 （1 1）原料：）原料：NHNH4 4ClCl、Ca(OH)Ca(OH)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：固固加热装置）制取装置：固固加热装
21、置 棉花的作用：棉花的作用： 防止空气对流防止空气对流 5、NH3的实验室制法的实验室制法 一、氨一、氨 （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？ CaO、碱石灰等碱性干燥剂、碱石灰等碱性干燥剂 无水无水CaCl2不能用来干燥不能用来干燥NHNH3 3（形成（形成CaCl28NH3) ) 一、氨一、氨 除了利用上
22、述方法之外，实验室有无其他简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？单可行的方法来制得氨气？ 浓氨水浓氨水 方法二：加热浓氨水制氨气方法二：加热浓氨水制氨气 NH3H2O = NH3+ H2O 一、氨一、氨 浓氨水浓氨水 固体固体CaOCaO 思考：思考：有什么现象？有什么现象？ 为什么有此现象？为什么有此现象？ 方法三方法三 1 1、吸收水分，减少溶剂。、吸收水分，减少溶剂。 2 2、增加、增加OHOH- -的浓度。的浓度。 3 3、放出热量，升高温度。、放出热量，升高温度。 一、氨一、氨 6 6、氨气的工业制法、氨气的工业制法: : N2+3H2 2NH3 高温、高
23、压高温、高压 催化剂催化剂 一、氨一、氨 自然界中氮的循环自然界中氮的循环 一、氨一、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、氮的固定（生物固氮、 高能固氮、人工固氮）高能固氮、人工固氮） 土壤中的氮 (铵盐硝酸盐) 细菌分解细菌分解 动物排泄动物排泄 物及遗体物及遗体 动物摄取动物摄取 植植 物物 吸吸 收收 硝酸盐 一、氨一、氨 1.1.能将能将NH4Cl 、(NH4)2SO4、NaCl、 Na2SO4 四种溶液一一区别开来的试剂是（四种溶液一一区别开来的试剂是（ ） A . NaOH B. AgNO3 C . BaCl2 D. Ba(OH)2
24、 D 一、氨一、氨 2. A、B、C三种气体，三种气体，A无色，在一定条件下无色，在一定条件下A 能与能与O2反应生成反应生成B，B不溶于水，它能与不溶于水，它能与O2反应反应 生成红棕色气体生成红棕色气体C；A、C气体均溶与水，其水气体均溶与水，其水 溶液分别呈碱性与酸性，推断溶液分别呈碱性与酸性，推断A ， B ，C 。 NH3 NO NO2 3.3.某学生在氨气的喷泉实验基础上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，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，反应后分别加入足量的下列物质，反应后 可能产生喷泉的是：（可能产生喷泉的是：（ ） A. Cu与稀盐酸与稀盐酸 B. NaHCO3与与NaOH C. CaCO3与稀硫酸与稀硫酸 D. NH4HCO3与稀盐酸与稀盐酸 D Thanks 谢谢您的观看！
