5.4化学肥料中的主角.ppt

5.4化学肥料中的主角,卤族元素,氧族元素,氮族元素,F,O,氮N,Cl,S,磷P,特点,Br,硒Se,I,碲Te,At,钋Po,砷As,锑Sb,铋Bi,均为7个,均为6个,均为5个,非金属性,两性,金属性,化性相似,区别,一.氮族元素,一.氮元素在自然界中的存在形态,主要是游离态:,也存在化合态:,N2,(V%=78%,m%=%),KNO3,NH4Cl,NO2,75,如,5,设空气1L，则N2为0.78L,V(空气),V(N2),n(空气),n(N2),1,0.78,m%,0.78,1,75%,28,29,100%,二.氮气（N2）,(一)物性,1.无色,无味的气体,2.比空气略轻,3.难溶于水,(二)化性,1.在通常情况下，N2的化性很不活泼,N2的电子式,N,N,N2的结构式：,N,N,(1),3对共用电子对,(2),3根,共价键,(两面性),7,8,flash,6,N2比例模型,N2球棍模型,6,在N2的结构中存在3根共价键。,(3),稳定的原因:,（共价叁键）,通常情况下,不易断裂,比较稳定。,破坏它们需要很大的能量,6,2.在高温或放电条件下,可参与化学反应,(1)与H2反应,N2,+,H2,催化剂,高温高压,NH3,3,2,(工业合成氨的原理),工业上合成氨,BACK,flash2,flash1,(2)与O2反应,N2,+,O2,放电,NO,2,(无色气体,NO,+,O2,NO2,2,2,(红棕色气体,NO2,+,H2O,HNO3,+,NO,3,2,+4,+5,+2,2,2,2e,还原剂,氧化剂,:,一氧化氮,二氧化氮,不稳定),稳定,但易与水反应),2,1,13,14,16,flash,闪电下的反应,12,自然界的哪种天气下会发生上述三个反应?,思考:,雷雨利庄稼,12,(3)与金属反应,镁条在空气中燃烧：,Mg,+,O2,点燃,MgO,2,2,+,Q,Mg,+,N2,高温,Mg,+2,-3,3,2,3,(白色粉末),(灰色粉末),（如Mg）,氧化镁,氮化镁,N,17,18,19,镁条在空气中燃烧的现象,16,16,(三）固氮,1.定义：,书P.21,2.固氮的途径：,（1）自然固氮,生物固氮：,豆科植物的根部，,小根瘤，,固氮菌,大气固氮：,闪电时，,N2,+,O2,放电,NO,2,NO,+,O2,NO2,2,2,NO2,+,H2O,HNO3,+,NO,3,2,21,23,24,豆科植物的根部存在小根瘤,豆科植物根部的固氮菌,20,20,闪电时的固氮作用,（2）工业固氮,工业合成氨：,N2,+,H2,催化剂,高温高压,NH3,3,2,25,25,合成氨的化工厂,合成氨的流程图,24,（四）用途,1.工业原料,制取NH3,HNO3,氮肥,炸药等,2.焊接金属时作保护气,3.充填灯泡,4.真空充氮储粮，贮存保鲜,常温下,N2很稳定,5.深度冷冻物质,6.美容、雀斑、痣、移植皮肤等,低沸点,7.液态氮动力车,（液态氮在195转化为氮气，体积膨胀约1000倍）,28,27,29,氮气的用途,26,26,充氮包装的食品,（五）工业制取N2,1.原料:,空气,2.方法:,3.原理:,（78%N2，21%O2）,先液化空气,后蒸发，先逸出N2,N2的沸点低,先逸出。,30,31,flash,29,三.氮氧化物,(一）氮元素的化合价,-3,0,+1,+2,+3,+4,+5,N2O,NO,N2O3,NO2,N2O4,N2O5,(共6种),（NOx),NOx：,酸酐,HNO2,亚硝酸,酸酐,HNO3,硝酸,+3,+5,（二）NO和NO2,1.物性,NO,NO2,(1)颜色状态,(2)气味,(3)密度,(5)收集方法,无色气体,红棕色气体,不溶于水,易溶于水,与空气接近,比空气重,排水法,向上排气法,无刺激性气味,有刺激性臭味,(4)溶解性,2.化性,NO,NO2,NO,+,O2,NO2,2,2,NO2,N2O4,2,不稳定，极易与氧气反应,无色,红棕色,(1)相对稳定，但存在微弱可逆反应,无色,红棕色,(2)与水反应,NO2,+,H2O,HNO3,+,3,2,NO,34,35,34,33,NO2和水反应,flash,32,3.危害,（1）汽车尾气,主要成分是：,CO、碳氢化合物、NOx,（2）NOx可刺激肺部，影响肺部发育，甚至导致肺部构造改变。,（3）NOx是形成光化学烟雾的主要气体。,35,37,P.29,汽车尾气主要含有CO、碳氢化合物、NOx,34,光化学烟雾的形成过程：,NO2,光,NO,O,+,O2,+,O,O3,烃类物质,被O2，O3氧化,醛、酮、过氧乙酰硝酸酯（PNA）,刺激性很强的物质,举例：,世界上第一次光化学污染。,1943年洛杉矶光化学烟雾事件.,37,38,40,光化学烟雾的成因,36,1943年洛杉矶光化学烟雾事件.,36,4.汽车尾气的净化措施,（1）以甲醇、液化气代替石油,（2）安装汽车尾气净化器，将NOx转化为N2，排放。,（3）使用高效燃料电池的电动公共汽车替代燃气公共汽车,41,42,44,P.29,汽车尾气净化器,在汽车尾气净化器中使用的催化剂,40,电动汽车,太阳能汽车,40,四、氨(气)，,NH3,(一)结构,1.电子式,N,H,H,H,2.结构式,N,H,H,H,书图5.21,三角锥形,N,H,H,H,或,3.空间结构,45,46,flash1,flash2,44,flash3,(二)物性,1.无色气体,有刺激性气味,2.比空气轻,3.极易溶于水,氨气的水溶液叫做氨水，,呈碱性.,1:700,水,NH3,(体积比),可形成喷泉实验,书P.22,47,49,喷泉实验,flash1,flash2,氨气的喷泉实验,46,4.氨气易液化,液氨可作致冷剂,沸点为-33.5,(原因:书P.23),(三)化性,1.与水反应,一水合氨,(碱性),NH3,+,H2O,NH4+,+,OH-,氨水中存在两个可逆反应：,(弱碱),氨水中的微粒:,NH3分子,H2O分子,NH4+,OH-,H+(少量),(共6种),区别,氨水:,一水合氨:,混合物,(6种微粒),纯净物,液氨:,氨气的液态,(纯净物),2.与酸反应,NH3,+,HCl,NH4Cl,(白烟),细小的白色固体,NH3,+,HNO3,NH4NO3,(白烟),NH3,+,H2SO4,(NH4)2SO4,2,(无白烟),挥发性酸,挥发性酸,难挥发的酸,(1),(2),(3),(4),NH3与强酸反应的实质:,NH3,+,H+,NH4+,俗名：硝铵,俗名：硫铵,53,56,flash1,flash2,52,3.与O2反应,(结合图),NH3,+,O2,催化剂,NO,+,H2O,+,Q,4,5,4,6,-3,0,+2,-2,-2,20,20,名称：,氨的催化氧化,57,58,20e,氨的催化氧化,56,flash,58,(2),烧瓶内出现红棕色气体,NO,+,O2,NO2,2,2,（无）,(红棕色),(3),烧杯中的紫色石蕊变红,NO2,+,H2O,HNO3,+,NO,3,2,(酸性),56,57,(1),停止加热,催化剂仍保持红热,(放热反应),（四）氨气的用途,1.液氨作致冷剂,2.氨水是一种化学肥料.,H2O,催化剂,NO2,NO,3.氨气是工业制HNO3的基础,（1）,4,NH3,+,O2,5,4,NO,+,6,（2）,2,NO,+,O2,2,（3）,3,NO2,+,H2O,2,HNO3,+,循环操作,充分利用原料,优点：,环保；,（4）工业制HNO3的三步是连续反应,且循环操作,NH3：HNO3,1：1,关系比,可直接使用,62,63,工业制HNO3,61,例题,氨氧化制硝酸时,如果由NH3制成NO的转化率为96%,由NO制成HNO3的转化率为92%,那么10tNH3可以制备多少t50%的HNO3?,解:,设可以制备xt50%的HNO3,NH3,HNO3,11,10,96%,92%,17,x,50%,63,X=65.5t,答:,(五)氨气的实验室制法,(1),方法一:,加热浓氨水,NH3,+,H2O,(2),方法二:,NH4Cl,(s),+,Ca(OH)2,(s),CaCl2,+,NH3,+,H2O,2,2,2,不能用其他的铵盐和碱替代,氯化铵固体和熟(消)石灰共热,2.装置:,类似于制O2的装置,3.收集:,只能用向下排气法,4.干燥:,用碱石灰,(NaOH+CaO),不能用无水CaCl2,5.验满:,湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，,(1),(2),(中性干燥剂）,变蓝,65,66,68,实验室制氨气,64,实验室制氨气,flash1,flash2,flash,找出实验室制取氨气的正确装置,64,五、铵盐,(含有NH4+的盐),(一)物性:,2.都易溶于水,1.晶体,(二)化性,1.受热易分解,(1),NH4Cl,NH3,+,HCl,NH3,+,HCl,NH4Cl,(2性),NH4Cl：,现象：,NH4Cl(s)受热会从试管底部移到试管的上端。,原因：,底部:,上端:,70,71,flash1,69,NH4Cl,NH4Cl,71,区别：,a.,I2(s),升华,I2(g),凝结,冷却,I2(s),(物变),b.,NH4Cl(s),分解,NH4Cl(g),化合,冷却,NH4Cl(s),(化变),72,73,70,碘,71,flash2,(2),NH4HCO3,NH3,+,H2O,+,CO2,NH4HCO3,使用时注意：,低温保存，,深施盖土，,避免受热。,原因：,(俗名:碳铵),2.与碱反应,方程式：,NH4Cl,+,NaOH,NaCl,+,NH3,+,H2O,(NH4)2SO4,+,NaOH,Na2SO4,+,NH3,+,H2O,2,2,2,产生的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,(1)举例,现象：,75,76,74,flash1,铵盐与碱反应,(2),铵盐与强碱反应的实质:,NH4+,+,OH-,NH3,+,H2O,用途:,检验NH4+的存在,(a),在未知溶液中加入碱性溶液，如NaOH,(b),然后加热,(c),有刺激性气味的气体产生,或产生的气体可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,就可证明未知溶液中有NH4+存在。,离子方程式：,六、肥料,(一)分类,肥料,农家肥料,化学肥料,（依据肥料三要素N、P、K）,氮肥,磷肥,钾肥,复合肥料,微量元素肥料,(二)氮肥,1.分类,铵态氮肥,（NH4HCO3、NH4NO3等）,硝态氮肥,（KNO3、NH4NO3等）,有机氮肥,尿素CO(NH2)2,2.尿素,（1）物性：,白色晶体,易溶于水,N%是固体氮肥中含量最高的一种,47%,N%,=,2N,CO(NH2)2,100%,=,82,82,P.20,P.25,尿素,77,（2）化性：,中性肥料，适合各种土壤和植物,（3）优点：,尿素是目前氮肥中使用量最多的一种肥料,肥效高,（N%高）,易保存,（固体）,使用方便,对土壤的破坏作用小,(中性),肥效比较持久,（尿素施入土壤后，受微生物作用，与水缓慢生成碳酸铵）,（4）工业制法,H2O,2,NH3,+,CO2,一定条件,CO(NH2)2,+,（三）磷肥,（常用的磷肥为普钙）,1.名称：,过磷酸钙,2.有效成分：,磷酸二氢钙,Ca(H2PO4)2,溶解性：,易被作物直接吸收利用。,易溶于水，,制取方法：,磷矿石,Ca3(PO4)2,3.磷肥有效成分的表示：,以P2O5%表示,或普钙,+H2SO4,62%-67%,83,84,普钙,82,（四）钾肥,1.常用的钾肥：,KCl、,2.优点：,大部分能溶于水，并被土壤吸收,肥效较快，不易流失,3.钾肥有效成分的表示方法：,以K2O%表示,K2SO4、,KNO3、,K2CO3,(草木灰),85,86,KNO3,常用的钾肥,84,（五）复合肥料,1.定义：,含N、P、K三要素中的两种或两种以上的化肥,2.发展趋势：,高浓度复合肥料是世界化肥工业发展的方向。,（六）微量元素肥料,1.定义：,微量元素是指不可缺少但需要量极少的元素,2.含量：,0.01%,3.举例：,Fe、Mn、Cu、Zn、Mo、Co、B、Cl、I、Se、F等,七、建立人与自然的和谐关系,（一）自然界中氮循环,结合书本P26-27第一段阅读,（二）自然界中的硫循环,结合书本P.27第二、第三段阅读,89,90,92,自然界中氮循环,88,自然界中