高中化学必修1-第四节氨硝酸硫酸11

1、 氮元素是一切动植物的生长都氮元素是一切动植物的生长都需要的营养元素。大气中含有大量的需要的营养元素。大气中含有大量的氮气，但是不能被多数生物直接吸收，氮气，但是不能被多数生物直接吸收，多数生物只能吸收含氮元素的化合物。多数生物只能吸收含氮元素的化合物。 氮的固定氮的固定( (fixation of nitrogen) )： 将空气中将空气中游离的氮游离的氮转变为转变为氮的化合氮的化合物物的方法叫做氮的固定。的方法叫做氮的固定。氮氮的的固固定定自然自然固氮固氮人工人工固氮：固氮： 合成氨合成氨 豆科植物豆科植物根瘤菌固氮；根瘤菌固氮；打雷放电打雷放电条件下固氮。条件下固氮。 一、氨一、氨(NH

2、3)：(ammonia) 合成氨是人类发展史上的合成氨是人类发展史上的一项重大突破，解决了因一项重大突破，解决了因粮食不足而导致的饥饿和粮食不足而导致的饥饿和死亡问题。死亡问题。对合成氨研究有贡献的三位科学家对合成氨研究有贡献的三位科学家 哈伯哈伯( (18681934)，德国化学家德国化学家, ,合成合成氨工业的奠基人。氨工业的奠基人。1918年哈伯由于对年哈伯由于对合成氨研究作出过合成氨研究作出过重大贡献，而获诺重大贡献，而获诺贝尔化学奖。贝尔化学奖。19001900年，法国化学家年，法国化学家勒沙特列勒沙特列在在研究平衡移动原理的基础上通过研究平衡移动原理的基础上通过计算，认为计算，认为

3、N N2 2、H H2 2在高压条件下在高压条件下可以直接化合生成氨，接着，他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了爆炸，他也没有调查事故发生的原因，而是觉得这个实验发生的原因，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。特列的合成氨实验就这样夭折了。后来查明是由于他所用混合气体后来查明是由于他所用混合气体中含有中含有O2，实验中，实验中H2和和O2化合化合发生了爆炸。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，认为合成氨是通过理

4、论计算，认为合成氨是不可能的。因此人工合成氨的不可能的。因此人工合成氨的研究又一次止步。后来才发现，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。力学数据，以至得到错误结论。 在合成氨研究屡屡受挫的情况在合成氨研究屡屡受挫的情况下，下，德国另一位化学家哈伯德国另一位化学家哈伯知难知难而进，对合成氨进行了全面系统而进，对合成氨进行了全面系统地研究和实验，终于在地研究和实验，终于在19081908年年7 7月月在实验室里用在实验室里用N N2 2和和H H2 2在在600600、200200个大气压下合成氨，产率虽只有个大气压下合成氨，

5、产率虽只有2%2%，但却是科学上的一项重大突，但却是科学上的一项重大突破。破。 当哈伯的合成氨工艺流程公众于世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，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，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年短短两年时间内，哈伯不仅提高年短短两年时间内，哈伯不仅提高了合成氨的产率，而且合成

6、了了合成氨的产率，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吨烈吨烈性炸药性炸药TNTTNT。 到了到了19131913年第一次世界大战年第一次世界大战时，哈伯已为德国建成了无数个时，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。国为什么能坚持这么久的谜底。 当事实真相大白于天下时，哈当事实真相大白于天下时，哈伯受到了各国科

7、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，更激起了世界人民的愤怒。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！ N2+3H2 2NH3（3 3）制取装置：）制取装置： 固固加热装置固固加热装置（5 5）验满：）验满：（4 4）收集装置：）收集装置： 环保措施环保

8、措施: :干燥装置干燥装置棉花的作用：棉花的作用：防止空气对流防止空气对流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 CaO或或NaOH浓氨水浓氨水NH3水水酚酞酚酞使少量的水使少量的水进入烧瓶。观察进入烧瓶。观察并描述现象。并描述现象。 NH3水水酚酞酚酞【实验现象】【实验现象】 ：一、氨一、氨(NH(NH3 3) )： 1 1氨的物理性质：氨的物理性质：颜色：颜色：气味：气味：状态：状态：密度：密度：无色无色有刺激性气味有刺激性气味气体气体比空气的密度小比空气的密度小水溶性：极易溶于水（水溶性：极易溶于水（1:7001:700）氨易液化.氨的

9、溶解更氨的溶解更主要的是化学反应主要的是化学反应。氨溶于水时，氨溶于水时，大部分氨与水结合大部分氨与水结合，形成一水合氨（形成一水合氨（NH3H2O）。）。 NH3+H2O NH3H2O一水合氨一水合氨NH3H2O可以可以部分部分电离形成电离形成NH4+和和OH-，所以氨水显，所以氨水显弱碱性弱碱性。 NH3H2O NH4+OH-NH3+H2O NH3H2ONH4+OH-NH3H2O不稳定，不稳定，受热受热时容易分时容易分解为解为NH3和和H2O。不加热不分解不加热不分解. . NH3H2O= NH3+H2O 【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

10、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。NH3+HCl=NH4Cl； NH3+HNO3= NH4NO3；2NH3+ H2SO4= (NH4)2SO4；不能用浓硫酸干燥不能用浓硫酸干燥. . 氨与氧气反应：氨与氧气反应： 4NH3+5O2= 4NO+6H2O 催化剂催化剂 工业制硝酸的基础。工业制硝酸的基础。N2NH3NONO2HNO3O2O2H2O N2+3H2 2NH34NH3+5O2= 4NO+6H2O 催化剂催化剂 2NO + O2= 2NO2 3NO2 +H2O =2HNO3 +NO氨氨制铵盐制铵盐制硝酸制硝酸制纯碱制纯碱制尿素制尿素作致冷剂作致冷剂

11、制医用氨水制医用氨水 氨的用途制硝酸制纯碱制尿素做致冷剂2NH3+H2SO4 =(NH4)2SO4NH3 +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 = 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（3 3）制取装置：）制取装置： 固固加热装置固固加热装置（5 5）

12、验满：）验满：（4 4）收集装置：）收集装置： 环保措施环保措施: :干燥装置干燥装置棉花的作用：棉花的作用：防止空气对流防止空气对流（5 5）验满：）验满：a a：湿润的红色石蕊：湿润的红色石蕊试纸变蓝（试纸变蓝（唯一的一唯一的一种碱性气体）种碱性气体）（4 4）收集装置：）收集装置：向下排空气法向下排空气法b b：蘸有浓：蘸有浓HCl的玻的玻璃棒接近试管口产璃棒接近试管口产生白烟。生白烟。环保措施环保措施: :浓硫酸吸收多余的氨气浓硫酸吸收多余的氨气. .干燥装置干燥装置水水装置：倒扣漏斗装置：倒扣漏斗用碱石灰干燥。碱石灰干燥。4 4、铵盐、铵盐1 1）铵盐的涵义）铵盐的涵义: : 由铵根

13、离子由铵根离子(NH4+)与酸根与酸根离子构成的化合物叫铵盐离子构成的化合物叫铵盐. .物理性质：铵盐都易溶于水物理性质：铵盐都易溶于水2 2）铵盐的化学性质：）铵盐的化学性质：铵盐与碱反应铵盐与碱反应（NH4)2SO4 + 2NaOH = 2NH3 +Na2SO4+H2ONH4NO3 + NaOH = NH3+NaNO3 + H2ONH4+OH- =NH3 +H2O【结论】：【结论】： 铵盐的通性铵盐的通性 均能与碱共热产生均能与碱共热产生氨气氨气。 实质：实质： 滴加滴加NaOHNaOH溶液溶液，再再加热，加热，并将并将湿湿润的红色石蕊试纸润的红色石蕊试纸靠近试管口。靠近试管口。如果只提供如图如果只提供如图2 2的装置，的装置，请说明引发喷泉的方法。请说明引发喷泉的方法。 水水氨气氨气打开夹子，用手（或打开夹子，用手（或