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文檔簡介
第五章化工生產(chǎn)中的重要非金屬原元素第一節(jié)
氮及其化合物
課時(shí)2合成氨是人類發(fā)展史上的一項(xiàng)重大突破,解決了因糧食不足而導(dǎo)致的饑餓和死亡問題。N2+3H22NH31918年,德國化學(xué)家弗里茨·哈伯因?yàn)榘l(fā)明合成氨方法而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。哈伯(F.Haber,1868-1934)1931年,德國化學(xué)家卡爾·博施改進(jìn)了高壓合成氨的催化方法,實(shí)現(xiàn)了合成氨的工業(yè)化生產(chǎn)。于1931年,獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。卡爾·博施(CarlBosch,1874-1940)2007年,德國化學(xué)家格哈德·埃特爾發(fā)現(xiàn)了哈伯-博施法合成氨的作用機(jī)理,并以此為開端推動(dòng)了表面化學(xué)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展,成為第三位合成氨研究領(lǐng)域諾貝爾獎(jiǎng)得主。格哈德·埃特爾GerhardErtl
當(dāng)哈伯的合成氨工藝流程公眾于世后,立即引起了德國當(dāng)時(shí)的統(tǒng)治者們的注意,德國統(tǒng)治者為了達(dá)到吞并歐洲稱霸世界的野心,同時(shí)也利用哈伯想成為百萬富翁的貪婪心理,請(qǐng)哈伯出任德國威廉研究所所長,繼續(xù)他的研究。從1911年到1913年短短兩年時(shí)間內(nèi),哈伯不僅提高了合成氨的產(chǎn)率,而且合成了1000噸液氨,并且用它制造出3500噸烈性炸藥TNT。
到1913年第一次世界大戰(zhàn)時(shí),哈伯已為德國建成了無數(shù)個(gè)大大小小的合成氨工廠,為侵略者制造了數(shù)百萬噸炸藥,從而導(dǎo)致并蔓延了這場禍秧全球的世界大戰(zhàn),這也是第一次世界大戰(zhàn)德國為什么能堅(jiān)持這么久的謎底。當(dāng)事實(shí)真相大白于天下時(shí),哈伯受到了各國科學(xué)家的猛烈抨擊,尤其是當(dāng)他獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)時(shí),更激起了世界人民的憤怒。人工合成氨實(shí)驗(yàn)的成功令人歡心鼓舞,它對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防科技的重大意義是不言而喻的。但三位科學(xué)家留給后人的思考也是深刻的—科學(xué)必須造福于民!1.知道氨氣能與水、酸發(fā)生反應(yīng)。2.知道氨的催化氧化反應(yīng)是工業(yè)制取硝酸的基礎(chǔ)。3.知道銨根離子的檢驗(yàn)方法。4.通過對(duì)銨鹽性質(zhì)的學(xué)習(xí),知道氨的實(shí)驗(yàn)室制法和銨鹽是重要的氮肥。知識(shí)點(diǎn)一:氨氣1.氨氣的物理性質(zhì)顏色氣味狀態(tài)溶解度密度特性無色刺激性氣味氣體極易溶于水比空氣密度小常溫常壓下1體積水能溶解約700體積氨氣易液化(-33.5℃)氨氣易液化,
液態(tài)氨汽化時(shí)要
周圍的熱量,使周圍的空氣迅速變
吸收冷(液氨可用作制冷劑)【實(shí)驗(yàn)5-6】噴泉實(shí)驗(yàn)在干燥的圓底燒瓶里充滿NH3,用帶有玻璃管和膠頭滴管(預(yù)先吸入水)的橡膠塞塞緊瓶口。倒置燒瓶,使玻璃管插入盛有水的燒杯中(預(yù)先在水里滴入少量酚酞溶液)。打開彈簧夾,擠壓膠頭滴管,使水進(jìn)入燒瓶。觀察并描述現(xiàn)象,分析出現(xiàn)這些現(xiàn)象的可能原因。視頻【現(xiàn)象】【原因】【結(jié)論】燒杯里的液體由玻璃管進(jìn)入燒瓶,形成美麗的噴泉;燒瓶中的液體呈紅色。當(dāng)?shù)喂苤械乃當(dāng)D入到燒瓶中時(shí),燒瓶內(nèi)的氨溶解,使瓶內(nèi)壓強(qiáng)迅速降低,瓶外的空氣將燒杯內(nèi)的溶液很快壓入到燒瓶,形成噴泉。①氨氣極易溶于水(1:700)。使燒瓶內(nèi)氣壓急劇下降。②氨氣水溶液呈堿性。(1)滴有酚酞試液的水做噴泉實(shí)驗(yàn),為何會(huì)出現(xiàn)紅色噴泉?寫出涉及的反應(yīng)方程式。NH3·H2ONH4+OH—+一水合氨可以部分電離,可使酚酞溶液變紅。NH3+H2ONH3·H2O一水合氨(2)氨水中所含微粒有哪些?
NH3、H2O、NH3·H2O、NH4、OH—、H+(極少量)+可逆反應(yīng)氨溶于水溶液呈弱堿性(1)氨的噴泉實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是什么①裝置的氣密性良好;②燒瓶和氣體必須是干燥的;③氨氣充滿整個(gè)燒瓶。(2)若用下圖裝置進(jìn)行NH3的噴泉實(shí)驗(yàn),打開止水夾后,燒杯中的液體不能進(jìn)入燒瓶。至少寫出一種引發(fā)噴泉實(shí)驗(yàn)的操作方法:①用熱毛巾捂住圓底燒瓶底部②在燒瓶底部淋一些熱水③用冰袋包住燒瓶底部④在燒瓶底部淋少量酒精深度思考【思考與交流】氨水與液氨有什么區(qū)別?液氨是純凈物,成分為液態(tài)氨。氨水是混合物,成分為NH3、H2O、NH3·H2O、NH4、OH—、H+(極少量)。+NH3·H2O===NH3↑
+H2O△不穩(wěn)定性工業(yè)上利用氨氣來檢驗(yàn)輸送氯氣的管道是否漏氣,如果漏氣則會(huì)有白煙(氯化銨)生成。試用氧化還原理論寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式,其中氨表現(xiàn)出什么性質(zhì)?3Cl2+8NH3===N2+6NH4Cl氨表現(xiàn)出還原性和堿性。-30視頻【氨與氯化氫反應(yīng)】沾有濃鹽酸的玻棒沾有濃氨水的玻棒HClNH3現(xiàn)象:產(chǎn)生大量白煙NH3+HCl=NH4ClNH4Cl氨跟酸的反應(yīng)NH3+HCl=NH4Cl(現(xiàn)象:白煙)2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4NH3+HNO3=NH4NO3
(現(xiàn)象:白煙)與揮發(fā)性的酸反應(yīng)有白煙
(氨與酸反應(yīng)的本質(zhì))——生成銨鹽
氨氣不能用濃硫酸干燥
寫出上述反應(yīng)的離子方程式NH3+H+=NH4+NH3-3具有還原性工業(yè)上常用氨氣制取硝酸,其物質(zhì)轉(zhuǎn)化流程:NH3→NO→NO2→HNO3。寫出涉及化學(xué)方程式,并指明其中氮元素化合價(jià)的變化情況。2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO4NH3+5O24NO+6H2O催化劑?工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ)-氨的催化氧化知識(shí)點(diǎn)二:銨鹽1.物理性質(zhì)易溶于水的白色晶體碳酸氫銨氯化銨施用銨態(tài)氮肥時(shí),應(yīng)埋在土下,避免強(qiáng)光,且不能和草木灰等堿性肥料共同施用,這是為什么?2.化學(xué)性質(zhì)(1)受熱易分解NH4ClNH3↑+HCl↑?NH4HCO3
?NH3↑+H2O+CO2↑
加熱試管中的氯化銨晶體,沒有熔化就直接變成氣體,氣體在試管上方又變成氯化銨晶體,這個(gè)變化是升華過程嗎?【思考與交流】不是。加熱氯化銨晶體直接變成氣體,是由于氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫氣體;氣體在試管上方又變成氯化銨晶體,是由于氨氣和氯化氫氣體又反應(yīng)生成了氯化銨晶體。密封保存,放置于陰涼干燥處(2)與堿反應(yīng)——銨鹽的通性【實(shí)驗(yàn)5-7】
?NH3↑+H2O實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象試管中有氣泡產(chǎn)生,濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)。濕潤的紅色石蕊試紙藍(lán)色溶液NaOH溶液加熱銨根離子的檢驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的方法視頻知識(shí)點(diǎn)三:氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法1.實(shí)驗(yàn)裝置圖為實(shí)驗(yàn)室制取氨的簡易裝置示意圖。請(qǐng)仔細(xì)觀察實(shí)驗(yàn)裝置,思考如何檢驗(yàn)試管中已收集滿氨,如何吸收處理實(shí)驗(yàn)中多余的氨。【思考與討論】2.實(shí)驗(yàn)操作反應(yīng)原理2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O?制備裝置凈化裝置用堿石灰干燥固+固→氣?(不能用濃硫酸,無水CaCl2干燥)收集裝置向下排空氣法尾氣處理驗(yàn)滿方法可在導(dǎo)管口放一團(tuán)用水或稀硫酸浸濕的棉花①把濕潤的紅色石蕊試紙置于試管口②將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口,有白煙產(chǎn)生(可以減小NH3與空氣對(duì)流速度,收集到純凈的NH3)還有別的制取氨氣的方法嗎方法一:NH3·H2O?NH3↑+H2O方法二:加熱濃氨水制氨氣濃氨水滴入生石灰(或NaOH)中制氨氣【快速簡易制法】濃氨水方法一CaO或NaOH濃氨水方法二N2+3H2
2NH3高溫高壓催化劑【氨氣的工業(yè)制法】1.判斷正誤。(1)NH3溶于水能導(dǎo)電,所以NH3是電解質(zhì)。
(
)(2)實(shí)驗(yàn)室常用排水法收集純凈的NH3。
(
)(3)NH3中氮元素為-3價(jià),處于最低價(jià)態(tài),在一定條件下可被O2氧化。
(
)(4)實(shí)驗(yàn)室可用加熱NH4Cl的方法獲得NH3。
(
)(5)除去NaCl中少量的NH4HCO3雜質(zhì),可用加熱法。(
)xx√x√練一練2.氨氣可以做噴泉實(shí)驗(yàn),這是因?yàn)榘睔?
)A.易液化 B.比空氣輕C.極易溶于水 D.能跟水反應(yīng)3.下列現(xiàn)象中不能用于檢驗(yàn)NH3泄漏的是(
)A.氣體遇濃鹽酸產(chǎn)生白煙B.氣體使?jié)駶櫟乃{(lán)色石蕊試紙變紅C.氣體通入酚酞溶液中,溶液變紅D.氣體使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)CB4.關(guān)于實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的說法中正確的是 (
)A.雖然氨水受熱分解可產(chǎn)生氨氣,在實(shí)驗(yàn)室也不能用加熱濃氨水的方法制得氨氣B.通??蛇x擇濃硫酸為干燥劑,除去氨氣中的水蒸氣C.既可用向下排空氣法
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