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高一化学必修1 4.4氨


*知识与能力: *1.掌握氨和铵盐的性质、用途; *2.学会氨的实验室制法。 *3.巩固稀硫酸的性质;掌握浓硫酸的特性及强氧化性; *4.培养学生的实验观察、分析思维能力。 *5.对学生进行“现象与本质”“量变与质变”等辩证唯 物主义观 *点的教育 *6.通过实验研究,激发学生的学习兴趣,培养学生严谨 求实、勇 *于创新的科学品质 教学目标 *教学重点: *氨和铵盐的化学性质

*教学难点: *实验室制氨的化学反应原理

*

*
* 一、氨 * (一)氨的性质 * 1、物理性质 * 2、化学性质 * (二)氨的实验室制法 * (三)氨的用途 * 二、硫酸和硝酸的氧化性 * (一)硫酸的性质 * (二)硝酸的性质

*一、
杭州市一制冷车间发生氨气泄漏 2004年4月20日上午10时,杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事 件,整个厂区是白茫茫的一片,方圆数百米,空气中弥漫着一股 浓烈的刺激性气味,进入厂区呼吸都感到困难。厂区内寒气逼人。 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 余量消防车……



游离态

氮的固定
放电

化合态
2NO 2NH3

如:N2+O2 N2+3H2

氮的固定

自然固氮 人工固氮

高能固氮 生物固氮

*【思考】
1、为什么在氨气泄漏时工厂里会寒气 逼人?

2、如何吸收弥漫在空气中的大量氨气? 3、被围困在污染区的群众怎样做才能 不吸入氨气?

实验4—8: 演示实验

----氨气的喷泉实验

科学视野 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。

想想看:
(1)氨为什么会形成喷泉?

氨极易溶于水,使烧瓶内外形 成较大的压差;
(2)溶液为什么变为红色?

氨气溶于水溶液显碱性
(3)实验成败的关键是什么?

a.烧瓶干燥; b.装置的气密性好; c.收集的气体纯度尽可能高。

(一)氨的性质

1.氨气的物理性质
①无色, 有刺激性气味的气体; 冰块

展示装满氨气 的烧瓶

氨 气

液 氨

你得出什么 结论?

②易液化;

③极易溶于水(1:700)。

2、氨的化学性质
(1)氨跟水反应——显弱碱性
NH 3+H2O NH 3· 2O H

NH 3· 2O H

NH4 ++OH-

一水合氨很不稳定 NH 3· 2O =NH3↑ +H2O H

①NH3极易溶于水。(1 :700),
②NH3与水反应后有碱性物质生成。

大部分NH3与水结合成 NH3· 2O, H NH3· 2O可以小部分电离成NH4+和OH-。 H NH3+H2O


NH3· 2O H

NH4++OH-

NH3· 2O = NH3 ↑+ H2O H

弱碱性 所以氨水显______,既能使无色的酚 红色 酞溶液变成____,又能使湿润的红色的 变蓝 石蕊试纸____。

讨论:
氨水的主要成份有哪些? 氨水与液态氨有何区别? 氨水中的分子有:H2O、NH3 和 NH3· 2O H 氨水中的离子有:NH4+、H+ 和 OH所以:氨水是混合物。

液氨 是氨气加压或降温后形成的液态物质, 液氨所含的微粒是NH3。
所以:液氨是纯净物。

(2)氨跟酸的反应
NH3+HCl=NH4Cl (白烟)
NH3+HNO3=NH4NO3 (白烟) 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
写出上述反应的离子方程式
与 挥 发 性 的 酸 反 应 有 白 烟

NH3 + H+=NH4+

*氨与氯化氢的反应
NH3+HCl=NH4Cl
HCl

NH4Cl

NH3

沾有浓氨水的玻棒

现象:产生大量白烟

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? 不能

(3)NH3具有还原性
-3

-3

4NH3+5O2===4NO+6H2O 高温
这个反应叫做氨的催化氧化, 它是工业上制硝酸的基础.

催化剂

+2

3、氨的用途: (1)氮肥 (2)致冷剂 (3)化工原料
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

生产硝酸原理:
NH3 NO NO2 HNO3+NO

铵盐
铵盐的形成:NH3 + H+=NH4+
物理性质: 铵盐都是晶体 铵盐都易溶于水 铵盐都不稳定,受热易分解

铵盐的化学性质
(1)铵盐受热易分解 NH4Cl = NH3 ↑+ HCl↑ NH4HCO3 = NH3↑ +H2O ↑+CO2↑
? ?

(NH4)2CO3 = 2NH3 ↑ + H2O↑ + CO2 ↑

?

(2)铵盐与碱反应
NH4NO3 + NaOH = NaNO3 +H2O +NH3 ↑ (NH4)2SO4+2NaOH = Na2SO4+2H2O+2NH3 ↑
△ △

运用:
实验室用来制NH3、用于NH4+的检验

反应实质: △

NH4++ OH-=NH3↑+H2O

铵盐的用途
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 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。

氮 肥
种类 化学式
NH4HCO3

含氮量
17.7% 26.2% 35% 21.2% 46.7%





铵 态 氮 肥
有机 氮肥

白色结晶,吸湿性很强,易 潮解,溶于水,弱碱性 白色或淡黄色结晶,有吸湿 性,溶于水,酸性. 白色结晶,易潮解,结硬块, 溶于水,微酸性, 白色粒状结晶,吸湿性不大, 不易结块 白色或浅黄色针状结晶或小 颗粒,溶于水,中性

NH4Cl NH4NO3 (NH4)2SO4
CO(NH2)2

科学视野

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,而且还冒出白色的烟雾。 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。

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、舰艇上的木料等,都经常 用氯化铵处理,以求达到防火的目的。

1、为什么在氨气泄漏现场会寒气逼人?

液氨气化吸收热量
2、消防队员应该如何除去白茫茫的氨气?

喷水,使氨气转化为氨水
3、附近居民怎样做才能避免受伤?

用湿毛巾捂住鼻孔呼吸,尽快逃离现场

防化兵在水幕的保护下,一点一点接近氨气罐

*(二)NH3的实验室制
*原理:加热铵盐与碱的固体混合物
*如:将固体NH4Cl与Ca(OH)2混合加热,即得
到NH3
?



2NH4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O+2NH3↑



?

讨论:
NH3如何收集? ?如何检验NH3已经收满?剩余的NH3如何处理? ?若要制备干燥的NH3 ,可用什么作干燥剂?
?

NH3的实验室制法 (1)原料:NH4Cl Ca(OH)2 (2)原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2==2NH3↑+2H2O+CaCl2


(3)制取装置:
固固加热装置

棉花的作用:
防止空气对流

(4)收集装置: 向下排空气法 (5)检验: a:使湿润的酚酞试纸变红 b:遇浓盐酸产生大量的白烟 (6)尾气处理:用水吸收NH3 要得到干燥的氨气,常用试剂有哪些? ①CaO、碱石灰等碱性干燥剂 ②无水CaCl2不能用来干燥NH3(形成CaCl2.8NH3)

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? 方法二:加热浓氨水制氨气

浓氨水

NH3·H2O == NH3↑+ H2O

方法三 思考:有什么现象? 为什么有此现象?
1、吸收水分,减少溶剂。

←浓氨水

←固体CaO

2、增加OH-的浓度。 3、放出热量,升高温度。

氮在自然界中的循环

自然界中氮的循环过程
大气中的氮
氮的固定(生物固氮、 高能固氮、人工固氮)

细菌分解

土壤中的氮 (铵盐→硝酸盐)
植 物 吸 收

硝酸盐
动物排泄 物及遗体
动物摄取

植物中有机氮

动物中有机氮

思考:
1.能将NH4Cl 、(NH4)2SO4、NaCl、 Na2SO4 四种溶液一一区别开来的试剂是( D ) A NaOH C BaCl2 B AgNO3 D Ba(OH)2

思考2 :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,反应后可 能产生喷泉的是:( D) (A)Cu与稀盐酸 (B)NaHCO3与NaOH

(C)CaCO3与稀硫酸
(D)NH4HCO3与稀盐酸

NH3· 2O很不稳定,受热就会分解: H

△ NH3· 2O=NH3↑+H2O H
氨水是弱碱 液氨是弱碱

一水合氨是弱碱,能使酚酞试液变红。

NH3· 2O是弱碱 H
氨水呈弱碱性。

练习:1.下列组合能形成明显喷泉并充满烧 瓶 的是(BD)

A
A B C D A干燥气体 NO2 SO2 Cl2 HCl B 液体 水 4 mol/L NaOH 饱和食盐水 水

B

2.A、B、C三种气体,A无色,在一定条件下A能 与O2反应生成B,B不溶于水,它能与O2反应生 成红棕色气体C;A、C气体均溶与水,其水溶液 NH3 分别呈碱性与酸性,推断A , NO2 NO B ,C 。

1.下列关于氨性质的叙述中正确的是( B ) A、氨气可用排水法收集 B、氨水成碱性 C、氨气和酸相遇都能产生白烟 D、在反应NH3+H+=NH4+中,氨失去电子被氧化

2.某同学在实验室中发现了一瓶有刺激性气味的 气体,根据气体的判断可能是氨气,但不知是否确实是 氨气,下列提供的方法中,你认为能帮他检验是否为 氨气的方法是( AC ) A、将湿润的红色石蕊试纸放在瓶口 B、将干燥的红色石蕊试纸放在瓶口 C、用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口 D、将湿润的蓝色石蕊试纸放在瓶口

二、硫酸和硝酸的氧化性
硫酸与硝酸都具有酸的通性。 硫酸、硝酸都是一种酸,HNO3 = + NO3 H2SO4=2H++SO42H+
与碱发生中和反应: H+ + OH - = H2O 与碱性氧化物反应: 2 H+ + CuO = Cu2+ + H2O 与盐反应:2 H+ + CO3 2- = H2O + CO2
-

使指示剂变色: 稀硫酸与硝酸使紫色石蕊试液变红

与活泼金属反应

*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H+,硫酸、 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

*思考与交流
2、这些特点与酸的通性有什么关系? 用电离方程式表示。
在水溶液中都电离出氢离子 HA=H++A—

*
* 1.【思考】稀硫酸和浓硫酸的性质有何不同?
浓H2SO4的物理性质 A.色态:无色、粘稠的油状液体 B.沸点:约338℃——难挥发酸(高沸点酸) C.密度:1.84g/cm3——高密度酸 D.溶解性:跟水任意比互溶,溶解放出大量热。

* 两高:沸点、密度高 * 两大:溶解度、溶解放热量大

2.你对浓硫酸知多少? (1)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慢慢注入, 并用玻璃棒不断搅拌。 (2)实验室制HCl气体是用以下反应制备, 你能说明反应进行的理由吗? H2SO4(浓) +NaCl == NaHSO4 + HCl↑ H2SO4(浓) +2NaCl == Na2SO4 + 2HCl↑ 注:高沸点酸制低沸点酸,难挥发性酸 制易挥发性酸
强热 微热

3.浓硫酸的特性: 1) 吸水性:能吸收水份
可干燥与它不反应的气体 O2、H2、N2、 Cl2、 CO2、SO2、HCl

思考:1.能用浓硫酸干燥H2S、NH3气体吗? 2.将硫酸铜晶体投入浓硫酸中,有何现象?

*问题探究
1、下列不能用浓硫酸干燥的气体是 ( ①Cl2 ② O2 ③ SO2 ④ H2 ⑥NH3 ⑦ CO2





⑤ HCl

浓硫酸与木屑、棉花、纸屑反应

2)、脱水性
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 浓硫酸的吸水性与脱水性有何区别?

a.浓硫酸沾到衣服上应如何处理? b.浓硫酸沾到皮肤上应如何处理?

实验:将浓硫酸慢慢加入蔗糖中,并用玻
璃棒搅拌

现象: 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 的气体
原因: C12H22O11 浓硫酸能将蔗糖中的H 和O按原子个数比2:1脱去形成 水,使蔗糖生成炭

*问题探究
1、写出蔗糖遇浓硫酸发生的化学方程式:

C12H22O11 =12C+11H2O 2、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。 不对,因为蔗糖分子中没有水

3)与铜反应: 强氧化性
+6 0

失去2e+2 +4

2H2SO4(浓)+Cu==CuSO4+2H2O+SO2
得到2e-

氧化剂:H2SO4 练习并讨论:

还原剂:Cu

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。 加热时,浓硫酸能与大多数金属反应(Au、Pt除外) , 一般没有氢气生成,通常生成SO2气体。

实验4-8 铜与浓硫酸的反应

现象: 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 反应后溶液倒入少量的水中,溶液 呈蓝色 反应原理: △ Cu+2H2SO4 (浓)== CuSO4+SO2↑+2H2O 浓硫酸与碳的反应: △ C+2H2SO(浓)== CO2↑+2SO2 ↑+2H2O

加热时,浓硫酸也能与某些非金属反应(S、C等) 思考并讨论:

请设计实验方案,验证碳和浓硫酸反应的产物

验证碳和浓硫酸反应的产物 仪器连接如下

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 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。

*
无水硫酸铜、品红、酸性高锰酸钾或溴水、品红、澄清的石灰水

注意:硫酸分子中的硫元素的化合价为 +6 价,处于硫元素所有化合价中的最高价 态,在氧化还原反应中化合价只能 降低 , 表现 氧化性 , 浓硫酸被还原一般得到的产物为 SO2 。

常温下,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 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 反应,这种现象叫做——钝化。
硫酸车槽

【思考】浓硫酸具有强氧化性,稀硫酸是否 有氧化性?如果有,其氧化性与浓硫酸的氧 化性有何不同?

浓硫酸与稀硫酸比较:
稀H2SO4:由H+和SO42-构成——弱氧化性(由H+体现)——可与活泼金 属反应生成H2 浓H2SO4:由H2SO4分子构成——强氧化性(由 S 体现)—

加热时可与大多数金属和某些非金 属反应,通常生成SO2

*

练习: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。 (2)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。 (4)把铜片放入浓硫酸里加热,有气体产生。 (5)利用浓硫酸和食盐固体反应可制HCl气体。 (6)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H2S气体。 答案: (1)脱水性 (2) 吸水性 (3) 酸性 (4)酸性和强氧化性 (5)难挥发性 (6)强氧化性 (7)强酸性

5.硫酸的用途:

*
*1.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HNO3 98%的硝酸—发烟硝酸
2.化学性质:

(2)氧化性: (1)酸性(略) ① 与金属反应(除Au和 Pt外) Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2 +2H2O 3Cu + 8HNO3(稀) = 3 Cu(NO3)2 + 2NO +4H2O 氧化性:浓硝酸>稀硝酸 注意:Fe 和Al遇到冷的浓硝酸被钝化,被氧化成 一层致密的氧化膜,与浓硫酸一样。

*
C +4HNO3 (浓)=2H2O +4NO2 +CO2
结论:硝酸跟非金属反应,生成NO2、 H2O和相应的含氧酸

③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 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 小结:硝酸与金属反应时,主要是HNO3中+5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 物一般是NO,浓硝酸的还原产物一般是NO2,而不像 盐酸与金属反应那样生成H2。

*
4HNO3(浓) = 2H2O +4NO2 +O2 因此,硝酸要保存在棕色瓶里,并置于阴凉的地方


硝酸的氧化性强至可以氧化大多数金属,除Au、 Pt外, 如果把浓硝酸和浓盐酸按照1:3的体积比混合(即王 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


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