422《氮肥的生产和使用》教案(苏教版必修1)

第2课时氮肥的生产和使用【目标聚焦】了解合成氨工业及氮肥与人类生产、生活的密切关系，掌握氨气的性质及实验室制法，掌握铵盐的性质及铵根离子的检验重点：氨气的性质，铵盐的性质难点：氨气的性质及应用，铵根离子的检验【学海导航】氮肥的生产和使用1、写出合成氨的反响方程式：_________________________________________________2、喷泉实验⑴喷泉实验的原理：⑵实验现象：⑶实验结论：思考：①喷泉为什么不满或失败②能否用CO2气体设计一个喷泉实验如何设计空气可以吗3、NH3与水的反响：在氨水中既有自由的氨分子，也有水合氨分子和铵离子，主要形成水合氨分子。只有一小局部水合氨分子电离成铵根离子和氢氧根离子，故溶液显弱碱性。在氨水中存在以下平衡：NH3·H2O一元弱碱：氨的水溶液称为氨水〔试分析氨水中所含微粒种类〕，氨水密度小于水，其密度随浓度增大而减小〔酒精与之相同，硫酸、盐酸都与之相反〕NH3·H2O不稳定，加热易分解NH3·H2O==NH3↑+H2O。4、氨与氯化氢反响：⑴实验现象：⑵实验结论：⑶化学反响方程式：⑷氨与酸反响的实质是：⑸氨气的检验方法：铵盐的性质1、铵盐的热解：〔一般规律〕〔1〕假设为非氧化性酸形成的铵盐，受热分解成NH3和对应的酸。〔酸不稳定继续分解〕；〔2〕假设为氧化性酸形成的铵盐，受热分解发生氧化—复原反响，产物复杂一般不要求同学们掌握。2、铵盐的碱解实质：与碱反响：NH4++OH－△NH3↑+H2O注意：①该反响要生成NH3，必须要有加热条件，否那么只能写成NH3·H2O②该反响有何重要应用一是实验室利用该反响来制取NH3，二是利用该反响检验或鉴定NH4+，请你说出鉴定NH4+方法【思维点拨】【例1】以下反响起了氮的固定作用的是〔〕A.氮气和氢气在一定条件下反响生成氨气B.一氧化氮与氧气反响生成二氧化氮C.氨气被氧化为一氧化氮D.由氨气制碳酸氢铵、硫酸铵和尿素E.闪电时大气中氮的氧化物的生成F.豆科植物的根瘤菌把大气中的氮转化成氨【解析】氮的固定游离态氮〔单质〕转变为化合态氮，题中只有AF符合题意。【答案】AF【同步闯关】1．在装有蒸馏水的烧杯中，悬浮有一个小空心球，要使这小球下沉，可参加的试剂是〔〕 A．浓氨水 B．Na2SO4溶液 C．NaOH溶液 D．浓硫酸2、在1L1mol/L氨水中()A.含1molNH3氨分子B.含NH3和NH4+之和为1molC.含1molNH3·H2OD.NH3、NH3·H2O、NH4+之和为1mol3．实验室枯燥氨气可选用的枯燥剂是〔〕A.无水氯化钙B.P2O5固体C.浓硫酸D.NaOH固体4、以下各组气体在常温下，极易发生非氧化复原反响而不能共存的是〔〕A．硫化氢和二氧化硫B．一氧化氮和氧气C．氨气和氯化氢D．氯气和硫化氢5、以下物质中,既能和盐酸反响,又能和NaOH溶液反响的是〔〕①NaHCO3②Al2O3③Al(OH)3④Ca(HCO3)2⑤(NH4)2SA.有②③④⑤B.有④和⑤C.有①②③D.全部6.等体积等物质的量浓度的NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4分别与等物质的量浓度的NaOH溶液反响，恰好作用完全生成正盐，那么消耗NaOH溶液的体积比为：〔〕A.1:2:3B.3:2:1C.1:1:1D.6:3:27、固体混和物，可能有氯化钙、碳酸铵、烧碱、硫酸铵，将它溶解于水得到无色澄清溶液，无其它明显现象，向溶液中参加硝酸钡溶液，产生白色沉淀，再参加硝酸，沉淀局部消失，原混和物中肯定有〔〕A.CaCl2和(NH4)2SO4 B.(NH4)2SO4和(NH4)2CO3C.NaOH和CaCl2D.NaOH和(NH4)2SO48、气体X可能由NH3、Cl2、H2S、HBr、CO2中的一种或几种组成。：X通入AgNO3溶液时产生淡黄色沉淀，该沉淀不溶于稀硝酸；假设将X通入澄清石灰水，却不见沉淀产生。那么有关X的成分，以下说法正确的选项是〔〕一定有HBr,可能有CO2②一定不含CO2③一定不含NH3、Cl2、H2S④可能含CO2、Cl2A.只有①B.只有③C.①和③D.②和③9.将SO2通人BaCl2溶液中至饱和未见有沉淀生成，继续通人另一气体，仍无沉淀生成，那么该气体不可能为：〔〕A．O3B．NH3C．Cl2D．HI10.VL含有(NH4)2SO4、NH4NO3的混合溶液，参加amolNaOH后，加热，恰好使NH3全部逸出；又参加bmolBaCl2,刚好使SO42-完全沉淀。那么原混合溶液中NH4NO3的物质的量浓度为〔〕A.mol/LB.mol/LC.mol/LD.mol/L11、某气体可能含有CO、CO2、NH3、HCl、H2和H2O(g)中的一种或几种，当依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)、Ba(OH)2(有浑浊现象)、浓硫酸、灼热的CuO(变红)和无水CuSO4(变蓝)时，那么可断定该混合物中一定有__________，可能有_________，一定没有_________12.(1)为防治酸雨,降低煤燃烧时向大气排放的SO2,工业上将生石灰和含硫煤混合后使用。请写出燃烧时,有关"固硫"(不使硫化合物进入大气)反响的化学方程式:,。(2)近年来，某些自来水厂在用液氯进行消毒处理时还参加少量液氨，其反响的化学方程式为:NH3+HClOH2O+NH2Cl(一氯氨)。NH2Cl较HClO稳定。试分析加液氨能延长液氯杀菌时间的原因:。【探索提高】1.实验室中要测定某无色气体的成份，此气体可能由CO2、NH3、NO2、N2、NO中的一种或几种混合而成。将此无色气体进行以下实验：①先通过盛有浓硫酸的洗气瓶，发现气体减少一局部体积；②继续通过装有Na2O2固体的枯燥管，发现从枯燥管出来的气体颜色呈红棕色；③再继续将气体通入盛满水倒立于水槽中的试管内，最后气体完全被吸收，试管内仍为一满试管液体。由此可判断：〔1〕原气体中一定含有，一定不含有。〔2〕写出②中发生反响的化学方程式。〔3〕由最终结果可知原气体中和的体积比为。2、有以下实验装置：盐酸复原铁粉锌粒D酚酞试枯燥剂液ABCE示意图中A是简易的氢气发生器，B是大小适宜的圆底烧瓶，C是装有枯燥剂的U形管，a是旋转活塞，D是装有复原铁粉的反响管，E是装有酚酞试液的试管。实验前先检查实验装置的气密性。实验开始时，先关闭活塞a，并取下烧瓶B，向A中参加一定量浓度适当的盐酸，发生氢气，经必要的“操作〞[见问题〔2〕]后，在导管的出口处点燃氢气，然后如下列图套上烧瓶B，塞紧瓶塞，氢气在烧瓶中继续燃烧。用酒精灯加热反响管D中的复原铁粉，待B中氢气的火焰熄灭后，翻开活塞a，气体通过反响管D进入试管E中，使酚酞试液呈红色。请答复以下问题：〔1〕实验前检查实验装置的气密性的方法：。〔2〕点燃氢气前必须进行操作，进行该操作的方法是。〔3〕写出B、D中分别发生的化学方程式：B中：；D中：。〔4〕C中所盛枯燥剂的名称是，该枯燥剂的作用是____。【拓展阅读】氨气的发现与合成1727年英国的牧师、化学家哈尔斯〔Hales,S.1677～1761〕，用氯化铵与石灰的混合物在以水封闭的曲颈瓶中加热，只见水被吸入瓶中而不见气体放出。1774年化学家普利斯德里重作这个实验，采用汞代替水来密闭曲颈瓶，制得了碱空气〔氨〕。他还研究了氨的性质，发现它易溶于水、可以燃烧，还发现在氨气中通以电火花时，其容积增加很多，而且分解为两种气体:一种是可燃的氢气，另一种是不能助燃的氮气，从而证实了氨是氮和氢的化合物。其后戴维等化学家继续研究，进一步证实了2容积的氨通过火花放电之后，分解为1容积的氮气和3容积的氢气。1900年法国化学家勒夏特利是最先研究氢气和氮气在高压下直接合成氨的反响。很可惜，由于他所用的氢气和氮气的混合物中混进了空气，在实验过程中发生了爆炸。在没有查明发生事故的原因的情况下，就放弃了这项实验。德国化学家能斯特〔Nernst,W.1864～1941〕，对于研究具有重大工艺价值的气体反响有兴趣，他研究了氮、氢、氨的气体反响体系，但是由于他在计算时，用了一个错误的热力学据，以致得出不正确的理论，因而认为研究这一反响没有什么前途，把研究停止了。虽然在合成氨的研究中化学家遇到的困难不少，但是，德国的物理学家、化工专家哈伯〔Haber,F.1868～1934〕和他的学生勒·罗塞格诺尔〔LeRossignol,R.〕仍然坚持系统的研究。起初他们想在常温下使氨和氢反响，但没有氨气产生。又在氮、氢混合气中通以电火花，只生成了极少量的氨气，而且耗电量很大。后来才把注意力集中在高压这个问题上，他们认为高压是最有可能实现合成反响的。根据理论计算，说明让氢气和氮气在600℃和200个大气压下进行反响，大约可能生成8％的氨气。如果在高压下将反响进行循环加工，同时还要不断地别离出生成的氨气，势必需要很有效的催化剂。为了探索有效的催化剂，他们进行了大量的实验，发现锇和铀具有良好的催化性能。如果在175～200个大气压和500～600℃的条件下使用催化剂，氮、氢反响能产生高于6％的氨。哈伯把他们取得的成果介绍给他的同行和巴更苯胺纯碱公司，并在他的实验室做了示范表演。尽管反响设备事先做了细致的准备工作，可以实验开始不久，有一个密封处就受不住内部的压力，于是混合气体立即冲了出来，发出惊人的吼叫声。他们立即把损坏的地方修好，又进行几小时的反响后，公司的经理和化工专家们亲眼看见清澈透明的液氨从别离器的旋塞里一滴滴地流出来。但是，实验开始时发生的现象确实是一个严重的警告，说明在设计这套装置，必须采取各种措施，以防止不幸事故发生。哈伯的那套装置，在示范表演后的第二天发生了爆炸。整个设备倾刻之间变成一堆七歪八扭的烂铁。随后，刚刚安装好的盛着催化剂锇的圆柱装置也爆炸了。这时金属锇粉遇到空气又燃烧起来，结果，把积存备用的价值极贵的金属锇几乎全部变成了没有多用处的氧化锇。尽管连续出了一些爆炸事故，但巴登公司的经理布隆克和专家们还是一致认为这种合成氨方法具有很高的经济价值。于是该公司不惜耗巨资，还投入强大的技术力量、并委任德国化学工程专家波施〔Bosch,C.1874～1940〕将哈伯研究的成果设计付诸生产。波施整整花了5年的时间主要作了两项工作。第一，从大量的金属和它们的化合物中筛选出合成氨反响的最适合的催化剂。在这项研究中波施和他的同事做了两万屡次实验，才肯定由铁和碱金属的化合组的体系是合成氨生产最有效、最实用的催化剂，用以代替哈伯所用的锇和铀。第二，是建造了能够高温和高压的合成氨装置。最初，他采用外部加热的合成塔，但是反响连续几小时后，钢中的碳与氨发生反响而变脆，合成塔很快地报废了。后来，他就将合成塔衬以低碳钢，使合成塔能够耐氢气的腐蚀。第三，解决了原料气氮和氢的提纯以及从未转化完全的气体中别离出氨等技术问题。经波施等化工专家的努力，终于设计成了能长期使用的操作的合成氨装置。1910年巴登苯胺纯碱公司建立了世界上第一座合成氨试验工厂，1913年建立了大工业规模的合成氨工厂。这个工厂是第一次世界大战期间开始为德国提供当时其缺少的氮化合物，以生产炸药和肥料。第2课时氮肥的生产和使用答案学海导航1N2+3H22NH32〔1〕因为氨气极易容易水，当烧瓶内的氨气溶解在滴管喷入的水中，使烧瓶内的压强大大降低，内外形成压强差，烧瓶中死亡水便被压入烧瓶，形成喷泉。〔2〕烧杯中的水进入导管，形成喷泉。〔3〕氨气极易溶于水。4.〔1〕有白烟出现(2)氨具有弱碱性〔3〕NH3+HCl=NH4Cl〔4〕NH3+H+=NH4+〔5〕用湿润的红色石蕊试纸，NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。同步闯关1．A2.D3.D4.C5.D6.C7.B8.C9.D10.C11.CO2、HCl、CO、H2H2ONH3探索提高1.(1)CaO+SO2=CaSO3, 2CaSO3+O2=2CaSO4(2)加液氨后,使HClO局部转化为较稳定的NH4Cl。当HClO开始消耗后,上述化学平衡向左移动,又产生HClO起杀菌作用。2.〔1〕NH3、CO2、NO