化学肥料中的主角

1、5.4 化学肥料中的主角,5.4 化学肥料的主角,氮氮肥：铵态氮肥 (NH4+) ( NH4)2SO4 硫铵 硝态氮肥 (NO3-) KNO3 有机氮肥 （NH2)2CO 尿素 磷磷肥 钾钾肥,化学肥料三要素： N P K,键能比较,946KJ/mol,247KJ/mol,493KJ/mol,一、N2 1. 氮分子的结构,破坏氮分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮分子的结构很稳定。,一、N2,2. 物理性质： 无色、无味的气体 比空气轻 难溶于水 沸点-195.8，熔点-209.8,一、N2,3. 氮气的化学性质： a 氮气不活泼，N原子很活泼 b 固氮：定义：把大气中游离态的氮气转

2、化成氮的化合物的过程称为氮的固定。 （1）生物固氮：豆科植物根瘤菌 （2）大气固氮： （3）人工固氮： 哈伯法合成氨,一、N2,3. 氮气的化学性质： C 和金属反应： 比较：等物质的量的镁分别在足量的O2 、空气、CO2中反映，生成的固体质量有多到少：,一、N2,4. 氮气的用途：,a、利用氮气的稳定性：,（1）作保护气； （2）充填灯泡； （3）水果保鲜，贮存粮食； （4）保存重要档案，防止霉蛀；,b、利用氮气的沸点很低：,（1）深度冷冻保存物质；（作冷冻剂） （2）某些材料在液氮的处理下，获得超导性能；,c、利用化学性质：,工业上合成氨；制造硝酸等。,5. 工业制取N2,a.原料:,空气

3、,b.方法:,c.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。,二、 氮的氧化物,氮氧化合物的通式可以表达为NxOy,氮氧化合物能破坏臭氧层，引起光化学烟雾等环境污染事件。,1、一氧化二氮 N2O,无色甜味气味,与水作用：溶解但不反应,稳定性：不太稳定,制法,3e,2、一氧化氮(NO),无色气体 不溶于水,极易被氧气氧化,无色,红棕色,不与酸、碱反应，常温迅速与O2化合,4e,遇空气由无色立即转变为红棕色 用于鉴别NO,碱性条件：,e,氧化反应,3,2,),尾气吸收,铂丝网,工业制备：,无色,实验室制备：,6e,20e,只能用排水法收集NO,3

4、、三氧化二氮 N2O3,红棕色气体 不稳定,亚硝酐,e,制备：,4、二氧化氮(NO2),性质：, 有毒，有特殊气味的红棕色气体,无色,红棕色,e, 用碱液吸收, 溶于水,2,),实验室制法,铜与浓硝酸反应,5. 用碱吸收氮氧化合物,实验室可以用NaOH溶液来吸收氮氧化合物,2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,现有8mLNO，若用水吸收，则至少需要通入O2 _mL；若改用NaOH溶液吸收，则至少需要通入O2 _mL，,三、氨气,1. 氨气分子的电子式和结构式：,电子式：,结构式：,氨分子的空间结构：,2、氨的物理性质：,(1)存在：自

5、然界中的氨主要由动植物体内的蛋 白质腐败产生的。,(2)物理性质：,（1）无色、有刺激性气味的气体；,（3）密度比空气小，标准状况下密度0.771g/L；,（4）氨极易液化。,常作制冷剂。,可做喷泉实验,（2）极易溶于水；（1体积水中能溶解约700体积的氨气）氨气溶于水后形成氨水；,氨气的喷泉实验,3、氨的化学性质：,（1）氨与水的反应：,问题：氨水中含有哪几种微粒？,分子： 离子：,说明：一水合氨很不稳定，受热易分解。,很重要！,（2）氨与酸的反应：,【课堂实验】浓氨水和浓盐酸接近，观察现象。,结论：氨与酸溶液反应，生成铵盐。,flash1,flash2,（3）氨与氧气的反应： （氨的催化氧

6、化）,实验：,工业上制硝酸的基础。,(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),【实验2】,催化剂保持红热,红棕色气体,试液变红,(3) 与O2的反应,（氨的催化氧化，工业制硝酸的基础）,a、 Pt保持红热,【实验现象】,b、 出现红棕色气体,c、 出现酸雾和白烟,2NO +O 22NO2,3NO 2+H2O 2HNO 3+NO,反应放热,(4) 与非金属的反应,4 氨的实验室制法,1 反应原理,铵盐不使用N

7、H4NO3、NH4HCO3 碱不使用NaOH，腐蚀玻璃试管,2 反应装置,3 收集方法,4 检验方法,5 干燥,6 尾气处理,向下排空气法,a 湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝色 b 蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口，有白烟,碱石灰(CaO + NaOH)、生石灰、NaOH固体 不能使用无水CaCl2【CaCl2 8NH3】、H2SO4、P2O5,7 其他制法,a 浓氨水加热,浓氨水, 加入生石灰,b 无需加热, 加入NaOH, 加入碱石灰,浓氨水,5、氨的用途：,（1）制冷剂因为氨极易液化。,（2）是重要的化工原料因为氨 能与许多物质反应。,H2O,催化剂,NO2,NO,3.氨气是工业制H

8、NO3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,三 氨气(NH3、氮的气态氢化物),1分子结构,空间构型：,三角锥形，107018 极性键,电子式,结构式,小结,一、氨分子的电子式和结构式：,二、氨的物理性质：,极易溶于水；,氨易液化。,三、氨的化学性质：,1、氨与水的反应：,2、氨与酸的反应：,结论：氨与酸溶液反应，生成铵盐。,3、氨与氧气的反应： （氨

9、的催化氧化）,四、氨的用途：,（1）制冷剂,（2）是重要的化工原料,三、铵 盐,1、铵盐都是晶体，能溶于水。（物理性质）,2、铵盐的化学性质：,（1） 铵盐的热分解：,实验,碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘； 氯化铵受热分解生成的气体遇冷仍变成氯化铵， 这两种现象的本质是否相同？为什么？,？思考,（2）铵盐与碱的反应：,实验,利用铵盐的这个性质常用来制取氨气和检验铵根离子的存在。,应用一：如何检验NH4？,加入NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则说明含有NH4？,不加热 可以吗？,应用二：氨气的实验室制法,碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘； 氯化铵受热分解生成的

10、气体遇冷仍变成氯化铵， 这两种现象的本质是否相同？为什么？,？思考,思考,在农村，为了识别化肥中的铵态氮肥（铵盐），常用白色化肥和熟石灰混合，闻一下气味，有刺激性气味的，可推知是铵态氮肥。 这种简便的测试方法，是应用了铵盐的什么性质？,实验,受热易分解放出NH3(化性) 与碱反应放出NH3(化性),1 铵态氮肥的使用与保存,不可与碱性物质共用 草木灰K2CO3、消石灰、生石灰,各种铵盐都能溶于水(物性),利于植物吸收,保存于阴凉处,氮 肥,2 尿素,白色晶体，含氮量最高的固体氮肥（47%）。,要了解,1.纯HNO3是 色、易 ,有 气味,五、 硝酸(一)、物理性质,2.能与水任意比互溶.,3.

11、纯HNO3的沸点是83,密度为1.5027g/cm3,常用浓硝酸质量分数为69.,挥发,刺激性,无,的液体.,质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”。,(二)、化学性质,2、硝酸的不稳定性：,久置浓硝酸为什么呈黄色？,久置硝酸分解 产生的NO2溶于溶液 中,使得溶液变黄！,硝酸应如何保存？,密封于 棕色瓶中,并放在 阴暗处！,1、硝酸具有酸的通性:,一般而言，硝酸越浓，越不稳定。,由于HNO3中得N处在最高价，故硝酸 具有较强的得电子能力,二、化学性质,1、酸的通性:,2、不稳定性：,3、强氧化性,稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性,硝酸能与大部分金属反应:,反应,0,+2,+5,+5,+4,1,2

12、,+ H2O,Cu(NO3)2,+ NO2,硝酸能与大部分金属反应:,反应,1.HNO3的作用？,2.离子方程式?,n(氧化剂):n(酸)=1:1,Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,硝酸能与大部分金属反应:,现象,溶液变蓝,有红棕色的气体产生,反应,铜片溶解,常温下反应剧烈,硝酸能与大部分金属反应:,反应,Cu(NO3)2,+ NO,+ H2O,硝酸能与大部分金属反应:,反应,现象,溶液变蓝,有无色的气体产生,铜片溶解,硝酸能与大部分金属反应:,无色气体红棕色 2NO+O2=2NO2,反应,注意:硝酸几乎与所有的金属反应,但都不能放出H2!?,这是因为硝酸在与金属反

13、应时,主要是HNO3中的+5价的氮得到电子.而不是H+得到电子!,硝酸能与大部分金属反应:,反应,Al、Fe等在浓硝酸中发生钝化现象,硝酸几乎能与所有的金属发生氧化还原反应 除金、铂之外.但,反应,硝酸能与大部分金属反应:,Al、Fe等在浓硝酸中发生钝化现象,.硝酸能与许多非金属反应:,硝酸具有强氧化性，所以Fe2+ 、S2-、I-、SO32- 等一些还原性的物质不能与硝酸共存！,NO3-很稳定，在中性和碱性溶液中几乎与所有的离子能共存，但在酸性溶液中,NO3-/H+ 具有了强氧化性，与Fe2+、SO32-等不能共存!,例:Fe(NO3)2能在溶液中稳定存在,但如果在 溶液中加入盐酸,溶液将由

14、浅绿色变为棕 黄色.这说明Fe2+被NO3-/H+氧化成了Fe3+.,二、化学性质,1、硝酸具有酸的通性:,2、硝酸的不稳定性：,3、硝酸的强氧化性,.硝酸能与大部分金属反应,.硝酸能与许多非金属反应,应立即用大量的水冲洗，再用小苏打或肥皂洗涤.,万一不慎将 浓硝酸弄到 皮肤上，应 如何处理?,.NO3-/H+也有强氧化性,硝酸的用途,硝酸是一种重要的化工原料，它可以 制造染料、炸药、硝酸盐，还可以做 塑料等。在实验室里，硝酸是一种重 要的化学试剂。,练习,1.纯HNO3是无色、易挥发,有刺激性气味 的液体.,物理性质,2.能与水任意比互溶.,3.纯HNO3的沸点是83,密度为1.5027g/

15、cm3,常用浓硝酸质量分数为69.,质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。,总结1,化学性质,1、硝酸具有酸的通性:,2、硝酸的不稳定性：,3、硝酸的强氧化性,.硝酸能与大部分金属反应,.硝酸能与许多非金属反应,总结2,.NO3-/H+也有强氧化性,硝酸与金属反应的规律,(1)Fe、Al、等金属和稀HNO3能反应，但在冷的 浓HNO3中钝化。 (2)金属与硝酸反应时金属被氧化成相应的硝 酸盐，浓HNO3的还原产物一般是NO2， 稀HNO3还原产物一般是NO。 (3)浓HNO3不能氧化金和铂，但1体积浓HNO3 和3体积浓HCl组成的王水却能溶解金和铂。,总结3,1.硝酸能使紫色的石蕊试液变红

16、2.硝酸能与某些金属氧化物起反应 2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O 3.硝酸能与某些盐起反应 2HNO3 +CaCO3=Ca(NO3)2+CO2 +H2O 4.硝酸能与碱起反应 HNO3+NaOH=NaNO3+H2O,酸的通性,发烟硝酸,为什么?,硝酸虽具有强氧化性,但不能氧化金、 铂。但金、铂能被王水氧化,王水是浓HNO3 和浓HCl按1:3的体积比混合成的氧化性更 强的溶液.,王水,有的金属如铝、铁等在冷的浓硝酸或浓硫酸 中会发生钝化现象,这是因为浓硝酸和浓硫酸把 它们的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜,阻止 了反应的进一步进行.钝化使金属的化学活动性 大大降低，耐腐蚀性大大增强

17、.因此在常温下可以 用铝槽车装运浓硝酸和浓硫酸.,钝 化,浓、稀HNO3分别与Cu反应，为何 不同？ 还原产物不同是因为硝酸浓度和性质不同所致。 硝酸被铜还原时,首先生成亚硝酸,而亚硝酸不稳定, 分解成NO 2和NO： 2HNO2=NO2+NO+H2O 因浓HNO3氧化性强，NO 被浓HNO3氧化成NO2： NO+2HNO3（浓）=3NO2+H2O 而稀HNO3氧化性相对弱些,不能将NO氧化.同时 NO2和NO在水中存在： 3NO2+H 2O=2HNO3+NO 故:浓HNO3的产物主要是NO2;硝酸稀的产物主要是NO。,产物,随堂测试,1.硝酸应如何贮存？,2解释为什么实验室制H2可用稀盐酸或

18、稀硫酸，而不能用稀的硝酸？,答:应放于棕色瓶中,储存于阴暗处.,答:因为硝酸不论浓稀都具有强氧化性。 用金属与硝酸反应时,H+不能得到电子， 只能是HNO3中的N得到电子，故不能得到 氢气！,随堂测试,3.如何洗净一支内壁镀银的试管？,答:用稀硝酸洗涤,课堂练习,3.填空,酸的通性,不稳定性,强氧化性,5.下列关于硝酸正确的是( ) A.稀硝酸能与Fe发生反应,浓硝酸不能 B.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 C.稀硝酸是弱酸,浓硝酸是强酸 D. 稀硝酸与Cu反应,生成NO2,而浓硝酸 与Cu反应只生成NO,稀硝酸得电子 更多,故稀硝酸氧化性大于浓硝酸,课堂练习,4.常温下能用铝制容器盛放的是( )

19、 A.浓盐酸 B.浓硝酸 C.浓硫酸 D.稀硝酸,BC,B,足量的Cu中加入少量的浓硝酸,可能会发 生什么反应?,反应停止后,如果在溶液中再加入足量盐酸 会出现什么情况?,溶液中存在NO3-,它遇到H+后,会继续氧化 铜,当然此时NO3-/H+的溶度较稀.,思考题,思考题,1、工业上拟用Cu与适量的硝酸来制备Cu(NO3)2 下面是三位同学提出的三个方案:,甲:铜,浓硝酸,乙:铜,稀硝酸,丙:铜,空气,硝酸,请问:那一种方案最好?为什么?,Cu(NO3)2,Cu(NO3)2,Cu(NO3)2,CuO,1a mol Cu与含b mol HNO3的溶液恰好完全反应，则被还原的HNO3的物质的量一定

20、是（ ） A（b-2a）mol B0.25b mol C2a/3 mol D2a mol,2将3. 84克铜粉与一定质量浓硝酸反应，当铜完全作用时，收集到气体2.24L（标况下），则所消耗硝酸的物质的量是（） A0.11mol B0.22mol C0.16mol D0.1mol,3某100mL混合酸中，HNO3物质的量浓度为0.4mol/L，H2SO4物质的量浓度为0.2mol/L。向其中加入2.56克Cu粉，待充分反应后，溶液中Cu2物质的量浓度为（） A0.15mol/L B0.3mol/L C0.225mol/L D无法计算,4（1）在18.1gCu中加入100ml2mol/L的H2SO

21、4中，Cu不溶。原因是 。 （2）若换成18. 1gCu和NaNO3固体混合物中加入200ml2mol/L的H2SO4，搅拌后固体全部溶解，写出反应的离子方程式 。 （3）在STP下，最多可生成气体 升。 （4）在18.1gCu和NaNO3固体混合物中，Cu的质量应为 范围时固体可全部溶解于200ml2mol/L的H2SO4中。,5将1.92g铜投入一定量的浓HNO3中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672mL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2， 恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积是( ) A.504mL B.168mL C.336mL D.224mL,6（2002年上海，22）0.03 mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO、NO2、N2O4）混合气体共0.05 mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是 A.30B.46 C.50 D.66,7(2000年上海，23)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为 A.0.02 gB.8.51 gC.8.26 gD.7.04 g,8把铜和镁的合金11.2g完全溶于足量的硝酸中，再加入