第四节 氨 硝酸 硫酸.ppt

1、第四章 非金属及其化合物,第四节 氨 硫酸和硝酸,2004年4月21日,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,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保证不吸入氨气？,问题与思考,一、氨气的物理性质：,颜色状态气味： 密度： 水溶性：,无色有刺激性气味的气体,密度比空气小， (NH3)

2、(空气)=1729,极易溶于水，体积比1700，水溶液叫“氨水”,氨易液化“液氨”，常作致冷剂,实验4-8：氨的喷泉实验,现象：,烧杯里的液体由玻璃管进入烧瓶，形成美 丽的喷泉；烧瓶中的液体呈红色。,原因：,氨气极易溶于水（1700） 。使烧瓶内 气压急剧下降。烧瓶内外形成较大的压差,氨气水溶液呈碱性。,思考：喷泉停止后，为什么烧瓶不能被水完全充满？,水不能充满整个烧瓶，由于氨气是用向下排空气法收集的，一定含有少量空气。,实验视频,（1）实验成败的关键是什么？,想想看：,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。,（2）除去氨气外你学过的什么气体也能作喷泉实验？,HCl

3、与H2O，CO2与NaOH反应,Cl2与NaOH反应,如图所示：烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻震荡烧瓶，然后打开弹簧夹，烧杯中的 液体呈喷泉状喷出，则a、b可能是( ) A、a为HCl气体，b为H2O B、 a为CO2气体，b为浓NaOH溶液 C、a为Cl2气体，b为饱和NaCl溶液 D、a为Cl2气体，b为浓NaOH溶液,a,b,ABD,思考与练习,易液化的气体常用作致冷剂，还有哪些物质也可作致冷剂？,氨易液化（沸点-33. 35 ）,还有氯气（沸点-34. 6 ）,二氧化硫（沸点-10 ）,请比较氨、氯化氢、二氧化硫和氯气的溶解度。,1:700,1:500,1:40

4、,1:2,常温常压,二、氨气的化学性质：,1、氨气与水的反应：,思考：氨水中存在哪些分子、哪些离子？它与液氨有什么区别？,分子：NH3、H2O 、NH3H2O(主要),离子：NH4+、OH- 、 H+ (极少量),氨水中的一水合氨部分电离产生少量氢氧根离子，呈弱碱性，故能使酚酞试液变红。,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：氨水是混合物。,所以：液氨是纯净物。,注意：氨水中溶质是NH3，不是NH3H2O ；,氨水浓度越大，密度越小。,类似的还有酒精,（一水合氨）,一水合氨在离子方程式中不能拆!,氨水化学式： NH3H2O,2、氨气与酸的反应：,NH3 + H

5、Cl = NH4Cl,为什么蘸有浓氨水的玻璃棒和蘸有浓盐酸的玻璃棒不接触就能放出白烟？,思考：,练习：,写出氨气分别与硫酸和硝酸反应的化学方程式。,实验视频,生成铵盐,浓氨水遇浓硫酸不会产生白烟、浓氨水遇浓硝酸会产生白烟.,2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4,NH3 + HNO3 = NH4NO3,（遇到挥发性酸产生白烟）,实验现象：产生大量的白烟,从氧化还原角度来研究氨气,1、氨气中氮元素的化合价是什么？,2、氨气具有什么性质？,3、氨与氧气的反应,（氨的催化氧化，工业制硝酸的基础）,还原性,思考与练习,氨在纯氧中能燃烧：,请写出氨与氯气反应的化学方程式。,如果氨气过量，反应的

6、化学方程式是：,可以用浓氨水检验氯气管道是否漏气,铵盐,1、物理性质：,铵盐都是晶体,铵盐都易溶于水,铵盐的形成：NH3 + H+=NH4+,2、铵盐的化学性质,NH4Cl = NH3 + HCl,NH4HCO3 = NH3 +H2O +CO2,(NH4)2CO3 = 2NH3 + H2O + CO2 ,由上面的反应可以看出, NH4Cl 、 NH4HCO3、 (NH4)2CO3 受热都能分解,都有NH3产生,但不是所有的铵盐受热分解都能产生NH3的,例如NH4NO3的分解:,2NH4NO3 = 2 N2 + O2 + 4H2O,实验视频,（1）铵盐都不稳定，受热易分解,（2）铵盐与碱反应,运

7、用：实验室用来制NH3、用于NH4+的检验,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。,(三)氨气的制取：,科学事实：铵盐与碱反应放出氨气，在实验室里， 常用加热铵盐和碱的混合物的方法制取氨。,（1）药品：,氯化铵晶体、消石灰固体,（2）原理：,2NH4Cl+Ca(OH)2 = CaCl2+2H2O+2NH3,（3）装置：,固+固，加热型(与氧气的制取装置相同),（4）收集：,向下排空气法,（5）验满：,蘸有浓HCl的玻璃棒接近 试管口产生白烟。,湿润的红色石蕊试纸变蓝 (常见气体中唯一的一种碱性

8、气体)；,（6）尾气处理方法：用水吸收，可以用倒扣的漏斗防止倒吸。,该反应不是离子反应,1、实验室制法,思考：,棉花的作用：,防止对流，提高集气速度和纯度。,干燥氨气的常用试剂：,CaO、碱石灰等碱性干燥剂,无水CaCl2不能用来干燥NH3（形成CaCl2 8NH3),实验室中还可以用哪些方法快速制氨气：,加热浓氨水法,（装置与实验室制氯气的发生装置相同）,浓氨水加碱石灰法,（碱石灰吸水、溶解时放热）,NaOH和Ca(OH)2的混合物,能不能用浓硫酸做干燥剂？,不能，氨与硫酸反应,氮的固定：将游离态的氮转变成氮的化合物。,思考：用氢氧化钠代替氢氧化钙好吗？,氢氧化钠易吸水，易结块，不易产生NH

9、3； 热的氢氧化钠对玻璃有腐蚀作用。,思考与练习,氨催化氧化（接触氧化）是工业制硝酸的 基础，请写出用氨制取硝酸的化学方程式。,2NO + O2 = 2NO2,3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO,结合下图完成 课本P100思考与交流,四、氨的用途：,氨的用途,制氮肥 铵盐,制硝酸 纯碱,有机合成 工业原料,制冷剂,思考： 能将NH4Cl 、(NH4)2SO4、NaCl、 Na2SO4四种溶液一一区别开来的试剂是（ ） A NaOH B AgNO3 C BaCl2 D Ba(OH)2,D,例题1、下列关于氨性质的叙述中正确的是（ ） A、氨气可用排水法收集 B、氨水成碱性 C、氨气和

10、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,B,例题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（ ） 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,AC,例题3、如图所示：烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻震荡烧瓶，然后打开弹簧夹，烧杯中的液体呈喷泉状喷出，则a、b不可能是（ ） A、a为HCl气体，b为H2O B、a为CO2气体，b为浓NaO

11、H溶液 C、a为Cl2气体，b为饱和NaCl溶液 D、a为Cl2气体，b为浓NaOH溶液,C,硫酸和硝酸的氧化性,1、使指示剂变色：,2、与碱发生中和反应：,3、与碱性氧化物反应：,4、与盐反应：,稀硫酸与硝酸使紫色石蕊试液变红,H+ + OH - = H2O,2H+ + CuO = Cu2+ + H2O,2H+ + CO3 2- = H2O + CO2,硫酸、硝酸都是强酸，HNO3 = H+ + NO3-,(一)硫酸与硝酸都具有酸的通性。,H2SO4=2H+SO42-,5、与活泼金属反应,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

12、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？,难挥发性酸（硫酸）制备易挥发性酸（盐酸）,二、浓硫酸,2、吸水性（干燥剂）,1、难挥发性（制l),3、脱水性,浓硫酸与木屑、棉花、纸屑反应,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,所以，当皮肤或衣物上不小心沾有少许浓硫酸时，应立即用大量水冲洗。,(一)物理性质：,（1）色态：无色、粘稠的油状液体,（2）密度：质量分数为98.3%的浓硫酸的 密度是1.84g/cm3，物质的量浓度是18.4mol/L,（3）沸点：质量分数为98.3%的浓硫酸的沸点是338（高沸点酸）,（4）溶解度：易溶于水，跟水以

13、任意比互溶,实验室制HCl，为什么用浓硫酸与固体食盐共热？利用浓硫酸的什么性质？,难挥发性酸（硫酸）制备易挥发性酸（盐酸）,（难挥发性）,一、硫酸,溶于水放热,正确操作： 将浓硫酸缓慢地沿玻璃棒倒入盛有蒸馏水的烧杯内，并用玻棒不断搅拌。切不可把水倒进浓硫酸中,2H2SO4(浓)+Cu=CuSO4+2H2O+SO2,练习并讨论：,与铜反应,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。,+6,0,+2,+4,失去2e-,得到2e-,4、强氧化性,1）与金属反应,干燥气体，如：H2、HCl、CO2等,蓝色胆矾（CuSO45H2O）变白,注意：不可干燥碱

14、性气体（NH3)和还原性气体（H2S、HBr、HI ）,作干燥剂,(二)浓硫酸特性 （1）吸水性,(一)硫酸具有酸的通性。,(二)化学性质,使结晶水合物失去结晶水,浓硫酸敞口放置于空气中质量有何变化？若是浓盐酸呢?,解析： 浓硫酸本身难挥发，溶质质量不变，但因吸收空气中游离的水溶液质量会增重,现象：,滴有浓硫酸的滤纸炭化 变黑。,解释：,滤纸的主要成份是纤维素，由碳、氢、氧三种元素组成，浓硫酸能把滤纸中的氢、氧元素按水的比例脱去。,结论：,浓硫酸有脱水性,把少量浓硫酸 滴在纸片、火 柴梗上,（2）脱水性,脱水性是指浓硫酸将许多有机物中的 氢、氧元素按水的比例脱去。,吸收现成的水(包括结晶水),

15、反应生成水,问题？,浓硫酸的吸水性和脱水性有什么区别？,吸水性是指浓硫酸直接与水分子结合。,浓硫酸的吸水性与脱水性有何区别？,?,对 象,本 质,吸 水,脱 水,游离H2O、结晶水,有机化合物中 的H和O,H2SO4+XH2O=H2SO4xH2O+Q,按H2O的组成脱去有机物中的H、O原子，脱去后生成水,白糖变成“黑面包”,实验视频,结论：,表现浓硫酸的脱水性与氧化性,CO2,“黑面包”现象的本质：, 浓H2SO4全部被还原，显氧化性,注意：有浓硫酸参与的反应都没有离子存在，所以没有离子方程式。,a. 非金属与浓硫酸的反应（如：C、P、S ）,思考并讨论：,请设计实验方案，验证C和浓硫酸反应的

16、产物，并画出简要装置图。,（3）强氧化性,CO2,按正确的顺序连接下列仪器，并说明你的理由。 (装置可多次使用),1,2,3,4,5,说明：应首先验证水，然后验证二氧化硫，最后才验证二氧化碳。,先验证哪一种气体？再验证哪一种气体？最后呢？,检验水,检验SO2,吸收SO2,检验SO2是否吸收完全,检验CO2,变蓝色,证明含水,证明含SO2,除去SO2,证明无SO2,证明含CO2,褪色,褪色,不褪色,变浑浊,现象：,Cu + 2H2SO4(浓)= CuSO4 + SO2 + 2H2O,结论：浓硫酸有氧化性，此反应还说明具有酸性,b. Cu与浓硫酸的反应,1常温下金属Cu和浓硫酸没有现象。 2加热条

17、件下浓硫酸可以和Cu发生反应， 反应后溶液稀释呈蓝色。 3、铜片由红色变成黑色,并生成气泡, 使品红溶液退色，并使紫色石蕊变红。,思考：被还原硫酸占参加反应的硫酸 。,1/2,实验视频,稀硫酸与浓硫酸的氧化性相比有何差别?,讨论,稀硫酸弱氧化性H2SO4分子中H+ （+1价）体现可与活泼金属反应，生成H2（非氧化性酸）,浓硫酸强氧化性H2SO4分子中S（+6价）体现加热时可与绝大多数金属、非金属及某些还原性化合物反应，通常生成SO,练习：将足量的Zn放入浓硫酸中，将会发生什么反应？会产生H2吗？,可以反应，产生SO2，不会产生H2,c、还原性化合物反应:,2NaI + 2H2SO4（浓）= N

18、a2SO4 + I2 + 2SO2 +2H2O,H2S + H2SO4（浓）= S + SO2 + 2H2O,在实验室中常用浓硫酸作气体的干燥剂。下列气体中，哪些不能用浓硫酸干燥？,(1) O2 (2) HCl (3) HBr (4) HI (5) SO2 (6) H2S (7) NH3,不能干燥溴化氢、碘化氢、硫化氢和氨气，因为：,2NH3 + H2SO4 （浓）= (NH4)2 SO4,1、将下列现象中硫酸表现出来的性质写在空白处：,(1)敞口放置浓硫酸时,质量增加 (2)把CuSO45H2O 晶体放入浓硫酸中,变白色 (3)锌粒放入稀硫酸中,有气体放出 (4)把木屑放入浓硫酸中,变黑,练

19、 习,吸水性,吸水性,酸性、氧化性,脱水性,2.向50mL 18mol/L的硫酸溶液中加入足量铜片并加热，充分反应后，被还原的硫酸的物质的量为( ) A、小于0.45mol B、等于0.45mol C、大于0.90mol D、在0.45mol和0.90mol之间,A,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（浓硝酸）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。,试写出浓硫酸与铁在加热条件下的反应方程式,2）与非金属反应,思考并讨论：,请设计实验方案，验证C和浓硫酸反应的产物，并画出简要装置图。,1、硝酸的物理性质,纯硝酸是无色、

20、易挥发、有刺激性气味的液体，可溶于水，溶于水放热，密度比水大（1.5027g/cm3），沸点是83，常用浓硝酸质量分数为69%，98%以上的硝酸叫发烟硝酸。,发烟原因：硝酸里放出的硝酸蒸气遇到空气里的水蒸气生成了极微小的硝酸液滴的缘故。,二、硝酸,3、硝酸 （1）硝酸的物理性质,纯硝酸 无色,有刺激性气味,可溶于水,易挥发,密度比水大,溶于水放热,2、硝酸的化学性质,（1）酸的通性,（2）不稳定性,思考：常用的浓硝酸为什么会呈黄色？,工业上盐酸呈黄色又是什么原因？,浓硝酸易分解生成NO2溶于硝酸,含有Fe3+杂质,怎样保存硝酸溶液？,保存于棕色细口瓶中,硝酸越浓，越不稳定。,反应激烈，产生红棕

21、色气体，溶液由无色变为蓝绿色。,Cu+4HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2 +2H2O,结论：,硝酸具有强的氧化性，能氧化不活泼金属，同时也体现了酸性。,3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO +4H2O,反应较缓慢，产生无色气体，逸至试管口变为红棕色， 溶液由无色变为蓝绿色。,（3）强氧化性 与金属反应,Cu+4H+2NO3= Cu2+2NO2 +2H2O,3Cu+8H+2NO3= 3Cu2+2NO +4H2O,实验视频,实验视频,试写出铁与稀硝酸反应的化学方程式,Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO+ 2H2O,3Fe + 8HNO3(稀)

22、 = 3Fe(NO3)2 + 2NO+ 4H2O,Fe + 2Fe(NO3)3 = 3Fe(NO3)2,注意:硝酸几乎与所有的金属反应,但不论浓稀都不能放出H2!?,这是因为硝酸在与金属反应时,主要是HNO3中的+5价的氮得到电子.而不是H+得到电子!,硝酸具有强的氧化性，也能跟许多非金属（如碳）反应,4HNO3 （浓）+ C = CO2 + 4NO2 + 2H2O,（4）与非金属反应,当硝酸与金属或非金属及某些有机物反应时，反应物或反应条件不同，硝酸被还原所得到的产物也不同，这里硝酸5价的氮得电子，被还原成较低价的氮，如：,NO2 HNO2 NO N2O N2 NH3,+4,+3,+2,+1

23、,0,-3,硝酸（不论浓稀）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,溶液将由浅绿色变为棕 黄色.这说明Fe2+被NO3-/H+氧化成了Fe3+.,工业上用铝（铁）槽车盛放、运输冷的浓硫酸（浓硝酸）,常温下，浓硫酸(浓硝酸)能使Fe、Al表面形成致密的氧化膜，阻止内部金属继续跟硫酸起反应。称为钝化,钝化,所以，可以用铁、铝制的容器盛装浓硫酸或

24、浓硝酸,加热时，铝、铁易被浓硫酸（浓硝酸）氧化,2Fe + 6H2SO4(浓） = Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O,加热时，浓H2SO4能与大多数金属反应(Au、Pt除外)生成SO2气体(注意：不生成H2),若将浓HNO3和浓HCl按体积比1:3混合所得混合物叫王水，可溶解不活泼金属金等。,若将浓HNO3和浓HCl按体积比1:3混合所得混合物叫王水，可溶解不活泼金属金等。,有人认为，“比较浓硝酸和稀硝酸的还原产物的化合价，浓HN03中的氮从5降为4而稀HN03中的氮从5价降为2，从化合价变化可以判断稀硝酸的氧化性比浓硝酸强。”这种看法是否正确？为什么？,从浓硝酸、稀硝酸分别与Cu反应的反应条件,剧烈程度分析。,提示：,探讨：,硝酸