氮肥的生成和使用

1800年未使用化肥每公頃耕地生產(chǎn)0.73噸糧食如果不施化肥，中國(guó)只能養(yǎng)活2億多人口，剩下11億人就沒飯吃。1978年開始使用化肥每公頃耕地生產(chǎn)4.63噸糧食氮肥的生產(chǎn)和使用第二單元生產(chǎn)生活中的含氮化合物氮肥（1）銨態(tài)氮肥：（2）其它氮肥：硝態(tài)氮肥如：KNO3有機(jī)態(tài)氮肥如：CO（NH2）2哈伯波施

分別獲得1918年和1932年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)N2+3H22NH3高溫、高壓

催化劑工業(yè)制NH3方法（合成氨）那怎么把NH3合成氮肥呢？我們首先來(lái)學(xué)習(xí)一下NH3的性質(zhì)。1、氨的物理性質(zhì)

觀察與思考：觀察氨氣，想一想氨氣有哪些物理性質(zhì)？氨氣通常狀況下是無(wú)色、具有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，氨氣在加壓下易液化，液氨汽化時(shí)吸收大量的熱，使周圍環(huán)境急劇降低，工業(yè)上可使用液氨作制冷劑。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)1形成噴泉，溶液變成紅色氨氣的溶解度極大，氨溶于水溶液呈堿性。實(shí)驗(yàn)1：在干燥的燒瓶?jī)?nèi)充滿氨氣，塞上帶有玻璃管和膠頭滴管（預(yù)先吸入少量水）的膠塞。按圖4-14所示組裝實(shí)驗(yàn)裝置。打開橡皮管上的止水夾，擠壓膠頭滴管，觀察現(xiàn)象。氨氣極易溶于水：1：7001、氨的物理性質(zhì)

觀察與思考：觀察氨氣，想一想氨氣有哪些物理性質(zhì)？氨氣通常狀況下是無(wú)色、具有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，氨氣在加壓下易液化，液氨汽化時(shí)吸收大量的熱，使周圍環(huán)境急劇降低，工業(yè)上可使用液氨作制冷劑。

氨氣極易溶于水：1：700NH3+H2ONH3·H2O（1）與水反應(yīng)2.氨的化學(xué)性質(zhì)NH3·H2OOH-+NH4+思考：氨水中含有的微粒有哪些？分子：H2O、NH3、

NH3·H2O離子：

NH4+、OH-、H+（濃度很低）氨水中溶質(zhì)看成NH3實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)2有白煙生成氨易揮發(fā)，能與酸反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)2：在一只潔凈的燒杯中放兩個(gè)棉花球，分別在兩個(gè)棉花上滴加幾滴濃氨水和濃鹽酸，用表面皿蓋住燒杯口，觀察現(xiàn)象。我們可以用什么酸代替濃鹽酸做該實(shí)驗(yàn)，也能看到類似的現(xiàn)象呢？(2)NH3與酸反應(yīng)NH3+HCl=NH4Cl2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4(可用于吸收氨氣)NH3+HNO3=NH4NO3白煙，可檢驗(yàn)氨氣。2、NH3的化學(xué)性質(zhì)4NH3+5O24NO+6H2O催化劑△思考1：從氮元素價(jià)態(tài)上看，氨是否有還原性？2、NH3的化學(xué)性質(zhì)

(3)還原性由于氨水中氨易揮發(fā)，因此常將氨轉(zhuǎn)化為各種固體的銨鹽來(lái)使用。思考2：氨水可作化肥，為什么還要將其轉(zhuǎn)化成銨鹽？（1）銨態(tài)氮肥：（2）其它氮肥：硝態(tài)氮肥如：KNO3有機(jī)態(tài)氮肥如：CO（NH2）2思考3：利用NH3的某些性質(zhì)，想一想如何用NH3合成某些氮肥？某些氮肥的某些生產(chǎn)方法簡(jiǎn)介：1、氯化銨可由氨氣與氯化氫進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)制得。2、碳酸氫銨由二氧化碳通入氨水中，飽和后結(jié)晶而得。3、工業(yè)上采用較多的是加壓中和工藝。加壓中和在0.4~0.5MPa和175~180°C下操作，硝酸濃度為50%~60%，先用氨中和至pH為3~4，以減少氨損失，再加氨調(diào)整到pH約為7，得到的硝酸銨溶液濃度為80%~87%。4、工業(yè)上采用氨與硫酸直接進(jìn)行中和反應(yīng)而得，用得不多，主要利用工業(yè)生產(chǎn)中副產(chǎn)物或排放的廢氣用硫酸或氨水吸收(如硫酸吸收焦?fàn)t氣中的氨，氨水吸收冶煉廠煙氣中二氧化硫，卡普綸生產(chǎn)中的氨或硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的硫酸廢液)。也有采用石膏法制硫銨的(以天然石膏或磷石膏、氨、二氧化碳為原料)。5、生產(chǎn)方法：工業(yè)上用液氨和二氧化碳為原料，在高溫高壓條件下直接合成尿素，化學(xué)反應(yīng)如下：2NH3+CO2→NH2COONH4→CO(NH2)2+H2O有一位農(nóng)民在倉(cāng)庫(kù)里存放了一袋氮肥—碳酸氫銨(俗稱碳銨)，有一天他發(fā)現(xiàn)這袋化肥包裝破損受潮了，就把它拿出去曬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有人偷盜卻少很多，你能從化學(xué)的角度替他找原因嗎?取少量氯化銨（NH4Cl）晶體，放入試管中，在酒精燈火焰上加熱，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)1結(jié)論:現(xiàn)象：試管底部白色晶體消失，管口重新產(chǎn)生白色晶體氯化銨受熱分解，生成的氣體又重新結(jié)合成白色固體有一位農(nóng)民在倉(cāng)庫(kù)里存放了一袋氮肥—碳酸氫銨(俗稱碳銨)，有一天他發(fā)現(xiàn)這袋化肥包裝破損受潮了，就把它拿出去曬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)沒有人偷盜卻少很多，你能從化學(xué)的角度替他找原因嗎?白色、無(wú)毒、能溶于水，水溶液呈堿性，不溶于乙醇。性質(zhì)不穩(wěn)定，36℃以上分解為二氧化碳、氨和水，60℃可以分解完。有吸濕性，潮解后分解加快。NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O△在村子里住著兩位農(nóng)民，小李和小劉，他們都種了幾畝水稻。小李很勤勞，不僅買了氮肥硝酸銨，還同時(shí)使用了自己燒制的草木灰(呈堿性)，小劉只施用了氮肥硝酸銨。小李心想自己使用的肥料多，收成一定好，結(jié)果到了秋收時(shí)發(fā)現(xiàn)，自己田地的產(chǎn)量遠(yuǎn)不及小劉的，你知道原因嗎？實(shí)驗(yàn)2將少量氯化銨與少量氫氧化鈣混合后放入試管中，酒精燈火焰上微熱，用濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)反應(yīng)產(chǎn)生了氨氣結(jié)論:現(xiàn)象：在村子里住著兩位農(nóng)民，小李和小劉，他們都種了幾畝水稻。小李很勤勞，不僅買了氮肥硝酸銨，還同時(shí)使用了自己燒制的草木灰(呈堿性)，小劉只施用了氮肥硝酸銨。小李心想自己使用的肥料多，收成一定好，結(jié)果到了秋收時(shí)發(fā)現(xiàn)，自己田地的產(chǎn)量遠(yuǎn)不及小劉的，你知道原因嗎？1.不和堿性肥料一起使用2.在干燥陰涼的地方儲(chǔ)存N2NH3銨態(tài)氮肥(銨鹽)2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4NH3+HCl=NH4Cl1.受熱易分解2.與堿共熱產(chǎn)生氨氣

NH4++OH-

=NH3↑+H2O△NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2O

NH4++OH－還原性:4NH3+5O24NO+6H2O催化劑△易發(fā)生熱分解，溫度不同，分解產(chǎn)物也不同。在110°C時(shí):NH4NO3─→NH3+HNO3+173kJ在185~200°C時(shí):NH4NO3─→N2O+2H2O+127kJ在230°C以上時(shí)，同時(shí)有弱光:2NH4NO3─→2N2+O2+4H2O+129kJ，在400°C以上時(shí)，發(fā)生爆炸:4NH4NO3─→3N2+2NO2+8H2O+123kJ純硝酸銨在常溫下是穩(wěn)定的，對(duì)打擊、碰撞或摩擦均不敏感。但在高溫、高壓和有可被氧化的物質(zhì)(還原劑)存在及電火花下會(huì)發(fā)生爆炸，在生產(chǎn)、貯運(yùn)和使用中必須嚴(yán)格遵守安全規(guī)定。純品為無(wú)色透明斜方晶系結(jié)晶，水溶液呈酸性。不溶于醇、丙酮和氨。有吸濕性，吸濕后固結(jié)成塊。加熱到513℃以上完全分解成氨氣、氮?dú)?、二氧化硫及水。與堿類作用則放出氨氣。與氯化鋇溶液反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀。也可以使蛋白質(zhì)發(fā)生鹽析。工業(yè)上采用氨與硫酸直接進(jìn)行中和反應(yīng)而得，用得不多，主要利用工業(yè)生產(chǎn)中副產(chǎn)物或排放的廢氣用硫酸或氨水吸收(如硫酸吸收焦?fàn)t氣中的氨，氨水吸收冶煉廠煙氣中二氧化硫，卡普綸生產(chǎn)中的氨或硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中的硫酸廢液)。也有采用石膏法制硫銨的(以天然石膏或磷石膏、氨、二氧化碳為原料)。3.銨鹽的化學(xué)性質(zhì)：（1）不穩(wěn)定性，受熱分解NH3+HCl=NH4Cl試管底固體分解成氣體試管口附近又形成白色晶體NH4ClNH3↑+HCl↑△NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O△（2）與強(qiáng)堿反應(yīng)，加熱產(chǎn)生氨氣實(shí)驗(yàn)室里怎樣檢驗(yàn)NH4+？思考：實(shí)驗(yàn)室里能否用此反應(yīng)制備氨氣？實(shí)驗(yàn)室里怎樣干燥氨氣？(NH4)2SO4+2NaOHNa2SO4+2NH3↑+2H2O△2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O△在一只燒杯中放兩個(gè)棉花球，分別在兩個(gè)棉花球上滴加幾滴濃氨水和濃鹽酸，用表面皿蓋住燒杯口，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)3結(jié)論:氨水具有揮發(fā)性，與揮發(fā)性酸發(fā)生反應(yīng)生產(chǎn)銨鹽。產(chǎn)生白煙

現(xiàn)象：NH3＋HCl＝NH4Cl1.觀察一瓶氨氣2.實(shí)驗(yàn)1觀察實(shí)驗(yàn)，你看到什么現(xiàn)象？形成噴泉，溶液變成紅色氨氣的溶解度極大，氨溶于水溶液呈堿性。結(jié)論:現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)2在一支潔凈的試管中滴加幾滴氨水，將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙（或pH試紙）粘在玻璃棒上靠近試管口，觀察試紙顏色的變化情況。結(jié)論