422《氮肥的生產(chǎn)和使用》教案(蘇教版必修1)

第2課時氮肥的生產(chǎn)和使用【目標聚焦】了解合成氨工業(yè)及氮肥與人類生產(chǎn)、生活的密切關(guān)系，掌握氨氣的性質(zhì)及實驗室制法，掌握銨鹽的性質(zhì)及銨根離子的檢驗重點：氨氣的性質(zhì)，銨鹽的性質(zhì)難點：氨氣的性質(zhì)及應用，銨根離子的檢驗【學海導航】氮肥的生產(chǎn)和使用1、寫出合成氨的反響方程式：_________________________________________________2、噴泉實驗⑴噴泉實驗的原理：⑵實驗現(xiàn)象：⑶實驗結(jié)論：思考：①噴泉為什么不滿或失?、谀芊裼肅O2氣體設計一個噴泉實驗如何設計空氣可以嗎3、NH3與水的反響：在氨水中既有自由的氨分子，也有水合氨分子和銨離子，主要形成水合氨分子。只有一小局部水合氨分子電離成銨根離子和氫氧根離子，故溶液顯弱堿性。在氨水中存在以下平衡：NH3·H2O一元弱堿：氨的水溶液稱為氨水〔試分析氨水中所含微粒種類〕，氨水密度小于水，其密度隨濃度增大而減小〔酒精與之相同，硫酸、鹽酸都與之相反〕NH3·H2O不穩(wěn)定，加熱易分解NH3·H2O==NH3↑+H2O。4、氨與氯化氫反響：⑴實驗現(xiàn)象：⑵實驗結(jié)論：⑶化學反響方程式：⑷氨與酸反響的實質(zhì)是：⑸氨氣的檢驗方法：銨鹽的性質(zhì)1、銨鹽的熱解：〔一般規(guī)律〕〔1〕假設為非氧化性酸形成的銨鹽，受熱分解成NH3和對應的酸。〔酸不穩(wěn)定繼續(xù)分解〕；〔2〕假設為氧化性酸形成的銨鹽，受熱分解發(fā)生氧化—復原反響，產(chǎn)物復雜一般不要求同學們掌握。2、銨鹽的堿解實質(zhì)：與堿反響：NH4++OH－△NH3↑+H2O注意：①該反響要生成NH3，必須要有加熱條件，否那么只能寫成NH3·H2O②該反響有何重要應用一是實驗室利用該反響來制取NH3，二是利用該反響檢驗或鑒定NH4+，請你說出鑒定NH4+方法【思維點撥】【例1】以下反響起了氮的固定作用的是〔〕A.氮氣和氫氣在一定條件下反響生成氨氣B.一氧化氮與氧氣反響生成二氧化氮C.氨氣被氧化為一氧化氮D.由氨氣制碳酸氫銨、硫酸銨和尿素E.閃電時大氣中氮的氧化物的生成F.豆科植物的根瘤菌把大氣中的氮轉(zhuǎn)化成氨【解析】氮的固定游離態(tài)氮〔單質(zhì)〕轉(zhuǎn)變?yōu)榛蠎B(tài)氮，題中只有AF符合題意?！敬鸢浮緼F【同步闖關(guān)】1．在裝有蒸餾水的燒杯中，懸浮有一個小空心球，要使這小球下沉，可參加的試劑是〔〕 A．濃氨水 B．Na2SO4溶液 C．NaOH溶液 D．濃硫酸2、在1L1mol/L氨水中()A.含1molNH3氨分子B.含NH3和NH4+之和為1molC.含1molNH3·H2OD.NH3、NH3·H2O、NH4+之和為1mol3．實驗室枯燥氨氣可選用的枯燥劑是〔〕A.無水氯化鈣B.P2O5固體C.濃硫酸D.NaOH固體4、以下各組氣體在常溫下，極易發(fā)生非氧化復原反響而不能共存的是〔〕A．硫化氫和二氧化硫B．一氧化氮和氧氣C．氨氣和氯化氫D．氯氣和硫化氫5、以下物質(zhì)中,既能和鹽酸反響,又能和NaOH溶液反響的是〔〕①NaHCO3②Al2O3③Al(OH)3④Ca(HCO3)2⑤(NH4)2SA.有②③④⑤B.有④和⑤C.有①②③D.全部6.等體積等物質(zhì)的量濃度的NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、(NH4)3PO4分別與等物質(zhì)的量濃度的NaOH溶液反響，恰好作用完全生成正鹽，那么消耗NaOH溶液的體積比為：〔〕A.1:2:3B.3:2:1C.1:1:1D.6:3:27、固體混和物，可能有氯化鈣、碳酸銨、燒堿、硫酸銨，將它溶解于水得到無色澄清溶液，無其它明顯現(xiàn)象，向溶液中參加硝酸鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再參加硝酸，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、氣體X可能由NH3、Cl2、H2S、HBr、CO2中的一種或幾種組成。：X通入AgNO3溶液時產(chǎn)生淡黃色沉淀，該沉淀不溶于稀硝酸；假設將X通入澄清石灰水，卻不見沉淀產(chǎn)生。那么有關(guān)X的成分，以下說法正確的選項是〔〕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.將SO2通人BaCl2溶液中至飽和未見有沉淀生成，繼續(xù)通人另一氣體，仍無沉淀生成，那么該氣體不可能為：〔〕A．O3B．NH3C．Cl2D．HI10.VL含有(NH4)2SO4、NH4NO3的混合溶液，參加amolNaOH后，加熱，恰好使NH3全部逸出；又參加bmolBaCl2,剛好使SO42-完全沉淀。那么原混合溶液中NH4NO3的物質(zhì)的量濃度為〔〕A.mol/LB.mol/LC.mol/LD.mol/L11、某氣體可能含有CO、CO2、NH3、HCl、H2和H2O(g)中的一種或幾種，當依次通過澄清石灰水(無渾濁現(xiàn)象)、Ba(OH)2(有渾濁現(xiàn)象)、濃硫酸、灼熱的CuO(變紅)和無水CuSO4(變藍)時，那么可斷定該混合物中一定有__________，可能有_________，一定沒有_________12.(1)為防治酸雨,降低煤燃燒時向大氣排放的SO2,工業(yè)上將生石灰和含硫煤混合后使用。請寫出燃燒時,有關(guān)"固硫"(不使硫化合物進入大氣)反響的化學方程式:,。(2)近年來，某些自來水廠在用液氯進行消毒處理時還參加少量液氨，其反響的化學方程式為:NH3+HClOH2O+NH2Cl(一氯氨)。NH2Cl較HClO穩(wěn)定。試分析加液氨能延長液氯殺菌時間的原因:?！咎剿魈岣摺?.實驗室中要測定某無色氣體的成份，此氣體可能由CO2、NH3、NO2、N2、NO中的一種或幾種混合而成。將此無色氣體進行以下實驗：①先通過盛有濃硫酸的洗氣瓶，發(fā)現(xiàn)氣體減少一局部體積；②繼續(xù)通過裝有Na2O2固體的枯燥管，發(fā)現(xiàn)從枯燥管出來的氣體顏色呈紅棕色；③再繼續(xù)將氣體通入盛滿水倒立于水槽中的試管內(nèi)，最后氣體完全被吸收，試管內(nèi)仍為一滿試管液體。由此可判斷：〔1〕原氣體中一定含有，一定不含有?！?〕寫出②中發(fā)生反響的化學方程式?！?〕由最終結(jié)果可知原氣體中和的體積比為。2、有以下實驗裝置：鹽酸復原鐵粉鋅粒D酚酞試枯燥劑液ABCE示意圖中A是簡易的氫氣發(fā)生器，B是大小適宜的圓底燒瓶，C是裝有枯燥劑的U形管，a是旋轉(zhuǎn)活塞，D是裝有復原鐵粉的反響管，E是裝有酚酞試液的試管。實驗前先檢查實驗裝置的氣密性。實驗開始時，先關(guān)閉活塞a，并取下燒瓶B，向A中參加一定量濃度適當?shù)柠}酸，發(fā)生氫氣，經(jīng)必要的“操作〞[見問題〔2〕]后，在導管的出口處點燃氫氣，然后如下列圖套上燒瓶B，塞緊瓶塞，氫氣在燒瓶中繼續(xù)燃燒。用酒精燈加熱反響管D中的復原鐵粉，待B中氫氣的火焰熄滅后，翻開活塞a，氣體通過反響管D進入試管E中，使酚酞試液呈紅色。請答復以下問題：〔1〕實驗前檢查實驗裝置的氣密性的方法：?！?〕點燃氫氣前必須進行操作，進行該操作的方法是?！?〕寫出B、D中分別發(fā)生的化學方程式：B中：；D中：?！?〕C中所盛枯燥劑的名稱是，該枯燥劑的作用是____。【拓展閱讀】氨氣的發(fā)現(xiàn)與合成1727年英國的牧師、化學家哈爾斯〔Hales,S.1677～1761〕，用氯化銨與石灰的混合物在以水封閉的曲頸瓶中加熱，只見水被吸入瓶中而不見氣體放出。1774年化學家普利斯德里重作這個實驗，采用汞代替水來密閉曲頸瓶，制得了堿空氣〔氨〕。他還研究了氨的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)它易溶于水、可以燃燒，還發(fā)現(xiàn)在氨氣中通以電火花時，其容積增加很多，而且分解為兩種氣體:一種是可燃的氫氣，另一種是不能助燃的氮氣，從而證實了氨是氮和氫的化合物。其后戴維等化學家繼續(xù)研究，進一步證實了2容積的氨通過火花放電之后，分解為1容積的氮氣和3容積的氫氣。1900年法國化學家勒夏特利是最先研究氫氣和氮氣在高壓下直接合成氨的反響。很可惜，由于他所用的氫氣和氮氣的混合物中混進了空氣，在實驗過程中發(fā)生了爆炸。在沒有查明發(fā)生事故的原因的情況下，就放棄了這項實驗。德國化學家能斯特〔Nernst,W.1864～1941〕，對于研究具有重大工藝價值的氣體反響有興趣，他研究了氮、氫、氨的氣體反響體系，但是由于他在計算時，用了一個錯誤的熱力學據(jù)，以致得出不正確的理論，因而認為研究這一反響沒有什么前途，把研究停止了。雖然在合成氨的研究中化學家遇到的困難不少，但是，德國的物理學家、化工專家哈伯〔Haber,F.1868～1934〕和他的學生勒·羅塞格諾爾〔LeRossignol,R.〕仍然堅持系統(tǒng)的研究。起初他們想在常溫下使氨和氫反響，但沒有氨氣產(chǎn)生。又在氮、氫混合氣中通以電火花，只生成了極少量的氨氣，而且耗電量很大。后來才把注意力集中在高壓這個問題上，他們認為高壓是最有可能實現(xiàn)合成反響的。根據(jù)理論計算，說明讓氫氣和氮氣在600℃和200個大氣壓下進行反響，大約可能生成8％的氨氣。如果在高壓下將反響進行循環(huán)加工，同時還要不斷地別離出生成的氨氣，勢必需要很有效的催化劑。為了探索有效的催化劑，他們進行了大量的實驗，發(fā)現(xiàn)鋨和鈾具有良好的催化性能。如果在175～200個大氣壓和500～600℃的條件下使用催化劑，氮、氫反響能產(chǎn)生高于6％的氨。哈伯把他們?nèi)〉玫某晒榻B給他的同行和巴更苯胺純堿公司，并在他的實驗室做了示范表演。盡管反響設備事先做了細致的準備工作，可以實驗開始不久，有一個密封處就受不住內(nèi)部的壓力，于是混合氣體立即沖了出來，發(fā)出驚人的吼叫聲。他們立即把損壞的地方修好，又進行幾小時的反響后，公司的經(jīng)理和化工專家們親眼看見清澈透明的液氨從別離器的旋塞里一滴滴地流出來。但是，實驗開始時發(fā)生的現(xiàn)象確實是一個嚴重的警告，說明在設計這套裝置，必須采取各種措施，以防止不幸事故發(fā)生。哈伯的那套裝置，在示范表演后的第二天發(fā)生了爆炸。整個設備傾刻之間變成一堆七歪八扭的爛鐵。隨后，剛剛安裝好的盛著催化劑鋨的圓柱裝置也爆炸了。這時金屬鋨粉遇到空氣又燃燒起來，結(jié)果，把積存?zhèn)溆玫膬r值極貴的金屬鋨幾乎全部變成了沒有多用處的氧化鋨。盡管連續(xù)出了一些爆炸事故，但巴登公司的經(jīng)理布隆克和專家們還是一致認為這種合成氨方法具有很高的經(jīng)濟價值。于是該公司不惜耗巨資，還投入強大的技術(shù)力量、并委任德國化學工程專家波施〔Bosch,C.1874～1940〕將哈伯研究的成果設計付諸生產(chǎn)。波施整整花了5年的時間主要作了兩項工作。第一，從大量的金屬和它們的化合物中篩選出合成氨反響的最適合的催化劑。在這項研究中波施和他的同事做了兩萬屢次實驗，才肯定由鐵和堿金屬的化合組的體系是合成氨生產(chǎn)最有效、最實用的催化劑，用以代替哈伯所用的鋨和鈾。第二，是建造了能夠高溫和高壓的合成氨裝置。最初，他采用外部加熱的合成塔，但是反響連續(xù)幾小時后，鋼中的碳與氨發(fā)生反響而變脆，合成塔很快地報廢了。后來，他就將合成塔襯以低碳鋼，使合成塔能夠耐氫氣的腐蝕。第三，解決了原料氣氮和氫的提純以及從未轉(zhuǎn)化完全的氣體中別離出氨等技術(shù)問題。經(jīng)波施等化工專家的努力，終于設計成了能長期使用的操作的合成氨裝置。1910年巴登苯胺純堿公司建立了世界上第一座合成氨試驗工廠，1913年建立了大工業(yè)規(guī)模的合成氨工廠。這個工廠是第一次世界大戰(zhàn)期間開始為德國提供當時其缺少的氮化合物，以生產(chǎn)炸藥和肥料。第2課時氮肥的生產(chǎn)和使用答案學海導航1N2+3H22NH32〔1〕因為氨氣極易容易水，當燒瓶內(nèi)的氨氣溶解在滴管噴入的水中，使燒瓶內(nèi)的壓強大大降低，內(nèi)外形成壓強差，燒瓶中死亡水便被壓入燒瓶，形成噴泉?！?〕燒杯中的水進入導管，形成噴泉。〔3〕氨氣極易溶于水。4.〔1〕有白煙出現(xiàn)(2)氨具有弱堿性〔3〕NH3+HCl=NH4Cl〔4〕NH3+H+=NH4+〔5〕用濕潤的紅色石蕊試紙，NH3能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍。同步闖關(guān)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局部轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的NH4Cl。當HClO開始消耗后,上述化學平衡向左移動,又產(chǎn)生HClO起殺菌作用。2.〔1〕NH3、CO2、NO