第四节氨、硝酸、硫酸

第四章非金属及其化合物第四节氨硝酸硫酸一、氨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……【思考】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不吸入氨气？游离态化合态氮的固定放电如：N2+O22NON2+3H22NH3人工固氮生物固氮高能固氮自然固氮氮的固定----氨气的喷泉实验实验4—8：演示实验城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述的原理相似。科学视野（2）溶液为什么变为红色？（3）实验成败的关键是什么？（1）氨为什么会形成喷泉？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。氨气溶于水溶液显碱性氨极易溶于水，使烧瓶内外形成较大的压差；请观察氨气的物理性质？展示装满氨气的烧瓶①无色,有刺激性气味的气体；你得出什么结论？②易液化；冰块氨气液氨1.氨气的物理性质③极易溶于水(1:700)。（一）氨的性质2、氨的化学性质（1）氨跟水反应——显弱碱性NH3·H2O=NH3↑+H2O一水合氨很不稳定NH3+H2ONH3·H2ONH3·H2ONH4++OH-①NH3极易溶于水。（1：700），所以氨水显______，既能使无色的酚酞溶液变成____，又能使湿润的红色的石蕊试纸____。NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-②NH3与水反应后有碱性物质生成。大部分NH3与水结合成NH3·H2O，NH3·H2O可以小部分电离成NH4+和OH-。红色变蓝弱碱性NH3·H2O=NH3↑+H2O△氨水中的分子有：H2O、NH3和NH3·H2O氨水中的离子有：NH4+、H+和OH-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。讨论：氨水的主要成份有哪些？氨水与液态氨有何区别？（2）氨跟酸的反应NH3+HCl=NH4Cl（白烟）NH3+HNO3=NH4NO3（白烟）与挥发性的酸反应有白烟2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4写出上述反应的离子方程式NH3+H+=NH4+氨与氯化氢的反应沾有浓氨水的玻棒HClNH3现象：产生大量白烟NH3+HCl＝NH4ClNH4Cl不能1.在反应中为什么会产生白烟？挥发出的氨气和氯化氢气体在空中反应生成氯化铵固体小颗粒。2.硫酸或磷酸与氨气反应能否产生白烟？这个反应叫做氨的催化氧化，它是工业上制硝酸的基础.高温4NH3+5O2===4NO+6H2O催化剂-3+2（3）NH3具有还原性-3(1)氮肥3、氨的用途:(3)化工原料(2)致冷剂无机：生产硝酸、铵盐和纯碱等有机：合成纤维、塑料、染料和尿素等HNO3+NONH3NONO2生产硝酸原理：铵盐物理性质：铵盐都是晶体铵盐都易溶于水铵盐的形成：NH3+H+=NH4+铵盐都不稳定，受热易分解铵盐的化学性质（1）铵盐受热易分解NH4Cl=NH3↑+HCl↑∆NH4HCO3=NH3↑+H2O↑+CO2↑∆(NH4)2CO3=2NH3↑+H2O↑+CO2↑∆（2）铵盐与碱反应NH4NO3+NaOH=NaNO3+H2O+NH3↑(NH4)2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O+2NH3↑运用：实验室用来制NH3、用于NH4+的检验反应实质：NH4++OH－=NH3↑+H2O△△△1、为什么在氨气泄漏现场会寒气逼人？2、消防队员应该如何除去白茫茫的氨气？3、附近居民怎样做才能避免受伤？液氨气化吸收热量喷水，使氨气转化为氨水防化兵在水幕的保护下，一点一点接近氨气罐用湿毛巾捂住鼻孔呼吸，尽快逃离现场（二）NH3的实验室制法•原理：加热铵盐与碱的固体混合物•如：将固体NH4Cl与Ca(OH)2混合加热，即得到NH32NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2H2O+2NH3↑△讨论：NH3如何收集？如何检验NH3已经收满？剩余的NH3如何处理？若要制备干燥的NH3，可用什么作干燥剂？NH3的实验室制法（1）原料：NH4ClCa（OH）2（2）原理：2NH4Cl+Ca(OH)2==2NH3↑+2H2O+CaCl2（3）制取装置：固固加热装置棉花的作用：防止空气对流△（4）收集装置：向下排空气法（5）检验：a：使湿润的酚酞试纸变红b：遇浓盐酸产生大量的白烟（6）尾气处理：用水吸收NH3要得到干燥的氨气，常用试剂有哪些？①CaO、碱石灰等碱性干燥剂②无水CaCl2不能用来干燥NH3（形成CaCl2.8NH3)除了利用上述方法之外，实验室有无其他简单可行的方法来制得氨气？浓氨水方法二：加热浓氨水制氨气NH3·H2O==NH3↑+H2O←浓氨水←固体CaO思考：有什么现象？为什么有此现象？方法三1、吸收水分，减少溶剂。2、增加OH-的浓度。3、放出热量，升高温度。氮在自然界中的循环自然界中氮的循环过程动物中有机氮植物中有机氮大气中的氮氮的固定（生物固氮、高能固氮、人工固氮）土壤中的氮(铵盐→硝酸盐)细菌分解动物排泄物及遗体动物摄取植物吸收硝酸盐使指示剂变色：与碱发生中和反应：与碱性氧化物反应：与盐反应：稀硫酸与硝酸使紫色石蕊试液变红H++OH-=H2O2H++CuO=Cu2++H2O2H++CO32-=H2O+CO2硫酸、硝酸都是一种酸，HNO3=H++NO3-硫酸与硝酸都具有酸的通性。H2SO4=2H++SO42-与活泼金属反应二、硫酸和硝酸的氧化性思考与交流•1、硫酸、硝酸、盐酸都是酸，它们在组成上用什么特点？它们都是酸，在水溶液中电离出H+，硫酸、硝酸是含氧酸，盐酸是无氧酸；硫酸是二元酸，硝酸和盐酸是一元酸2、这些特点与酸的通性有什么关系？用电离方程式表示。在水溶液中都电离出氢离子HA=H++A—（一）硫酸的性质•1.【思考】稀硫酸和浓硫酸的性质有何不同？浓H2SO4的物理性质A.色态：无色、粘稠的油状液体B.沸点：约338℃——难挥发酸（高沸点酸）C.密度：1.84g/cm3——高密度酸D.溶解性：跟水任意比互溶，溶解放出大量热。•两高：沸点、密度高•两大：溶解度、溶解放热量大2.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？H2SO4(浓)+NaCl==NaHSO4+HCl↑微热H2SO4(浓)+2NaCl==Na2SO4+2HCl↑强热注：高沸点酸制低沸点酸，难挥发性酸制易挥发性酸3.浓硫酸的特性：1)吸水性:能吸收水份可干燥与它不反应的气体O2、H2、N2、CO2、SO2、HClCl2、思考：1.能用浓硫酸干燥H2S、NH3气体吗？2.将硫酸铜晶体投入浓硫酸中,有何现象?问题探究1、下列不能用浓硫酸干燥的气体是（）①Cl2②O2③SO2④H2⑤HCl⑥NH3⑦CO2⑥2)、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a.浓硫酸沾到衣服上应如何处理?b.浓硫酸沾到皮肤上应如何处理?浓硫酸的吸水性与脱水性有何区别?实验：将浓硫酸慢慢加入蔗糖中，并用玻璃棒搅拌现象：蔗糖变黑，体积膨胀，变成疏松多孔的海绵状，并放出有刺激性气味的气体原因：C12H22O11浓硫酸能将蔗糖中的H和O按原子个数比2：1脱去形成水，使蔗糖生成炭书P101实验4-9铜与浓硫酸的反应现象：有气体产生，此气体使品红溶液褪色或紫色的石蕊试液变红反应后溶液倒入少量的水中，溶液呈蓝色反应原理：Cu+2H2SO4（浓）==CuSO4+SO2↑+2H2O△2H2SO4(浓)+Cu==CuSO4+2H2O+SO2练习并讨论：3)与铜反应：强氧化性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。+60+2+4失去2e-得到2e-氧化剂：H2SO4还原剂：Cu加热时，浓硫酸能与大多数金属反应(Au、Pt除外)，一般没有氢气生成，通常生成SO2气体。4)与非金属反应C+2H2SO4(浓)==2SO2↑+CO2↑+2H2O思考并讨论：请设计实验方案，验证碳和浓硫酸反应的产物加热时，浓硫酸也能与某些非金属反应（S、C等）仪器连接如下说明：应首先用无水硫酸铜验证水，然后用品红验证二氧化硫，再用高锰酸钾氧化多余的二氧化硫，接着再次验证二氧化硫是否全部被氧化，最后才验证二氧化碳。验证碳和浓硫酸反应的产物C+2H2SO4（浓）==CO2↑+2SO2↑+2H2O△如何检验浓硫酸与碳反应生成的各种产物？无水硫酸铜、品红、酸性高锰酸钾或溴水、品红、澄清的石灰水注意：硫酸分子中的硫元素的化合价为价，处于硫元素所有化合价中的价态，在氧化还原反应中化合价只能，表现，浓硫酸被还原一般得到的产物为。+6最高降低氧化性SO2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。硫酸车槽【思考】浓硫酸具有强氧化性，稀硫酸是否有氧化性？如果有，其氧化性与浓硫酸的氧化性有何不同？浓硫酸与稀硫酸比较：稀H2SO4：由H+和SO42-构成——弱氧化性（由H+体现）——可与活泼金属反应生成H2浓H2SO4：由H2SO4分子构成——强氧化性（由S体现）—加热时可与大多数金属和某些非金属反应，通常生成SO25.硫酸的用途：（二）硝酸的性质：•1.物理性质：无色，易挥发、有刺激性气味的液体，能以任意比溶于水，含HNO398%的硝酸—发烟硝酸2.化学性质：（1）酸性（略）（2）氧化性：①与金属反应（除Au和Pt外）Cu+4HNO3(浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O注意：Fe和Al遇到冷的浓硝酸被钝化，被氧化成一层致密的氧化膜，与浓硫酸一样。氧化性：浓硝酸稀硝酸②与非金属反应C+4HNO3（浓）=2H2O+4NO2+CO2结论：硝酸跟非金属反应，生成NO2、H2O和相应的含氧酸③硝酸还能氧化FeO、Fe(NO3)2(Fe2+)、HBr(Br-)、HI(I-)、H2S(S2-)、SO2等具有还原性的化合物发生氧化还原反应，因此，不能用硝酸与有关的盐反应制取HI、SO2、H2S、HBr等气体小结：硝酸与金属反应时，主要是HNO3中+5价的氮得到电子，被还原成较低价氮的物质，稀硝酸的还原产物一般是NO，浓硝酸的还原产物一般是NO2，而不像盐酸与金属反应那样生成H2。△（3）不稳定性：硝酸不稳定，见光易分解：4HNO3（浓）=2H2O+4NO2+O2因此，硝酸要保存在棕色瓶里，并置于阴凉的地方光硝酸的氧化性强至可以氧化大多数金属，除Au、Pt外，如果把浓硝酸和浓盐酸按照1：3的体积比混合（即王水），就可以氧化所有的金属。3、硝酸的用途：制化肥、农药、炸药、染料、盐等