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1、第四节第四节 氨氨 硝酸硝酸 硫酸硫酸高一年级高一年级 化学化学 第四章第四章 非金属及其化合物非金属及其化合物德国物理化学家。是合成氨法的德国物理化学家。是合成氨法的发发明者。明者。18681868年年1212月月9 9 日生于西里西日生于西里西亚亚的布雷斯的布雷斯劳劳(现现属波属波兰兰)。接受。接受预预科教育后科教育后,到柏林、海德堡及到柏林、海德堡及苏苏黎世等大学学黎世等大学学习习。毕业毕业后即后即进进入其入其父父经营经营化学化学药药品的商店工作品的商店工作,因缺乏因缺乏兴兴趣趣,后后转转 到耶拿大到耶拿大学研究有机化学学研究有机化学课题课题,1891,1891年年获获得哲学博士学位。在
2、得哲学博士学位。在18941894年年,去卡去卡尔尔斯斯鲁鲁 厄工学院厄工学院执执教教,1898,1898年任物理化学教授。年任物理化学教授。主要从事化学平衡、硝基苯主要从事化学平衡、硝基苯电电解解还还原和原和电电弧法、合成氨法弧法、合成氨法固定氮等研究工作。著有固定氮等研究工作。著有工工业电业电化学理化学理论论基基础础(1898)(1898)、工工业业气体反气体反应应中的中的热热力学力学(1905)(1905)等。等。19091909年年7 7月月2 2日日,哈伯在哈伯在实验实验室内利用高室内利用高压压 装置装置进进行合成氨的行合成氨的实验实验得到得到浓浓度度为为6 6的氨。其后的氨。其后,
3、在工在工业业化学家化学家C C 博施博施 的的协协助下助下,成功地解决了工成功地解决了工业业生生产产中的技中的技术问题术问题。19131913年巴登苯胺年巴登苯胺纯纯碱公司利用哈伯的碱公司利用哈伯的发发明在德国奥堡建成的世界第一座日明在德国奥堡建成的世界第一座日产产30t30t氨的工厂投氨的工厂投产产(见见合成氨工合成氨工业发业发展史展史 )。因。因发发明用氮气明用氮气和和氢氢气直接合成氨的方法气直接合成氨的方法,哈伯哈伯获获19181918年年诺贝诺贝尔尔化学化学奖奖金金 19181918年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖哈伯,F.Fritz Haber 1868193419311931年诺贝尔化
4、学奖年诺贝尔化学奖柏吉斯柏吉斯,F,F Friedrich Bergius Friedrich Bergius 188418841949 1949 德国燃料化学家德国燃料化学家.一、氨一、氨 N2+3H2=2NH3催化剂催化剂高温、高压高温、高压工业合成氨：工业合成氨：氮的固定：将游离态的氮转变为氮的化合物1.1.氨的性质氨的性质氨的物理性质（实验氨的物理性质（实验4-8）-氨气的喷泉实验氨气的喷泉实验实验48：演示实验演示实验无色有刺激性气味的气体无色有刺激性气味的气体(NH(NH3 3)(空气空气)=)=极易溶于水，极易溶于水，17291729密度比空气小，密度比空气小，体积比体积比170
5、01700易液化（易液化（可做制冷剂可做制冷剂）烧杯里的液体由玻璃管进入烧瓶，形成美烧杯里的液体由玻璃管进入烧瓶，形成美丽的喷泉；烧瓶中的液体呈丽的喷泉；烧瓶中的液体呈 。氨气极易溶于水（氨气极易溶于水（17001700）。使烧瓶内。使烧瓶内气压急剧下降。气压急剧下降。氨气水溶液呈氨气水溶液呈 。红色红色碱性碱性氨的化学性质氨的化学性质、氨气与水的反应：、氨气与水的反应：思考：氨水中存在哪些分子、哪些离子？思考：氨水中存在哪些分子、哪些离子？分子：分子：NH3、H2O、NH3H2O(主要主要)离子：离子：NH4+、OH-、微量微量H+NHNH3 3+H+H2 2O O NHNH3 3H H2
6、2O O NHNH4 4+OH+OH-氨水的性质氨水的性质弱电解质弱电解质:可溶性一元弱碱（具有碱的通性）可溶性一元弱碱（具有碱的通性）易挥发，不稳定，易分解易挥发，不稳定，易分解NH3+H2O NH3H2O NH4+OH-NHNH3 3H H2 2O=NHO=NH3 3+H+H2 2O O保存：棕色试剂瓶、密封保存：棕色试剂瓶、密封NHNH3 3与与酸酸的反应的反应NH3+HCl=NH4Cl现象：产生大量白烟现象：产生大量白烟【实验实验】用玻璃棒蘸浓氨水，与蘸有浓盐酸用玻璃棒蘸浓氨水，与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近，有何现象？为什么？的玻璃棒靠近，有何现象？为什么？NH3+HNO3=NH4NO3（
7、白烟）（白烟）2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4（无白烟）（无白烟）铵盐都易溶于水铵盐都易溶于水铵盐受热易分解铵盐受热易分解NH4Cl =NH3 +HCl NH4HCO3 =NH3+CO2+H2O 一切铵盐的共同性质，实验室可利用这个性质一切铵盐的共同性质，实验室可利用这个性质来检验来检验NHNH4 4的存在。的存在。铵盐与碱反应铵盐与碱反应（NH4)2SO4 +2NaOH =2NH3+Na2SO4+2H2O实质：实质：NH4+OH-=NH3 +H2O4NH4NH3 3+5O+5O2 2 =4NO+6H=4NO+6H2 2O O催化剂催化剂(3)NH(3)NH3 3的还原性的还原性-3-
8、3氨的用途氨的用途制氮肥制氮肥铵盐铵盐制硝酸制硝酸纯碱纯碱有机合成有机合成工业原料工业原料致冷剂致冷剂氨的用途氨的用途（3 3）装置：）装置：固固+固加热型固加热型（4 4）收集：）收集：向下排空气法向下排空气法（5 5）验满：）验满：湿润的红色石蕊试纸变蓝；湿润的红色石蕊试纸变蓝；(常见唯一的碱性气体常见唯一的碱性气体)(与氧气的制取装置相同与氧气的制取装置相同)（6 6）尾气吸收：）尾气吸收：稀硫酸溶液稀硫酸溶液（1 1）药品：）药品：氯化铵晶体、消石灰固体氯化铵晶体、消石灰固体（2 2）原理：）原理：2NH2NH4 4Cl+Ca(OH)Cl+Ca(OH)2 2=CaCl=CaCl2 2+
9、2H+2H2 2O+2NHO+2NH3 32.2.氨的实验室制法氨的实验室制法 棉花的作用：棉花的作用：防止空气对流，提高集气的速度和纯度。防止空气对流，提高集气的速度和纯度。干燥氨气的常用试剂：干燥氨气的常用试剂：CaOCaO、碱石灰等碱性干燥剂碱石灰等碱性干燥剂注意：无水注意：无水CaClCaCl2 2不能干燥不能干燥NHNH3 3（形成形成CaClCaCl2 2 8NH8NH3 3)实验室中还可以用哪些方法快速制氨气：实验室中还可以用哪些方法快速制氨气：加热浓氨水法加热浓氨水法浓氨水加生石灰法浓氨水加生石灰法（生石灰吸水、溶解时放热）（生石灰吸水、溶解时放热）NaOHNaOH和和CaOC
10、aO的混合物的混合物CaO浓氨水浓氨水 氨是制硝酸的重要氨是制硝酸的重要原料，原料，如果以氨气、空如果以氨气、空气、水为原料，如何实气、水为原料，如何实现由氨到硝酸的转化？现由氨到硝酸的转化？二、硫酸和硝酸的氧化性二、硫酸和硝酸的氧化性思考与交流思考与交流 P100稀硫酸具有酸的通性，是二元强酸稀硫酸具有酸的通性，是二元强酸酸的通性：酸的通性：1 1）与指示剂作用）与指示剂作用2 2）与活泼金属反应）与活泼金属反应3 3）与碱性氧化物反应）与碱性氧化物反应4 4）与碱反应）与碱反应5 5）与某些盐反应）与某些盐反应浓硫酸浓硫酸浓浓H2SO4的物理性质的物理性质A.色态：无色、粘稠的油状液体色态
11、：无色、粘稠的油状液体B.沸点：约沸点：约338难挥发酸（高沸点酸）难挥发酸（高沸点酸）C.密度：密度：1.84g/cm3高密度酸高密度酸D.溶解性：跟水任意比互溶，溶解放出大量热。溶解性：跟水任意比互溶，溶解放出大量热。思考思考 浓硫酸应如何稀释？浓硫酸应如何稀释？用于制易挥发用于制易挥发酸，如盐酸。酸，如盐酸。浓浓H H2 2SOSO4 4的特性的特性吸水性吸水性浓硫酸能够吸收现成的由水分子组成的水浓硫酸能够吸收现成的由水分子组成的水物质本身含水。物质本身含水。应用：做干燥剂应用：做干燥剂不能干燥不能干燥碱性气体：碱性气体：NHNH3 3还原性气体：还原性气体：H H2 2S S脱水性脱水
12、性（蔗糖炭化实验）（蔗糖炭化实验）将有机物中将有机物中H、O原子按原子按2：1的比例脱的比例脱去去物质本身不含水物质本身不含水强氧化性强氧化性A.与金属单质反应与金属单质反应(实验实验4-9)a)加热时，绝大多数金属（加热时，绝大多数金属（At、Pt除外）除外）能被浓硫酸氧化。能被浓硫酸氧化。Cu2H2SO4（浓）（浓）=CuSO4SO22H2O浓硫酸表现强氧化性、酸性浓硫酸表现强氧化性、酸性b)在常温下，使铝、铁等金属钝化。在常温下，使铝、铁等金属钝化。钝化是因为形成了致密、坚固的氧化物薄膜，钝化是因为形成了致密、坚固的氧化物薄膜，应用：常温下，用应用：常温下，用Fe、Al制容器来盛装浓硫酸
13、。制容器来盛装浓硫酸。B.与非金属单质反应与非金属单质反应 2H2SO4(浓浓)+C =2H2O+2SO2+CO2 硫酸的用途硫酸的用途浓硝酸浓硝酸物理性质：物理性质：无色，易挥发、有无色，易挥发、有刺激性气味的液体，能以任意刺激性气味的液体，能以任意比溶于水，含比溶于水，含HNO3 98%的硝的硝酸酸发烟硝酸发烟硝酸不稳定性：不稳定性：4HNO3 O2+2H2O+4NO2或或光照光照密封于棕色瓶中密封于棕色瓶中,并放在阴暗处！并放在阴暗处！保存：保存：久置浓硝酸为什么呈黄色？久置浓硝酸为什么呈黄色？久置硝酸分解产生的久置硝酸分解产生的NONO2 2溶于溶液中溶于溶液中,使得溶液变黄！使得溶液变黄！强氧化性强氧化性稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性Cu+4HNO3(浓浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O与金属（除与金属（除AuAu、PtPt外）反应外）反应:Cu+4H+2NO3 Cu2+2NO2 +2H2OHNO3的作用：的作用：酸性、氧化性酸性、氧化性3Cu+8HNO3(稀稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2OC+4HNO3 2H2O+4NO2+CO2与非金属反应与非金属反应硝酸的用途硝酸的用途是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂。在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。