第四节 氨 硫酸 硝酸1Word文件下载.docx

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氨气的还原性

教学过程

教学步骤、内容

教学建议

［引言］我们知道，“氮是生命元素”，氮是蛋白质的重要成份，动植物生长需要吸收含氮的养料，一般植物不能直接摄取空气中的游离态氮，只能吸收两种形式的化合态氮，一种是氨和铵盐，一种是硝酸盐。

但我们自然界中氮主要以什么样的形式存在呢？

［投影］

［讲］我们知道，自然界中氮主要以游离态的形式存在，但植物只能吸收化合态的氮，因此，我们要想办法将游离态的氮转化成化合态的氮，这种的方法叫氮的固定。

氮的固定：

将游离的氮（N2）转变为氮的化合物的过程

［讲］合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，德国化学家哈伯因为合成氨巨大贡献，获1918年诺贝尔化学奖。

直至今天，化学工业上仍旧采用氢气和氮气直接合成氨

［板书］合成氨工业：

N2+3H2

2NH3

［讲］合成氨工业解决了地球上因粮食不足而导致饥饿和死亡问题，这是化学和技术对社会发展与进步做出巨大的贡献。

但科学是一把双刃剑，当年哈伯并没有将NH3为人类造福，而是被德国纳粹所利用，制造了危害性非常大的毒气弹。

那么，NH3究竟有哪些性质呢？

本节课我们来学习NH3和铵盐的一些知识。

［板书］第四章第一节氨硫酸硝酸

一、氨

（一）氨的物理性质

［讲］新闻阅读：

据中国新闻网报道:

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……

［思考与交流］

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？

［讲］由这段新闻，我们可以推测氨气有什么物理性质呢？

［板书］

1、无色,有特殊刺激性气味的气体，密度比空气小。

2、氨水密度比水小

3、极易液化,液氨汽化时要吸收大量热

4、极易溶于水

［讲］NH3有刺激性气味，对人有刺激性作用，因此NH3有毒。

密度比空气小，可用向下排空气法收集NH3。

因为氨气易液化，所以氨气常用作致冷剂。

氨气极易溶于水，1体积水能吸收700体积氨气。

因此可以设计喷泉实验。

［实验探究］喷泉实验

［讲］喷泉是一种宏观的液体喷涌现象，既有天然的，也有人为的，现在以NH3的喷泉实验为例，说明喷泉实验的相关问题。

演示实验，可让学生动手参与

［投影］喷泉实验

（1）实验操作：

如图所示，由于NH3极易溶于水，先打开止水夹，挤压胶状滴管，少量的H2O既可溶解大量的NH3（1：

700），使烧瓶内气体的压强迅速减小。

外界大气压，将烧杯中的H2O压入上面的烧瓶，形成美丽的喷泉。

［讲］计算表明，当气体在水中的溶解度大于17时，该气体既能形成喷泉实验，故NH3、HCl、HBr、HI、SO2等气体均能溶于水产生喷泉现象。

［问］请同学们根据刚才的操作描述一下实验现象？

形成红色喷泉

［问］为什么原来的无色的酚酞溶液进入烧瓶后就会变红呢？

这说明NH3溶于水后还与水发生反应，得到的溶液显碱性，酚酞遇碱显红色

［投影］

（2）实验原理：

两个容器通过连接管组成连通器，装有液体的容器压强远大于另一个容器的压强（即产生较大的压强差），就会产生喷泉

（1）氨为什么会形成喷泉？

氨极易溶于水，使烧瓶内外形成较大的压差；

（2）实验成败的关键是什么？

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。

［讲］CO2、H2S、NO2、Cl2等在H2O中溶解度不大的气体不能形成喷泉，但若将H2O改成NaOH溶液呢能否出现喷泉实验呢？

这些气体在碱性溶液中的溶解度显著增大，从而形成喷泉。

此外，若改变喷泉实验装置，也可使某些本来不能形成喷泉的气体形成喷泉实验。

因此，要以形成喷泉的条件来认识形成喷泉的本质，具体的设计方案同学们现在可以思考，我们可以在探究性实验课上亲自操作去验证我们的设计。

［投影］例1、用充满VLNH3的烧瓶作喷泉实验，若H2O充满整个烧瓶，则溶液的物质的量浓度为多少？

解：

n（NH3）==V/22.4

c（NH3）==n（NH3）/V==1/22.4==0.045mol/L

［讲］用NH3或HCl做喷泉实验，若混有不与该气体反应的气体，如空气、氧气、氮气等，则不论混合气体比例如何，水是否充满烧瓶，标准状况下其溶液浓度均为1/22.4mol/L

［问］刚才我们做的喷泉实验，滴有酚酞的水喷上去以后变成了红色，这说明什么问题？

氨气溶于水后生成的溶液显碱性

［讲］NH3不仅极易溶于水，且溶于水后的部分NH3与水发生了反应。

［板书］

（二）氨的化学性质

1、与H2O反应

［讲］NH3溶于H2O后，大部分与H2O结合形成一水合氨NH3·

H2O是弱碱，可部分电离成NH4＋和OH―，而使溶液显碱性，而NH3·

H2O不稳定，受热极易生成NH3和H2O

［板书］NH3+H2O

NH3·

H2O　

NH4＋＋OH―　

NH3·

NH3↑+H2O

［讲］NH3是中学化学中惟一能使红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此法检验NH3

［问］氨水呈碱性，其密度比H2O小，且浓度越大密度越小，那么，氨水中有哪些粒子？

与液氨有哪些区别？

［投影小结］

液氨

氨水

物质分类

纯净物（非电解质）

混合物

粒子种类

NH3

NH3、NH3·

H2O、H2O

NH4＋、OH―、极少量的H＋　

性质

不具有碱性，有还原性

有碱的通性

［问］氨水易挥发，又有腐蚀性，那么氨水应如何保存呢？

［讲］贮存于玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛内或内涂沥青的铁桶。

［过］NH3作为一种碱性气体，它还能与酸性的HCl气体反应

［板书］2、与酸反应

［演示实验］用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里沾一下，然后将这两根玻璃棒接近。

现象：

两棒接近时，产生较多的白烟。

［讲］此白烟就是NH3与HCl化合而生成的微小的NH4Cl晶体，由此也可知道，NH3与酸的反应的实质是NH3与H＋结合而生成NH4＋的过程。

［板书］NH3＋HCl＝＝NH4Cl　（产生白烟，可用于检验NH3）

［讲］通过NH3和HCl反应生成NH4Cl可知，NH3与酸反应的产物应是对应的铵盐，下边请同学们写出NH3与HNO3、H2SO4的反应化学方程式，并预测可能会出现的实验现象。

学生练习

［讲］NH3与易挥发性酸可生成白烟，与难挥发性酸也同样可以反应。

［板书］NH3＋HNO3＝＝NH4NO3　（白烟）

2NH3＋H2SO4＝＝（NH4）2SO4　（吸收NH3的方法）

NH3＋H2O＋CO2＝＝NH4HCO3　（俗称碳铵）

［讲］前边所讨论的NH3的性质涉及的反应都是非氧化还原反应，那么－3价的N能否发生化合价的变化呢？

在什么情况下可以改变呢？

变化时NH3表现出氧化性还是还原性呢？

NH3中N为最低价，应具有还原性，需提供氧化剂。

［投影视频］氨的催化氧化

［板书］3、氨的催化氧化

4NH3+5O2

4NO+6H2O

［讲］这一反应又叫氨的催化氧化（接触氧化），是工业上制HNO3的关键一步，用双线桥表示电子转移。

［讲］NH3除了能被氧气催化氧化，在没有催化剂的条件下，NH3也能被一些氧化剂氧化，对应的产物的N2

［投影视频］1、NH3还原氧化铜的实验

2、氨气在纯氧中点燃

3、氨气与氯气的反应

［板书］4、氨气的还原性

（1）NH3还原氧化铜：

2NH3+3CuO

3Cu+N2+3H2O

（2）与纯氧的反应：

4NH3+3O2（纯）

2N2+6H2O

（3）与氯气的反应：

若NH3不足，则2NH3+3Cl2==6HCl+N2

若NH3充足，则8NH3+3Cl2==6NH4Cl+N2

［讲］若用浓氨水检验氯气管道是否泄露。

［过］请大家阅读一段资料：

［投影］NH4HCO3是常用的氮肥，俗称碳铵，有一农民看到买回的碳铵袋子有些脏，于是蘸水擦了擦，回去以后发现化肥有些发潮，于是将它放到太阳底下晒，晒过以后，觉得肥料好像变少了。

由上述材料你知道铵盐有什么性质？

由此得出，这种化肥在储存、运输时应该注意什么？

［讲］像NH4Cl、NH4HCO3这样由NH4＋和酸根离子构成的化合物叫铵盐，这就是下面咱们要学习的内容。

［板书］（三）铵盐

［讲］由以上这段阅读材料，你能推测出铵盐具有什么样的性质呢？

易溶于水，受热易分解。

［板书］1、物理性质：

易溶于水无色晶体。

［讲］刚刚我们在展示铵盐样品的时候，闻到了NH3的气味，那么NH3是如何产生的？

［问］到底是NH4HCO3挥发产生还是分解产生呢？

挥发和分解有何区别？

是分解产生的，挥发是物理变化，分解是化学变化

［过］NH4HCO3在常温下就能分解产生NH3，说明NH4HCO3很不稳定。

那么，其他铵盐是否也易分解呢？

下面，我们来做一下NH4Cl分解实验。

［演示实验］用试管加热少许NH4Cl晶体

加热后不久，试管上端的试管壁上有白色固体物质生成。

［问］试管壁上附着的固体又可能是什么呢？

如何形成？

［讲］此固体还是NH4Cl晶体，因为在加热时，NH4Cl会分解生成NH3和HCl，当两种气体上升到温度较低的地方又重新组合，生成了NH4Cl晶体。

［板书］2、化学性质

（1）铵盐受热易分解

NH4HCO3==NH3↑+H2O+CO2↑

NH4Cl

NH3↑+HCl↑

［讲］非氧化性、易挥发的酸组成的铵盐，加热分解生成NH3和相应的酸或其分解产物。

［讲］对于高沸点、难挥发性的酸组成的铵盐在加热时，只有NH3逸出，而酸保留下来。

［板书］（NH4）2SO4

2NH3↑+H2SO4

［讲］但对于一些易挥发性但氧化性的酸的铵盐分解时发生氧化还原反应，其产物随温度高低而异，

［板书］5NH4NO3

2HNO3+4N2↑+9H2O

NH4NO3===N2O↑+2H2O（撞击或加热）

2NH4NO3===2N2↑+O2↑+4H2O（加热到500℃）

［思考与交流］若NaCl晶体中混合NH4Cl，可如何除去？

加热法。

［演示实验］在试管中加入少量（NH4）2SO4溶液和NaOH溶液，加热。

加热后，溶液中有气泡生成，可闻到刺激性气味，湿润的红色石蕊试纸变蓝。

［问］上述实验说明了铵盐可能具有什么样的性质呢？

［板书］

（2）与碱反应

（NH4）2SO4+2NaOH

Na2SO4+2NH3↑+2H2O　

［讲］铵盐与碱反应的实质是NH4＋与OH―反应生成NH3·

H2O，而NH3·

H2O不稳定，在受热或浓溶液反应的情况下，就写成NH3和H2O的形式，而稀溶液反应就写成NH3·

H2O的形式。

［讲］铵盐作氮肥时，不能与碱性物质混用，也正是利用这一性质来检验NH4＋的存在，当然也是实验室制取NH3的原理。

［板书］（3）NH4＋的检验

原理：

NH4＋＋OH―

NH3↑＋H2O

有刺激性气味气体产生，能使红色石蕊试纸变蓝。

［学生自主实验］实验室制NH3　

边协助学生操作，边引导学生总结　

［板书］（四）实验室制NH3　

1、实验原理：

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2+2NH3↑+2H2O

［讲］反应是离子反应，但此反应为非水溶液中进行，因而写不出离子反应方程式。

所用铵盐不能用NH4NO3和NH4HCO3，因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性分解反应，发生危险，而NH4HCO3受热易分解产生O2，使生成的NH3中混有较多杂质。

另外选用消石灰Ca（OH）2，不能用NaOH和KOH代替，其主要原因是：

NaOH、KOH具有易湿性，易结块，不利于产生NH3。

NaOH、KOH在高温下能腐蚀玻璃管。

除了用NH4Cl和消石灰固体共热易NH3外，还可以在常温下用浓氨水与固体烧碱或生石灰混合快速制取NH3。

［讲］实验装置如图，与O2的制备装置相似。

是典型的固体与固体热反应制备气体的装置。

那么，作为一种典型的碱性气体，可以用什么来干燥氨气呢？

［板书］2、干燥剂：

碱石灰

［讲］不能选用浓硫酸、硅胶等酸性干燥剂，是因为酸碱反应，而不能选用CaCl2，是因为CaCl2与NH3反应生成CaCl2·

8NH3　

［板书］3、收集方法：

向下排空气法

4、检验：

（1）湿润的红色石蕊试纸――变蓝　

（2）沾有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口------白烟

5、棉花团的作用：

防止试管内的NH3与管外空气形成对流

［视频］NH3的工业用途

［讲］最后，请同学们小结一下NH3的用途。

［自我评价］

1、为了简单地制取干燥的NH3，下列说法中适合的是（C）

A、N2+3H2

2NH3用NaOH进行干燥

B、加热NH4HCO3，气体用P2O5干燥

C、加热浓氨水，气体用碱石灰干燥

D、Mg3N2+6H2O==3Mg（OH）2+2NH3↑用CaCl2干燥

2、有关氨气的实验较多，下面对这些实验的实验原理的分析中，正确的是

A．氨气极易溶解于水的性质可以解释氨气的喷泉实验

B．氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验

C．铵盐的水溶性大是实验室中用NH4Cl和Ca（OH）2的混合物制取氨气的原因

D．NH3·

H2O的热不稳定性可以解释实验室中用加热氨水的方法制取氨气

3、对于氨水的组成的叙述正确的是（）

A．只含有氨分子和水分子

B．只含有一水合氨分子和水分子

C．只含有氨分子、水分子和一水合氨分子

D．含有氨分子、水分子、一水合氨分子、铵根离子和氢氧根离子

4、检验氨气可选用（　　）

　　A．湿润的蓝色石蕊试纸　　　　　B．干燥的红色石蕊试纸

C．干燥的蓝色石蕊试纸　　　　　D．湿润的红色石蕊试纸

知

识

结

构

板

书

设

计

合成氨工业：

第四章第一节氨硫酸硝酸

（二）氨的化学性质

NH3+H2O

2、与酸反应

NH3＋HCl＝＝NH4Cl　（产生白烟，可用于检验NH3）

NH3＋HNO3＝＝NH4NO3　（白烟）

3、氨的催化氧化：

4NO+6H2O

4、氨气的还原性

（三）铵盐

1、物理性质：

2、化学性质

（NH4）2SO4

5NH4NO3

（2）与碱反应

（3）NH4＋的检验

（四）实验室制NH3　

2、干燥剂：

3、收集方法：

教学反思：

感谢您的阅读，祝您生活愉快。