441 氨 硫酸 硝酸 教案 人教必修1.docx
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441氨硫酸硝酸教案人教必修1
教案
课题:
第四章第一节氨硫酸硝酸
(一)------氨
授课班级
课时
教
学
目
的
知识
与
技能
1、通过观察与实验了解氨气的物理性质;认识氨气、铵盐的化学性质,学会氨气的实验室制取、收集、检验的方法。
2、知道铵根离子的检验方法
3、认识氨在生产中的应用
过程
与
方法
通过对氮及其化合物的归纳与比较,培养学生归纳整合的能力。
情感
态度
价值观
1、通过氮肥能提高粮食产量解决饥饿问题,让学生感悟化学和技术对社会发展的巨大贡献。
2、通过对氮的循环的学习树立学生认识人与自然的和谐发展的意识。
重点
氨的化学性质和制取
难点
氨气的还原性
知
识
结
构
与
板
书
设
计
合成氨工业:
N2+3H2
2NH3
第四章第一节氨硫酸硝酸
一、氨(ammonia)
(一)氨的物理性质
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
(二)氨的化学性质
1、与H2O反应
NH3+H2O
NH3·H2O
NH4++OH―
NH3·H2O
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)
2NH3+H2SO4==(NH4)2SO4 (吸收NH3的方法)
NH3+H2O+CO2==NH4HCO3 (俗称碳铵)
3、氨的催化氧化:
4NH3+5O2
4NO+6H2O
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
(三)铵盐
1、物理性质:
易溶于水无色晶体。
2、化学性质
(1)铵盐受热易分解
NH4HCO3==NH3↑+H2O+CO2↑
NH4Cl
NH3↑+HCl↑
(NH4)2SO4
2NH3↑+H2SO4
5NH4NO3
2HNO3+4N2↑+9H2O
NH4NO3===N2O↑+2H2O(撞击或加热)
2NH4NO3===2N2↑+O2↑+4H2O(加热到500℃)
(2)与碱反应
(NH4)2SO4+2NaOH
Na2SO4+2NH3↑+2H2O
(3)NH4+的检验
原理:
NH4++OH―
NH3↑+H2O
现象:
有刺激性气味气体产生,能使红色石蕊试纸变蓝。
(四)实验室制NH3
1、实验原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
2、干燥剂:
碱石灰
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
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[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。
[投影]
氮的固定(fixationofnitrogen):
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(ammonia)
(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
[思考与交流]
(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·H2O
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(ammoniawater)
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
现象:
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。
现象:
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
现象:
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
5、喷泉实验是一种常见的自然现象,其产生原因是存在压强差。
试根据下图,回答下列问题:
(1)在图A的烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。
下列组合中不可能形成喷泉的是()。
A.HCl和H2OB.NH3和H2O
C.NH3和汽油D.CO2和NaOH溶液
(2)在图B的锥形瓶中,分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是()
A.Cu与稀盐酸B.NaHCO3与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸D.NH4HCO3与稀盐酸
(3)在图B的锥形瓶外放一水槽,锥形瓶中加入酒精,水槽中加入冷水后,再加入足量的下列物质,结果也产生了喷泉。
水槽中加入的物质不可能是
A.浓硫酸B.生石灰C.硝酸铵D.烧碱
这种方法产生喷泉的原理是______________________________________。
(4)比较图A和图B两套装置,以产生喷泉的原理来分析,图A是_______上部烧瓶内压强;图B是_______下部锥形瓶的压强(填“增大”或“减小”)。
城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述________(填图A或图B)装置的原理相似。
(5)如果只提供如图C的装置,引发喷泉的方法是________。
6、请回答有关下列五种气体:
H2、O2、NO、NH3、NO2的问题。
I.
(1)与制取O2的发生装置相同的是;只能用一种方法收集的是
(2)以上气体制备反应中,有一反应在原理上与其它反应都不能归为同一类型,请写出实验室制取该气体的方程式
II.用右图装置进行喷泉实验(图中夹持装置均
已略去)。
(1)若用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已
装满干燥的氨气,引发水上喷的操作是
该实验的原理是
(2)若用图2的装置,请举一例说明引发喷泉的方法。
III:
若用同一烧瓶分别充满如下气体:
①HCl②NH3
③NO2进行喷泉实验,实验后烧瓶内溶液液面的高度关系为
(用序号和“>,<或=”表示,下同),所得溶液物质的量浓度大小关系为。
教学回顾: