化学肥料中的主角.ppt

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1、5.4 化学肥料中的主角,5.4 化学肥料的主角,氮氮肥：铵态氮肥(NH4+)(NH4)2SO4 硫铵 硝态氮肥(NO3-)KNO3 有机氮肥（NH2)2CO 尿素磷磷肥钾钾肥,化学肥料三要素：N P K,键能比较,946KJ/mol,247KJ/mol,493KJ/mol,一、N21.氮分子的结构,破坏氮分子中氮原子之间的共价键需要很大的能量，所以氮分子的结构很稳定。,一、N2,2.物理性质：无色、无味的气体比空气轻难溶于水沸点-195.8，熔点-209.8,一、N2,3.氮气的化学性质：a 氮气不活泼，N原子很活泼b 固氮：定义：把大气中游离态的氮气转化成氮的化合物的过程称为氮的固定。（1

2、）生物固氮：豆科植物根瘤菌（2）大气固氮：（3）人工固氮：哈伯法合成氨,一、N2,3.氮气的化学性质：C 和金属反应：比较：等物质的量的镁分别在足量的O2、空气、CO2中反映，生成的固体质量有多到少：,一、N2,4.氮气的用途：,a、利用氮气的稳定性：,（1）作保护气；（2）充填灯泡；（3）水果保鲜，贮存粮食；（4）保存重要档案，防止霉蛀；,b、利用氮气的沸点很低：,（1）深度冷冻保存物质；（作冷冻剂）（2）某些材料在液氮的处理下，获得超导性能；,c、利用化学性质：,工业上合成氨；制造硝酸等。,5.工业制取N2,a.原料:,空气,b.方法:,c.原理:,（78%N2，21%O2）,先液化空气,

3、后蒸发，先逸出N2,N2的沸点低,先逸出。,二、氮的氧化物,氮氧化合物的通式可以表达为NxOy,氮氧化合物能破坏臭氧层，引起光化学烟雾等环境污染事件。,1、一氧化二氮 N2O,无色甜味气味,与水作用：溶解但不反应,稳定性：不太稳定,制法,3e,2、一氧化氮(NO),无色气体 不溶于水,极易被氧气氧化,无色,红棕色,不与酸、碱反应，常温迅速与O2化合,4e,遇空气由无色立即转变为红棕色用于鉴别NO,碱性条件：,e,氧化反应,3,2,),尾气吸收,铂丝网,工业制备：,无色,实验室制备：,6e,20e,只能用排水法收集NO,3、三氧化二氮 N2O3,红棕色气体 不稳定,亚硝酐,e,制备：,4、二氧化

4、氮(NO2),性质：,有毒，有特殊气味的红棕色气体,无色,红棕色,e,用碱液吸收,溶于水,2,),实验室制法,铜与浓硝酸反应,5.用碱吸收氮氧化合物,实验室可以用NaOH溶液来吸收氮氧化合物,2NO2+2NaOHNaNO3+NaNO2+H2O,NO2+NO+2NaOH2NaNO2+H2O,现有8mLNO，若用水吸收，则至少需要通入O2 _mL；若改用NaOH溶液吸收，则至少需要通入O2 _mL，,三、氨气,1.氨气分子的电子式和结构式：,电子式：,结构式：,氨分子的空间结构：,2、氨的物理性质：,(1)存在：自然界中的氨主要由动植物体内的蛋 白质腐败产生的。,(2)物理性质：,（1）无色、有刺

5、激性气味的气体；,（3）密度比空气小，标准状况下密度0.771g/L；,（4）氨极易液化。,常作制冷剂。,可做喷泉实验,（2）极易溶于水；（1体积水中能溶解约700体积的氨气）氨气溶于水后形成氨水；,氨气的喷泉实验,3、氨的化学性质：,（1）氨与水的反应：,问题：氨水中含有哪几种微粒？,分子：离子：,说明：一水合氨很不稳定，受热易分解。,很重要！,（2）氨与酸的反应：,【课堂实验】浓氨水和浓盐酸接近，观察现象。,结论：氨与酸溶液反应，生成铵盐。,flash1,flash2,（3）氨与氧气的反应：（氨的催化氧化）,实验：,工业上制硝酸的基础。,(2),烧瓶内出现红棕色气体,NO,+,O2,NO2

6、,2,2,（无）,(红棕色),(3),烧杯中的紫色石蕊变红,NO2,+,H2O,HNO3,+,NO,3,2,(酸性),56,57,(1),停止加热,催化剂仍保持红热,(放热反应),【实验2】,催化剂保持红热,红棕色气体,试液变红,(3)与O2的反应,（氨的催化氧化，工业制硝酸的基础）,a、Pt保持红热,【实验现象】,b、出现红棕色气体,c、出现酸雾和白烟,2NO+O 22NO2,3NO 2+H2O 2HNO 3+NO,反应放热,(4)与非金属的反应,4 氨的实验室制法,1 反应原理,铵盐不使用NH4NO3、NH4HCO3碱不使用NaOH，腐蚀玻璃试管,2 反应装置,3 收集方法,4 检验方法,

7、5 干燥,6 尾气处理,向下排空气法,a 湿润的红色石蕊试纸放在试管口，试纸变蓝色b 蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口，有白烟,碱石灰(CaO+NaOH)、生石灰、NaOH固体不能使用无水CaCl2【CaCl2 8NH3】、H2SO4、P2O5,7 其他制法,a 浓氨水加热,浓氨水,加入生石灰,b 无需加热,加入NaOH,加入碱石灰,浓氨水,5、氨的用途：,（1）制冷剂因为氨极易液化。,（2）是重要的化工原料因为氨能与许多物质反应。,H2O,催化剂,NO2,NO,3.氨气是工业制HNO3的基础,（1）,4,NH3,+,O2,5,4,NO,+,6,（2）,2,NO,+,O2,2,（3）,3,NO2,

8、+,H2O,2,HNO3,+,循环操作,充分利用原料,优点：,环保；,（4）工业制HNO3的三步是连续反应,且循环操作,NH3：HNO3,1：1,关系比,可直接使用,三 氨气(NH3、氮的气态氢化物),1分子结构,空间构型：,三角锥形，107018极性键,电子式,结构式,小结,一、氨分子的电子式和结构式：,二、氨的物理性质：,极易溶于水；,氨易液化。,三、氨的化学性质：,1、氨与水的反应：,2、氨与酸的反应：,结论：氨与酸溶液反应，生成铵盐。,3、氨与氧气的反应：（氨的催化氧化）,四、氨的用途：,（1）制冷剂,（2）是重要的化工原料,三、铵 盐,1、铵盐都是晶体，能溶于水。（物理性质）,2、铵

9、盐的化学性质：,（1）铵盐的热分解：,实验,碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘；氯化铵受热分解生成的气体遇冷仍变成氯化铵，这两种现象的本质是否相同？为什么？,？思考,（2）铵盐与碱的反应：,实验,利用铵盐的这个性质常用来制取氨气和检验铵根离子的存在。,应用一：如何检验NH4？,加入NaOH溶液并加热，产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，则说明含有NH4？,不加热可以吗？,应用二：氨气的实验室制法,碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘；氯化铵受热分解生成的气体遇冷仍变成氯化铵，这两种现象的本质是否相同？为什么？,？思考,思考,在农村，为了识别化肥中的铵态氮肥（铵盐），常用白色化肥和熟石灰混合

10、，闻一下气味，有刺激性气味的，可推知是铵态氮肥。这种简便的测试方法，是应用了铵盐的什么性质？,实验,受热易分解放出NH3(化性)与碱反应放出NH3(化性),1 铵态氮肥的使用与保存,不可与碱性物质共用草木灰K2CO3、消石灰、生石灰,各种铵盐都能溶于水(物性),利于植物吸收,保存于阴凉处,氮 肥,2 尿素,白色晶体，含氮量最高的固体氮肥（47%）。,要了解,1.纯HNO3是 色、易,有 气味,五、硝酸(一)、物理性质,2.能与水任意比互溶.,3.纯HNO3的沸点是83,密度为1.5027g/cm3,常用浓硝酸质量分数为69.,挥发,刺激性,无,的液体.,质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”

11、。,(二)、化学性质,2、硝酸的不稳定性：,久置浓硝酸为什么呈黄色？,久置硝酸分解产生的NO2溶于溶液中,使得溶液变黄！,硝酸应如何保存？,密封于棕色瓶中,并放在阴暗处！,1、硝酸具有酸的通性:,一般而言，硝酸越浓，越不稳定。,由于HNO3中得N处在最高价，故硝酸具有较强的得电子能力,二、化学性质,1、酸的通性:,2、不稳定性：,3、强氧化性,稀硝酸和浓硝酸都有强氧化性,硝酸能与大部分金属反应:,反应,0,+2,+5,+5,+4,1,2,+H2O,Cu(NO3)2,+NO2,硝酸能与大部分金属反应:,反应,1.HNO3的作用？,2.离子方程式?,n(氧化剂):n(酸)=1:1,Cu+4HNO3

12、(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,硝酸能与大部分金属反应:,现象,溶液变蓝,有红棕色的气体产生,反应,铜片溶解,常温下反应剧烈,硝酸能与大部分金属反应:,反应,Cu(NO3)2,+NO,+H2O,硝酸能与大部分金属反应:,反应,现象,溶液变蓝,有无色的气体产生,铜片溶解,硝酸能与大部分金属反应:,无色气体红棕色 2NO+O2=2NO2,反应,注意:硝酸几乎与所有的金属反应,但都不能放出H2!?,这是因为硝酸在与金属反应时,主要是HNO3中的+5价的氮得到电子.而不是H+得到电子!,硝酸能与大部分金属反应:,反应,Al、Fe等在浓硝酸中发生钝化现象,硝酸几乎能与所有的金属发生氧化还原反

13、应除金、铂之外.但,反应,硝酸能与大部分金属反应:,Al、Fe等在浓硝酸中发生钝化现象,.硝酸能与许多非金属反应:,硝酸具有强氧化性，所以Fe2+、S2-、I-、SO32-等一些还原性的物质不能与硝酸共存！,NO3-很稳定，在中性和碱性溶液中几乎与所有的离子能共存，但在酸性溶液中,NO3-/H+具有了强氧化性，与Fe2+、SO32-等不能共存!,例:Fe(NO3)2能在溶液中稳定存在,但如果在 溶液中加入盐酸,溶液将由浅绿色变为棕 黄色.这说明Fe2+被NO3-/H+氧化成了Fe3+.,二、化学性质,1、硝酸具有酸的通性:,2、硝酸的不稳定性：,3、硝酸的强氧化性,.硝酸能与大部分金属反应,.

14、硝酸能与许多非金属反应,应立即用大量的水冲洗，再用小苏打或肥皂洗涤.,万一不慎将浓硝酸弄到皮肤上，应如何处理?,.NO3-/H+也有强氧化性,硝酸的用途,硝酸是一种重要的化工原料，它可以制造染料、炸药、硝酸盐，还可以做塑料等。在实验室里，硝酸是一种重要的化学试剂。,练习,1.纯HNO3是无色、易挥发,有刺激性气味 的液体.,物理性质,2.能与水任意比互溶.,3.纯HNO3的沸点是83,密度为1.5027g/cm3,常用浓硝酸质量分数为69.,质量分数为98%以上的硝酸为发烟硝酸。,总结1,化学性质,1、硝酸具有酸的通性:,2、硝酸的不稳定性：,3、硝酸的强氧化性,.硝酸能与大部分金属反应,.硝

15、酸能与许多非金属反应,总结2,.NO3-/H+也有强氧化性,硝酸与金属反应的规律,(1)Fe、Al、等金属和稀HNO3能反应，但在冷的 浓HNO3中钝化。(2)金属与硝酸反应时金属被氧化成相应的硝 酸盐，浓HNO3的还原产物一般是NO2，稀HNO3还原产物一般是NO。(3)浓HNO3不能氧化金和铂，但1体积浓HNO3 和3体积浓HCl组成的王水却能溶解金和铂。,总结3,1.硝酸能使紫色的石蕊试液变红 2.硝酸能与某些金属氧化物起反应 2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O 3.硝酸能与某些盐起反应 2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O 4.硝酸能与碱起反应 HNO3+

16、NaOH=NaNO3+H2O,酸的通性,发烟硝酸,为什么?,硝酸虽具有强氧化性,但不能氧化金、铂。但金、铂能被王水氧化,王水是浓HNO3和浓HCl按1:3的体积比混合成的氧化性更强的溶液.,王水,有的金属如铝、铁等在冷的浓硝酸或浓硫酸中会发生钝化现象,这是因为浓硝酸和浓硫酸把它们的表面氧化成一层致密的氧化物薄膜,阻止了反应的进一步进行.钝化使金属的化学活动性大大降低，耐腐蚀性大大增强.因此在常温下可以用铝槽车装运浓硝酸和浓硫酸.,钝 化,浓、稀HNO3分别与Cu反应，为何 不同？还原产物不同是因为硝酸浓度和性质不同所致。硝酸被铜还原时,首先生成亚硝酸,而亚硝酸不稳定,分解成NO 2和NO：2H

17、NO2=NO2+NO+H2O 因浓HNO3氧化性强，NO 被浓HNO3氧化成NO2：NO+2HNO3（浓）=3NO2+H2O 而稀HNO3氧化性相对弱些,不能将NO氧化.同时NO2和NO在水中存在：3NO2+H 2O=2HNO3+NO故:浓HNO3的产物主要是NO2;硝酸稀的产物主要是NO。,产物,随堂测试,1.硝酸应如何贮存？,2解释为什么实验室制H2可用稀盐酸或稀硫酸，而不能用稀的硝酸？,答:应放于棕色瓶中,储存于阴暗处.,答:因为硝酸不论浓稀都具有强氧化性。用金属与硝酸反应时,H+不能得到电子，只能是HNO3中的N得到电子，故不能得到氢气！,随堂测试,3.如何洗净一支内壁镀银的试管？,答

18、:用稀硝酸洗涤,课堂练习,3.填空,酸的通性,不稳定性,强氧化性,5.下列关于硝酸正确的是()A.稀硝酸能与Fe发生反应,浓硝酸不能 B.浓硝酸和稀硝酸都是强氧化剂 C.稀硝酸是弱酸,浓硝酸是强酸 D.稀硝酸与Cu反应,生成NO2,而浓硝酸 与Cu反应只生成NO,稀硝酸得电子 更多,故稀硝酸氧化性大于浓硝酸,课堂练习,4.常温下能用铝制容器盛放的是()A.浓盐酸 B.浓硝酸 C.浓硫酸 D.稀硝酸,BC,B,足量的Cu中加入少量的浓硝酸,可能会发生什么反应?,反应停止后,如果在溶液中再加入足量盐酸会出现什么情况?,溶液中存在NO3-,它遇到H+后,会继续氧化铜,当然此时NO3-/H+的溶度较稀

19、.,思考题,思考题,1、工业上拟用Cu与适量的硝酸来制备Cu(NO3)2 下面是三位同学提出的三个方案:,甲:铜,浓硝酸,乙:铜,稀硝酸,丙:铜,空气,硝酸,请问:那一种方案最好?为什么?,Cu(NO3)2,Cu(NO3)2,Cu(NO3)2,CuO,1a mol Cu与含b mol HNO3的溶液恰好完全反应，则被还原的HNO3的物质的量一定是（）A（b-2a）mol B0.25b mol C2a/3 mol D2a mol,2将3.84克铜粉与一定质量浓硝酸反应，当铜完全作用时，收集到气体2.24L（标况下），则所消耗硝酸的物质的量是（）A0.11mol B0.22mol C0.16mol

20、 D0.1mol,3某100mL混合酸中，HNO3物质的量浓度为0.4mol/L，H2SO4物质的量浓度为0.2mol/L。向其中加入2.56克Cu粉，待充分反应后，溶液中Cu2物质的量浓度为（）A0.15mol/L B0.3mol/L C0.225mol/L D无法计算,4（1）在18.1gCu中加入100ml2mol/L的H2SO4中，Cu不溶。原因是。（2）若换成18.1gCu和NaNO3固体混合物中加入200ml2mol/L的H2SO4，搅拌后固体全部溶解，写出反应的离子方程式。（3）在STP下，最多可生成气体 升。（4）在18.1gCu和NaNO3固体混合物中，Cu的质量应为 范围时

21、固体可全部溶解于200ml2mol/L的H2SO4中。,5将1.92g铜投入一定量的浓HNO3中，铜完全溶解，生成的气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672mL气体。将盛有此气体的容器倒扣在水中，通入标准状况下一定体积的O2，恰好使气体完全溶于水中，则通入O2的体积是()A.504mL B.168mL C.336mL D.224mL,6（2002年上海，22）0.03 mol铜完全溶于硝酸，产生氮的氧化物（NO、NO2、N2O4）混合气体共0.05 mol。该混合气体的平均相对分子质量可能是A.30B.46 C.50 D.66,7(2000年上海，23)铜和镁的合金4.6 g完全溶于浓硝酸，

22、若反应中硝酸被还原只产生4480 mL的NO2气体和336 mL的N2O4气体(都已折算到标准状况)，在反应后的溶液中，加入足量的氢氧化钠溶液，生成沉淀的质量为A.0.02 gB.8.51 gC.8.26 gD.7.04 g,8把铜和镁的合金11.2g完全溶于足量的硝酸中，再加入过量的NaOH溶液产生21.4g沉淀。则合金与硝酸反应时放出的气体可能是（）A0.2mol NO B0.2mol NO2和0.1mol N2O4 C0.1mol N2O D0.1mol NO、0.1mol NO2、0.1mol N2O4,9某固体粉末中可能含有KNO3、Cu(NO3)2、AgNO3三种物质中的一种或多种

23、，取一定量该固体粉末，加热后得到A气体a L，将气体用足量水吸收，剩余气体B的体积为L。下列相关推测错误的是A气体B可能是O2，也可能是NOB固体粉末的组成为n(KNO3):n(Cu(NO3)2):n(AgNO3)=1:1:3C固体粉末的组成为n(KNO3):n(Cu(NO3)2):n(AgNO3)=1:1:1D气体A 中NO2与O2的体积比为9:1,10如右图所示，将Cu(NO3)26H2O加热充分反应，关于A物质的说法正确的是（）AA物质有挥发性BA物质是硝酸铜溶液CA物质的质量分数约为58.3%DA物质的质量分数约为63.5%,11a L CO2气体通过足量Na2O2后所得气体再与b L NO混合时，可得到c L气体（气体体积均在相同状况下测定）。下列表达式错误的是（）,12工业上采用氨的催化氧化法制取硝酸。用8.5吨氨制取63%的硝酸，设NH3的转化率为96%，NO转化为HNO3的产率为92%，则实际能得63%硝酸的质量为几吨？理论上计算消耗空气多少升(标况)?,13某化肥厂用NH3制硝酸，再进一步制NH4NO3，已知NH3制HNO3时产率为88%，由NH3与HNO3反应制NH4NO3时产率为98%。若用100t NH3制NH4NO3时，用于制HNO3的氨为多少吨？可制出NH4NO3多少吨？,