2019高中化学专题4第二单元第二课时氮肥的生产和使用讲义苏教版

2019高中化学专题4第二单元第二课时氮肥的生产和使用讲义苏教版

氮肥的生产和使用1．农作物所需的主要化学肥料是什么？提示：氮肥、磷肥和钾肥。2．常用的氮肥有哪些？写出其化学式提示：NH4NO3、NH4HCO3，(NH4)2SO4、NH4Cl、CO(NH2)2。3．实验室中怎样检验NH？提示：取铵盐与NaOH浓溶液加热，用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体。4．NH3·H2O属于强电解质，还是弱电解质？写出其电离方程式。提示：弱电解质　NH3·H2ONH＋OH－[新知探究]探究1　氨的合成原理和其物理性质(1)工业合成氨的原理：反应的化学方程式为N2＋3H22NH3。(2)物理性质：颜色气味密度水溶性液化难易无色刺激性气味比空气小极易溶于水，1体积水可溶解700体积氨气易液化(3)喷泉实验：n实验装置操作及现象结论①打开活塞，并挤压滴管的胶头②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色氨极易溶于水，水溶液呈碱性探究2　NH3的化学性质和用途(1)化学性质：①氨与水的反应：化学方程式为：NH3＋H2ONH3·H2O。②与酸反应：与HCl反应的化学方程式为：HCl＋NH3===NH4Cl。与H2SO4反应的化学方程式为：H2SO4＋2NH3===(NH4)2SO4。③氨的催化氧化：化学方程式为：4NH3＋5O24NO＋6H2O。(2)用途：①液氨可作制冷剂；②制铵态氮肥。[必记结论]1．液氨和氨水的区别液氨氨水物质成分纯净物(非电解质)混合物(NH3·H2O为弱电解质)粒子种类NH3NH3、NH3·H2O、H2O、NH、OH－、H＋2．氨(NH3)和铵(NH)的区别氨(NH3)铵(NH)类别分子(电中性)阳离子(带1个单位正电荷)存在能单独存在只存在于氨水或铵盐中n性质可与水或酸反应可与碱(OH－)反应相互转化NH3NH3．重要提示(1)NH3是中学化学中惟一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3的存在。(2)氨水溶液浓度越大，密度越小。(3)NH3·H2O很不稳定，受热就会分解生成氨气和水：NH3·H2ONH3↑＋H2O。氨水应密封保存，放在阴凉处。由于氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装，一般盛装在玻璃容器或橡胶袋或陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里。(4)NH和OH－在溶液中不能大量共存，两者反应生成NH3·H2O，注意不要把NH3·H2O写成NH4OH。[成功体验]1．在1L1mol·L－1氨水中(　　)A．含1molNH3氨分子B．含NH3和NH之和为1molC．含1molNH3·H2OD．NH3、NH3·H2O、NH之和为1mol解析：选D　1L1mol·L－1氨水中，溶解的NH3是1mol，它在溶液中以下列三种微粒形式存在：NH3、NH3·H2O、NH，据N原子守恒得NH3、NH3·H2O、NH物质的量之和为1mol。2．[双选](好题共享·选自人教版教材P103·T5)某同学用滤纸折成一个纸蝴蝶并喷洒一种溶液(保持湿润)，挂在铁架台上。另取一只盛某种溶液的烧杯，放在纸蝴蝶的下方(如下图)。过一会儿，发现纸蝴蝶变为红色。下表的组合中，能够实现上述变化的是(　　)nABCD纸蝴蝶上的喷洒液石蕊酚酞酚酞石蕊小烧杯中的溶液浓盐酸浓氨水NaOH溶液浓硫酸解析：选A、B　浓盐酸易挥发，氯化氢气体使喷洒石蕊的纸蝴蝶变红色。浓氨水易挥发，氨气使喷洒酚酞的纸蝴蝶变红色。[新知探究]探究1　铵盐的性质及应用(1)物理性质：白色晶体，易溶于水。(2)化学性质：①受热易分解：NH4Cl受热分解的化学方程式为NH4ClNH3↑＋HCl↑。NH4HCO3受热分解的化学方程式为NH4HCO3NH3↑＋CO2↑＋H2O。②与碱反应：NH4Cl与熟石灰混合加热，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(3)铵盐的保存与施用：①密封保存并放在阴凉通风处。②避免铵态氮肥与碱性肥料混合施用。探究2　常见的氮肥和氮的固定(1)常见的氮肥：铵态氮肥其他n名称硫酸铵氯化铵碳酸氢铵硝酸铵硝酸钾尿素俗名硫铵、肥田粉氯铵碳铵硝铵化学式(NH4)2SO4NH4ClNH4HCO3NH4NO3KNO3CO(NH2)2(2)氮的固定：①定义：将游离态的氮转化为化合态的氮。②方式：生物固氮、自然固氮和工业固氮。[必记结论](1)铵盐遇碱均易放出氨气，铵盐受热易分解，但分解产物中不一定有氨气，如NH4NO3受热分解的产物就比较复杂。(2)氮肥包括铵态氮肥、硝态氮肥和尿素，农业生产中使用较多的是铵态氮肥和尿素，原因是硝态氮肥中的NO不易被土壤胶体吸附，造成肥效降低。(3)氮的固定是指游离态转变为化合态，如N2→NH3、N2→NO，但含氮化合物之间的转化不属于氮的固定。[成功体验]3．下列不属于所有铵盐通性的是(　　)A．都易溶于水B．都可分解放出氨气C．都能与碱反应且均放出氨气D．都是由铵根离子和酸根离子组成的化合物解析：选B　铵盐受热能分解，但并非所有的铵盐分解都能放出氨气。4．(好题共享·选自鲁科版教材P84·T3)氮肥是广泛使用的肥料。硫酸铵就是农村常用的一种铵态氮肥。那么：(1)硫酸铵中氮元素的质量分数是________。(2)实验测得某硫酸铵肥料氮元素的质量分数为20%，则该样品中可能混有________。A．碳酸氢铵　　　　B．硝酸铵C．氯化铵D．磷酸氢二铵[(NH4)2HPO4]解析：(1)硫酸铵中：N%＝×100%＝21.2%。n(2)化肥中的氮含量为20%，小于21.2%，说明混有的物质中含氮量小于20%，所给的四种物质中，NH4HCO3的含氮量17.7%，A符合题意。答案：(1)21.2%　(2)A———————————————[关键语句小结]————————————————1．氨气极易溶于水，与酸反应生成铵盐。2．氨水显碱性的原因是NH3·H2ONH＋OH－，NH3是现阶段惟一显碱性的气体。3．大多数铵盐不稳定，受热易分解，遇碱释放氨气。4．实验室常用加热NH4Cl与熟石灰混合物的方法制取氨气，反应方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。5．常用的氮肥有铵态氮肥、硝态氮肥和尿素等。　　1.喷泉实验的原理喷泉产生的本质原因是烧瓶内外形成气压差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，故液体被压入烧瓶内形成喷泉。产生气压差的方法有：(1)减小烧瓶内气压，如液体将气体吸收或反应等；(2)增大烧瓶外压强。2．常见装置图n(1)图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉”。几种常见情况：气体HClNH3CO2、Cl2、H2S、SO2NO2、O2混合气体或NO、O2混合气体吸收剂水、NaOH溶液水、盐酸NaOH溶液H2O(2)图乙装置形成“喷泉”可采用使烧瓶受热的方法，瓶内气体膨胀，打开止水夹，气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小形成压强差而形成“喷泉”。(3)图丙装置下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶中压入到烧瓶中形成“喷泉”。[例1]　如图所示为氨气喷泉实验的装置(图中夹持装置均已略去)(1)收集氨气应使用________法，要得到干燥的NH3可选用________作干燥剂。(2)用图所示的甲装置进行喷泉实验，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__________________________________________。(3)如果只提供如图所示的乙装置，请说明引发喷泉的方法__________________。解析：(1)对于难溶于水的气体，最好用排水法收集，这样得到的气体排空气法较纯净。NH3极易溶于水，只能用排空气法且NH3的相对分子质量比空气小，故用向下排空气法。n(2)干燥气体时，最基本的要求是干燥剂不能与被干燥的气体发生化学反应。(3)产生喷泉的“动力”是烧瓶内外有压强差。答案：(1)向下排空气　碱石灰(2)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水　氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小(3)打开止水夹，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃管内的空气，氨气与水接触，即产生喷泉如果将例1中甲装置烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹，烧杯中的液体呈喷泉状喷出，则下列________符合题意。A．a为NH3，b为NaCl溶液；B．a为CO2，b为浓NaOH溶液C．a为Cl2，b为饱和NaCl溶液；D．a为Cl2，b为浓NaOH溶液解析：只要是a气体易溶于b溶液即可。答案：A、B、D(1)原理：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋2H2O＋CaCl2。(2)装置：固体与固体反应，加热，如下图。(3)收集方法：向下排空气法：(4)验满：常使用湿润的红色石蕊试纸或醮有浓盐酸的玻璃棒。(5)操作时的注意事项：①收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的；n②发生装置的试管口略向下倾斜；③由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入试管的底部；④加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。(6)NH3的干燥：通常使用碱石灰干燥，不能使用CaCl2、P2O5或浓H2SO4。(7)尾气处理：多余的氨要吸收掉以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：[例2]　(1)实验室常用加热固体NH4Cl和消石灰的方法制取氨气。应选择与下列哪种气体的相同制气装置________。A．O2　　　　B．CO2　　　　C．H2(2)实验室中要快速制取氨气可选择下列________装置和试剂。(3)实验室中用加热固体NH4Cl和消石灰制取氨气时，装好药品的试管安装时应使试管的管口________倾斜。试管应夹在________，对试管加热时，应先________，然后再对________部分集中加热。要制取干燥的氨气，通常使氨气先通过装有________的________，然后再收集，收集时应用__________法收集，检验氨气是否充满容器的方法是________________________________________________________________________。解析：(1)实验室制O2的方法：加热KMnO4分解，加热KClO3和MnO2混合物，都要用固固加热装置。制CO2和H2是固液不加热。n(2)加热NH4Cl生成的NH3和HCl在试管口处又化合生成NH4Cl，故不能用加热NH4Cl分解的方式制NH3。C项固固加热NH3，试管口应略向下倾斜；B、D可快速制NH3。(3)考查实验基本操作。答案：(1)A　(2)B、D　(3)略向下　距管口约1/3处　对试管整体进行均匀加热　装药品　碱石灰　干燥管　向下排空气　把湿润的红色石蕊试纸放在容器口附近，观察试纸是否变蓝两种制取氨气的简易方法(1)加热浓氨水法：NH3·H2ONH3↑＋H2O(2)向固体烧碱(或CaO)中滴加浓氨水法(装置如图)A中的液体为浓氨水，B中的固体为NaOH(或CaO)。其中加入CaO时发生反应：CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑某同学用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气制取的实验探究。回答下列问题：(1)若用装置①制取NH3，其反应的化学方程式为____________________________，若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是________(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是_________________________。(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3n，烧瓶内装的试剂是________，分液漏斗中装的试剂是________，收集装置应选择________(填装置序号)。解析：(1)装置①适用于固固加热制取气体，制取NH3时试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体必须不与NH3反应，也不溶解NH3才行。(2)装置②是固液反应，不需加热的装置，制取NH3时，可用浓氨水和生石灰作用。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O　③⑦　氨气难溶于该试剂，该试剂不易挥发，不与氨气反应。(2)CaO　浓氨水(或浓NH4Cl溶液)　⑥[课堂双基落实]1．分离NaCl和NH4Cl的最佳方案是(　　)A．利用溶解度不同，采用结晶法B．加入烧碱C．直接加热法D．加AgNO3解析：选C　利用铵盐受热易分解的性质，而钠盐热稳定性比较好，通过加热的方法即可分离NaCl和NH4Cl。2．在实验室里可按图所示的装置来干燥和收集气体R，多余的气体可用水来吸收，则R是(　　)A．HCl　　　B．Cl2　　　C．NO　　　D．NH3解析：选D　此气体要符合4个条件：①可用固体干燥剂干燥；②可用排气法收集；③密度比空气小；④该气体在水中的溶解度大。符合这4个条件的气体为NH3。n3．下列说法不正确的是(　　)A．铵盐都是白色晶体，易溶于水，受热易分解B．铵态氮肥与碱性肥料混合施用，有利于提高肥效C．凡是铵盐都能与苛性钠共热产生NH3D．碳酸氢铵受热分解产生的气体经碱石灰干燥后可得到纯净的NH3解析：选B　植物能吸收铵态氮肥中的NH，NH3不能被吸收。铵态氮肥与碱性肥料混合施用，NH→NH3，使肥效降低。4.如图为中学化学教材上的喷泉实验装置。在烧瓶中充满了干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体，下列各组中能形成这样的喷泉但液体不能充满烧瓶的是(　　)A．HCl和H2OB．以4∶1混合的NO2、O2混合气体和H2OC．NO2和H2OD．CO2和NaOH溶液解析：选C　喷泉实验产生的根本原因是烧瓶内外产生气压差，当把胶头滴管内的液体挤入烧瓶时，四选项均可产生气压差形成喷泉，且HCl能完全溶于水，CO2完全与NaOH溶液反应，4∶1混合的NO2和O2能恰好发生反应，4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，故均可使液体充满烧瓶，但NO2与H2O反应时有NO生成，液体不能充满烧瓶。5．实验室制氨气常用以下两种方法：①用固体Ca(OH)2和NH4Cl晶体反应制取；②用固体生石灰与浓氨水混合制取。请回答下列问题：(1)写出方法①的化学方程式__________________________。(2)方法②能制取氨气的原理___________________________________________。(3)检验氨气是否收集满的方法是_____________________________。(4)通常用于证明NH3极易溶于水的实验是___________________________；氨水显碱性的原因_________________________________________。n(5)发生装置如下，方法①应选用________，方法②应选用________(填标号)。解析：方法①是固体混合物加热制NH3，故选装置A。方法②是固体与液体不需加热的反应，故选装置B。方法②产生NH3的原因是CaO与H2O反应生成Ca(OH)2同时放出大量热，减少溶剂水，使溶液温度升高，放出NH3。答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)生石灰与水反应使溶剂减少，同时反应放出大量的热使混合物温度升高(3)在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，看是否变蓝(或在试管口用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验，看是否有白烟生成)(4)喷泉实验(或其他合理方法)NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－(5)A　B