第四節(jié)氨硝酸硫酸（一）大氣中N2NO3-NH3尿素及動植物遺體NO3-土壤中的微生物氮素化肥

氮元素是一切動植物的生長都需要的營養(yǎng)元素。大氣中含有大量的氮?dú)?，但是不能被多?shù)生物直接吸收，多數(shù)生物只能吸收含氮元素的化合物。

氮的固定(fixationofnitrogen)：將空氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)變?yōu)榈幕衔锏姆椒ń凶龅墓潭ā５墓潭ㄗ匀还痰斯す痰汗I(yè)合成氨

豆科植物根瘤菌固氮；打雷放電條件下固氮。一、氨(NH3)：(ammonia)

合成氨是人類發(fā)展史上的一項(xiàng)重大突破，解決了因糧食不足而導(dǎo)致的饑餓和死亡問題。對合成氨研究有貢獻(xiàn)的三位科學(xué)家哈伯(1868—1934)，德國化學(xué)家,合成氨工業(yè)的奠基人。1918年哈伯由于對合成氨研究作出過重大貢獻(xiàn)，而獲諾貝爾化學(xué)獎。1900年，法國化學(xué)家勒沙特列在研究平衡移動原理的基礎(chǔ)上通過計(jì)算，認(rèn)為N2、H2在高壓條件下可以直接化合生成氨，接著，他用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。但在實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)生了爆炸，他也沒有調(diào)查事故發(fā)生的原因，而是覺得這個(gè)實(shí)驗(yàn)有危險(xiǎn)，于是放棄了研究。勒沙特列的合成氨實(shí)驗(yàn)就這樣夭折了。后來查明是由于他所用混合氣體中含有O2，實(shí)驗(yàn)中H2和O2化合發(fā)生了爆炸。

稍后，德國化學(xué)家耐斯特通過理論計(jì)算，認(rèn)為合成氨是不可能的。因此人工合成氨的研究又一次止步。后來才發(fā)現(xiàn)，是能斯特計(jì)算時(shí)誤用了一個(gè)熱力學(xué)數(shù)據(jù)，以至得到錯誤結(jié)論。

在合成氨研究屢屢受挫的情況下，德國另一位化學(xué)家哈伯知難而進(jìn)，對合成氨進(jìn)行了全面系統(tǒng)地研究和實(shí)驗(yàn)，終于在1908年7月在實(shí)驗(yàn)室里用N2和H2在600℃、200個(gè)大氣壓下合成氨，產(chǎn)率雖只有2%，但卻是科學(xué)上的一項(xiàng)重大突破。

當(dāng)哈伯的合成氨工藝流程公眾于世后，立即引起了德國當(dāng)時(shí)的統(tǒng)治者們的注意，德國統(tǒng)治者為了達(dá)到吞并歐洲稱霸世界的野心，同時(shí)也利用哈伯想成為百萬富翁的貪婪心理，請哈伯出任德國威廉研究所所長，繼續(xù)他的研究。從1911年到1913年短短兩年時(shí)間內(nèi)，哈伯不僅提高了合成氨的產(chǎn)率，而且合成了1000噸液氨，并且用它制造出3500噸烈性炸藥TNT。

到了1913年第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，哈伯已為德國建成了無數(shù)個(gè)大大小小的合成氨工廠，為侵略者制造了數(shù)百萬噸炸藥，從而導(dǎo)致并蔓延了這場秧禍全球的世界大戰(zhàn)，這也是第一次世界大戰(zhàn)德國為什么能堅(jiān)持這么久的謎底。

當(dāng)事實(shí)真相大白于天下時(shí)，哈伯受到了各國科學(xué)家的猛烈抨擊，尤其是當(dāng)他獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎時(shí)，更激起了世界人民的憤怒。人工合成氨實(shí)驗(yàn)的成功令人歡心鼓舞，它對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防科技的重大意義是不言而喻的。但三位科學(xué)家留給后人的思考也是深刻的—科學(xué)必須造福于民！

1、氨氣制法：1）工業(yè)制法:N2+3H22NH3高溫、高壓催化劑2）氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法：(1)原料：用NH4Cl與Ca(OH)2混和加熱制得(2)原理：2NH4Cl+Ca(OH)2==

CaCl2+2NH3↑+2H2O

（3）制取裝置：固固加熱裝置（5）驗(yàn)滿：？（4）收集裝置：（6）環(huán)保措施:？（7）干燥裝置：？棉花的作用：防止空氣對流濃氨水方法二：加熱濃氨水制氨氣NH3·H2O===NH3↑+H2OCaO或NaOH濃氨水實(shí)驗(yàn)4-8（課本P97）一支干燥的充滿NH3的圓底燒瓶，用帶有玻璃管和滴管(滴管預(yù)先吸入水)的塞子塞緊瓶口。倒置燒瓶，使玻璃管插入盛有水的燒杯里(水中滴有酚酞溶液)。

NH3水酚酞【操作方法】：

打開止水夾，輕輕擠壓膠頭滴管，使少量的水進(jìn)入燒瓶。觀察并描述現(xiàn)象。NH3水酚酞燒杯中的水進(jìn)入燒瓶中，形成紅色的噴泉。

——“噴泉實(shí)驗(yàn)”

【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】：①燒瓶里為什么會形成噴泉？②膠頭滴管的作用是什么？③燒瓶中的溶液為什么變成紅色？①燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生壓強(qiáng)差。②引發(fā)“噴泉”實(shí)驗(yàn)③水溶液呈堿性，有OH-離子存在。一、氨(NH3)：1．氨的物理性質(zhì)：顏色：氣味：狀態(tài)：密度：無色有刺激性氣味氣體比空氣的密度小水溶性：極易溶于水（1:700）氨易液化，液氨氣化時(shí)吸收大量熱

—制冷劑。氨的溶解更主要的是化學(xué)反應(yīng)。氨溶于水時(shí)，大部分氨與水結(jié)合，形成一水合氨（NH3·H2O）。NH3+H2ONH3·H2O⑴氨與水反應(yīng)：2．氨氣的化學(xué)性質(zhì)：一水合氨NH3·H2O可以部分電離形成NH4+和OH-，所以氨水顯弱堿性。

NH3·H2ONH4++OH-NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-【小結(jié)】：氨水的成分分子：NH3、H2O、NH3·H2O離子：NH4+、OH-等

注意:

涉及氨水濃度時(shí)，氨水的溶質(zhì)是NH3，而不是NH3·H2O。NH3·H2O不穩(wěn)定，受熱時(shí)容易分解為NH3和H2O。不加熱不分解.

NH3·H2O===NH3↑+H2O

現(xiàn)象：溶液紅色褪色，冷卻后恢復(fù)紅色。【探究實(shí)驗(yàn)一】：

將氨的酚酞溶液倒入栓有小氣球的試管中，加熱。

取兩支玻璃棒，分別蘸取濃氨水和濃鹽酸后，再將兩支玻璃棒靠近，觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：產(chǎn)生大量的白煙?！咎骄繉?shí)驗(yàn)二】：

⑵氨與酸反應(yīng)（堿性氣體）：NH3+HCl==NH4Cl(白煙)——此反應(yīng)可檢驗(yàn)NH3或HCl

【知識延伸】：揮發(fā)性酸（HCl、HNO3等）遇氨氣均有白煙生成；難揮發(fā)性酸H2SO4無此現(xiàn)象。NH3+HCl==NH4Cl；

NH3+HNO3==NH4NO3；2NH3+H2SO4==(NH4)2SO4；思考：NH3能用濃硫酸干燥嗎？應(yīng)該用什么來干燥？

⑶氨與氧氣反應(yīng)（氨的催化氧化）

⑶氨與氧氣反應(yīng)（氨的催化氧化）：4NH3+5O2====4NO+6H2O催化劑△

——工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ)。N2NH3NONO2HNO3O2O2H2ON2+3H2===2NH3

高溫、高壓催化劑4NH3+5O2====4NO+6H2O催化劑△

2NO+O2===2NO2

3NO2+H2O===2HNO3+NO3．氨的用途：氨制銨鹽制硝酸制纖維、塑料、染料

制純堿制尿素作致冷劑

制醫(yī)用氨水

氨的用途制硝酸制純堿制尿素做致冷劑2NH3+H2SO4==(NH4)2SO4NH3+HNO3==NH4NO3NH3+CO2+H2O

===NH4HCO3

制銨鹽4NH3+5O2====4NO+6H2O催化劑△2NO+O2===2NO2

3NO2+H2O===2HNO3+NO制硝酸2NH3+CO2====CO(NH2)2+H2O催化劑△制尿素NH3(g)NH3(l)放熱吸熱制冷劑2）氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法：(1)原料：用NH4Cl與Ca(OH)2混和加熱制得(2)原理：2NH4Cl+Ca(OH)2==

CaCl2+2NH3↑+2H2O

（3）制取裝置：固固加熱裝置（5）驗(yàn)滿：（4）收集裝置：⑹環(huán)保措施:⑺干燥裝置棉花的作用：防止空氣對流（5）驗(yàn)滿：a：濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)（唯一的一種堿性氣體）（4）收集裝置：向下排空氣法b：蘸有濃HCl的玻璃棒接近試管口產(chǎn)生白煙。⑹環(huán)保措施:濃硫酸吸收多余的氨氣.⑺干燥裝置水吸收裝置：倒扣漏斗用堿石灰干燥。

主要雜質(zhì)為水蒸氣，選用試劑為堿性干燥劑（如：堿石灰、燒堿、生石灰）

不能用酸性干燥劑（如：濃硫酸、五氧化二磷、濃磷酸），也不能用與之能發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)的鹽（如：氯化鈣、硫酸銅）。常見干燥劑酸性干燥劑:濃硫酸(l),五氧化二磷(s)，硅膠等;主要干燥酸性或中性氣體,如SO2,CO2,CO,NO2,O2堿性干燥劑:堿石灰(s),NaOH(s)，CaO等;主要干燥堿性或中性氣體,如NH3,CO,O2中性干燥劑:CaCl2(s),MgSO4(s)等;這類干燥劑不常用,因?yàn)楹軓?fù)雜,例如CaCl2不能干燥NH3,因它可以和NH3形成復(fù)雜的絡(luò)合物氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法方法一：用NH4Cl與Ca(OH)2混和加熱制得方法二：加熱濃氨水制氨氣方法三：將濃氨水滴到強(qiáng)堿固體上方法四：將濃氨水滴到生石灰上2NH3·H2O+CaO==Ca（OH）2+2NH3↑4、銨鹽1）銨鹽的涵義:

由銨根離子(NH4+)與酸根離子構(gòu)成的化合物叫銨鹽.物理性質(zhì)：銨鹽都易溶于水2）銨鹽的化學(xué)性質(zhì)：①銨鹽受熱易分解：NH4Cl==NH3↑+HCl↑△NH4HCO3==NH3↑+CO2↑+H2O

△△(NH4)2CO3==2NH3↑+CO2↑+H2O

②銨鹽與堿反應(yīng)（NH4)2SO4+2NaOH==2NH3↑+Na2SO4+H2O△△NH4NO3+NaOH==NH3↑+NaNO3+H2ONH4++OH-==NH3↑+H2O【結(jié)論】：

銨鹽的通性—

均能與堿共熱產(chǎn)生氨氣。實(shí)質(zhì)：

思考如何用實(shí)驗(yàn)方法證明某白色固體是銨鹽？試劑及操作：滴加NaOH溶液，再加熱，并將濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：

產(chǎn)生無色刺激性氣味氣體，能使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)。銨鹽(NH4+)的檢驗(yàn)：練習(xí)(1)如果只提供如圖2的裝置，請說明引發(fā)噴泉的方法。

水氨氣打開夾子，用手（或熱毛巾等）將燒瓶捂熱，氨氣受熱膨脹，趕出玻璃導(dǎo)管內(nèi)的空氣，氨氣與水接觸，即發(fā)生噴泉。

練習(xí)(2)若該實(shí)驗(yàn)在標(biāo)況下完成，燒瓶的容積為VL，噴泉實(shí)驗(yàn)后溶液充滿整個(gè)燒瓶，所得溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度為多少？練習(xí)(3)下圖裝置難以形成噴泉，試分析其原因。如果要使該裝置也能形成噴泉（在不改變氣體成分的前提下），你認(rèn)為要采取什么措施？如氣體與干燥劑之間若發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，或生成絡(luò)合物，加合物等，就不能用這種干燥劑來干燥該氣體了。例如