3.3 第2课时 氨的转化与生成 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 3.3 第2课时 氨的转化与生成 学案 （含答案）2023-2024学年高一化学鲁科版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 519.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-06 21:43:42 | ||
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文档简介
3.3 第2课时 氨的转化与生成
【学习目标】
1.通过对氨气的转化与生成的实验探究的学习,认识氨气、铵盐的物理性质、化学性质以及典型实验现象,能书写主要反应的化学方程式,知道它们的主要应用;建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质的思路和方法。
2.能够应用氮及其化合物的转化关系,分析解释生产生活、实验现象、物质保存、检验、分离等问题。
【自主预习】
一、氨气的性质与应用
1.物理性质
颜色、状态 气味 密度 溶解性 特性
气体 气味 空气 溶于水,常温、常压下,1体积水能溶解约 体积的氨气 易液化
2.化学性质
(1)实验探究:
实验装置
操作 打开止水夹,并挤压胶头滴管的胶头 将分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近
现象 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,
结论
(2)氨水的性质
(3)氨气的性质
氨的催化氧化是工业 的基础。
3.氨的用途
(1)液氨汽化时吸收大量的热,故可用作 。
(2)制 、 、铵盐、纯碱等。
二、铵盐的性质与检验
1.铵盐的物理性质
绝大多数铵盐都是 于水的白色或无色晶体。
2.铵盐的化学性质
3.N的检验
未知液呈碱性湿润的 石蕊试纸变蓝色,则证明含N。
三、氨气的实验室制备方法
1.原理:实验室里常用 与 混合加热来制取氨气。
化学方程式: 。
2.装置:固体与固体反应,加热。装置如图:
3.收集方法: 。
4.验满:将湿润的 试纸放在收集气体的试管口,若试纸变 ,则说明氨气已经充满试管。
5.NH3的干燥:使用碱石灰。
6.尾气处理:多余的氨要吸收掉以避免污染空气。但在尾气处理时要防止倒吸。常采用的装置有:
【参考答案】一、1.无色 有刺激性 小于 极易 700
2.(1)形成红色喷泉,瓶内液体呈红色
产生大量白烟 氨极易溶于水,水溶液呈碱性 氨气与氯化氢气体反应生成白色固体
(2)NH3·H2ON+OH- 蓝
NH3·H2ONH3↑+H2O
(3)NH3+H2ONH3·H2O
NH3+HClNH4Cl 有白烟产生
4NH3+5O24NO+6H2O 还原性 制硝酸
3.(1)制冷剂 (2)氮肥 硝酸
二、1.易溶
2.NH4ClNH3↑+HCl↑ NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑ N+OH-NH3↑+H2O
3.红色
三、1.氯化铵 氢氧化钙 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
3.向下排空气法
4.红色石蕊 蓝
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)液氨汽化时会吸收大量的热,所以NH3可用作制冷剂。 ( )
(2)所有的铵盐受热均可以分解,产物均有NH3。 ( )
(3)所有的铵盐都易溶于水,所有铵盐中的N均呈-3价。 ( )
(4)氨气是非电解质,氨水是电解质,N具有金属阳离子的一些性质。 ( )
(5)氨气溶于水后,氨大部分是以NH3分子形式存在,所以氨水显弱碱性。 ( )
(6)NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O。 ( )
(7)用碱石灰代替消石灰与氯化铵固体加热制取氨气,可使反应速率加快。 ( )
(8)用玻璃棒蘸取浓氨水分别靠近浓盐酸、浓硝酸和浓硫酸,都可看到有白烟生成。 ( )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)×
2.教材P112“铵盐具有受热易分解的性质”,铵盐受热分解都生成氨气吗
【答案】不是;有些铵盐受热分解生成氨气,如氯化铵、碳酸氢铵,有些铵盐受热分解不生成氨气,如硝酸铵受热分解生成氮气。
3.碳酸铵、碳酸氢铵可以作化肥,也可以用于食品工业。当存放不当,露置于日光下时,为什么会越来越少
【答案】铵盐受热容易分解。
4.检验氨气时使用的红色石蕊试纸为什么要先润湿 检验溶液中的N时,加入氢氧化钠溶液后为什么要加热溶液
【答案】氨气只有与水反应生成NH3·H2O才能电离出OH-;氨气极易溶于水,如果不加热,氨气很难逸出。
【合作探究】
任务1：氨
情境导入 德国化学家哈伯潜心从事合成氨的工艺条件试验和理论研究,成为合成氨工业的奠基人,被人们誉为“用空气制造面包的天使”,从而荣获1918年唯一的诺贝尔化学奖。空气中含有大量的氮气,哈伯发明了用氮气和氢气合成氨的技术,揭开了人工制造化肥的序幕,而且氨气本身也可作化肥,满足了农业生产对氮肥的需求,大幅度提高了粮食产量,从而使人们免受饥饿之苦。
问题生成
1.写出工业合成氨的原理,总结该反应的特征,指出氧化剂和还原剂。
【答案】N2+3H22NH3,该反应属于可逆反应,氧化剂是N2,还原剂是H2。
2.液氨和氨水是同种物质吗 试分析液氨和氨水的微粒成分。
【答案】不是同种物质,液氨是氨气经加压或降温得到的液态氨,是纯净物,即液氨是由氨分子构成的液体。氨水的主要成分是NH3·H2O,在氨水中以分子状态存在的粒子有NH3、H2O、NH3·H2O,以离子状态存在的粒子主要有N、H+(少量)、OH-,所以氨水是混合物。
3.氨的喷泉实验的装置如图,喷泉实验的基本原理是什么
【答案】圆底烧瓶内气体在胶头滴管和烧杯内液体中的溶解度足够大,挤压胶头滴管时,气体迅速溶解在滴管的液体中,使圆底烧瓶内的压强迅速降低,在短时间内产生足够的压强差,则打开活塞后,大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中,在尖嘴导管口形成喷泉。
4.氨的喷泉实验成功的关键是什么
【答案】(1)装置的气密性良好;(2)烧瓶和气体必须是干燥的;(3)氨气充满整个烧瓶。
5.列举几例气体与溶液形成喷泉的案例。
【答案】(1)极易溶于水的气体(NH3)或易溶于水的气体(HCl)与水可形成喷泉。(2)酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH溶液也能形成喷泉。
【核心归纳】
1.氨气、液氨、氨水的区别
氨气 液氨 氨水
状态 气态 液态 液态
物质类别 纯净物,非电解质 纯净物,非电解质 混合物,既不是电解质,也不是非电解质
物质组成 NH3 NH3 H2O、NH3、NH3·H2O、OH-、H+、N
干燥红色 石蕊试纸 不变蓝色 变蓝色
2.喷泉实验
(1)形成原因:p(外)>p(内)。减小气压的方法有三种:减小气体的物质的量(将气体物理溶解或通过化学反应溶解)、降低气体的温度(如冷水浇注、用湿毛巾捂住瓶底或转移到较低温的环境中)和增大气体的体积(用热水浇注或热毛巾捂住瓶底)。如图1的原理就是利用了气体的物理溶解法,当滴管中的液体挤入烧瓶后,烧瓶中的气体极易溶于该液体,使烧瓶内的压强减小,外界大气压大于烧瓶内气压时,外界大气压就将烧杯中的液体压入烧瓶内,形成喷泉。
(2)形成条件:气体极“易”“溶”于“溶剂”
易:溶解度大且溶解速率快。
溶:可以是物理过程,也可以是发生化学反应导致气体的消耗。
溶剂:可以是水,也可以是某种溶液。
(3)常见实例:
水作溶剂:HCl、HBr、HI、SO2、NH3。
NaOH作溶剂:H2S、Cl2、CO2以及易溶于水的气体。
特别提醒:在喷泉实验中,存在压强差不一定能形成喷泉,因为喷泉要能形成,则烧杯中的液体必须通过导管进入烧瓶,故只有压强差大于烧杯中液面至烧瓶中尖嘴管这段水柱产生的压强时,液体才能进入烧瓶,进而形成喷泉。
【典型例题】
【例1】利用培养皿探究氨气的性质相关实验如图所示。实验时向NaOH固体上滴加少量浓氨水,立即用一个表面皿扣在该培养皿上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )。
选项 实验现象 解释
A 浓盐酸附近产生白烟,浓硫酸附近无明显现象 NH3与HCl反应生成了NH4Cl,与浓H2SO4不反应
B 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液
C FeCl2溶液中先出现灰绿色沉淀,一段时间后沉淀变成红褐色 FeCl2与NH3反应生成的Fe(OH)2被NH3氧化为Fe(OH)3
D 湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3与H2O反应生成的NH3·H2O能电离出OH-
【答案】D
【解析】向NaOH固体上滴加少量浓氨水,NaOH溶于水放热,导致浓氨水分解放出NH3。只有挥发性酸接触NH3才会产生白烟,NH3与浓H2SO4反应生成(NH4)2SO4,A项错误;氯化物溶液变浑浊说明生成了难溶性物质,且为碱,则氯化物中可能含有Mg2+、Al3+等金属离子,B项错误;FeCl2与氨水反应生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,NH3没有氧化性,C项错误。
【例2】下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是( )。
A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
【答案】B
【解析】 ①中Cl2易溶于CCl4,且可与NaOH溶液反应,故能产生喷泉;③中的NH3易溶于水,可以使烧瓶中压强迅速下降,产生喷泉现象;向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸,放出大量的热,使浓氨水受热放出氨气,氨气沿玻璃管进入烧瓶中与HCl反应,使烧瓶中压强迅速减小,形成喷泉;②中H2不溶于NaOH溶液,也不与NaOH反应,不能产生喷泉。
任务2：铵盐的性质和氨的实验室制法
情境导入 除了碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵之外,常用的氮肥还有硝酸铵,它不但含氮量高,肥效强,“脾气”也非常暴躁,当它在高温或受到猛烈撞击的情况下,会迅速分解,产生大量气体而引起爆炸。
1921年,德国一家化工厂的仓库里堆放着一大批待包装的硝酸铵,由于当时的天气多雨,空气很潮湿,加之长期存放,颗粒状的晶体受潮粘成了整块的坚硬固体。为了粉碎它,有人建议用小型炸药把它炸碎。厂长觉得这个建议很好,就按照这个办法做。不料小型炸药竟引起了空前的大爆炸,不但整个仓库给炸没了,在那里还留下了一个长165米,深80米,宽100米的深坑。
问题生成
1.氯化铵受热分解成气体,该气体又能生成固体氯化铵,该过程属于升华吗
【答案】不属于。升华是物理变化,氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体,氯化氢和氨气又生成氯化铵属于化学反应。
2.铵态氮肥为什么不能与草木灰混用
【答案】草木灰的主要成分为K2CO3,其水溶液呈碱性,铵盐能与碱反应生成氨气,从而降低肥效。
3.如何证明某溶液中含有N
【答案】取少量溶液放入试管中,加入少量NaOH溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝色,证明溶液中含有N。
【核心归纳】
1.铵盐的“热解”
(1)NH4HCO3受热分解:NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O。
(2)NH4Cl受热分解:NH4ClNH3↑+HCl↑。
2.铵盐的“碱解”
(1)稀溶液中不加热(离子方程式):
N+OH-NH3·H2O。
(2)浓溶液中加热(离子方程式):
N+OH-NH3↑+H2O。
3.N的检验
(1)一般流程
(2)具体操作
4.氨气的实验室制法
(1)固—固加热法
(2)两种快速制取氨气的方法
①加热浓氨水法
在试管中加入2~4 mL的浓氨水,加热即可产生氨气。
②将浓氨水滴加到固体强碱或生石灰上制取氨气
实验装置 反应原理
①减少溶剂:NaOH固体吸水(或CaO与水反应),减少溶剂,促使NH3放出 ②提供热源:NaOH溶于水放热(或CaO与水反应放热),促使氨水分解出NH3
【典型例题】
【例3】某化学兴趣小组为了制取并探究氨气的性质,用下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
制取氨气的反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
[实验探究]
(1)利用上述原理,实验室制取少量氨气应选用下图中的 (填序号)发生装置进行实验。
(2)B装置中的干燥剂可选用 (填“碱石灰”或“浓硫酸”)。
(3)用5.35 g NH4Cl固体与足量Ca(OH)2反应,最多可制得标准状况下氨气的体积为 L。(NH4Cl的摩尔质量为53.5 g·mol-1)
(4)气体通过C、D装置时,试纸颜色会发生变化的是 (填“C”或“D”)。
(5)当实验进行一段时间后,挤压E装置中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到的现象是 。
(6)F装置中倒置漏斗的作用是 。
(7)某同学用氨气和滴加酚酞的水做喷泉实验,根据烧瓶内产生红色喷泉的现象,说明氨气具有 性质(填字母)。
a.还原性 b.极易溶于水 c.与水反应生成碱性物质
(8)氨气的用途很广。如可用氨气处理二氧化氮:8NH3+6NO27N2+12H2O。该反应中氨气体现 (填“氧化性”或“还原性”)。请你列举出氨气的另一种用途: 。
【答案】(1)a (2)碱石灰 (3)2.24 (4)D
(5)产生白烟 (6)防止倒吸 (7)bc
(8)还原性 制冷剂、氮肥(或化肥)的原料、硝酸的原料、化工原料(其他合理答案也可)
【解析】(1)固体混合加热制取气体,可选择a发生装置进行实验。(2)干燥管内盛放的是固体干燥剂,干燥氨气可选用碱石灰。(3)n(NH4Cl)==0.1 mol,根据反应方程式可知,n(NH3)=n(NH4Cl)=0.1 mol,所以V(NH3)=n·Vm=0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L。(4)氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,所以D中试纸颜色发生变化。(5)氨气与挥发的HCl反应会生成氯化铵固体,所以有白烟产生。(6)氨气极易溶于水,利用F装置中的倒置漏斗可防倒吸。(7)利用氨气和滴加酚酞的水做喷泉实验,烧瓶内产生红色喷泉,说明氨气极易溶于水且氨气与水反应生成碱性物质。(8)在8NH3+6NO27N2+12H2O反应中,NH3中氮元素化合价升高,被氧化,体现还原性;氨气常见用途有作制冷剂、制氮肥(或化肥)的原料、制硝酸的原料、化工原料等。
【随堂检测】
1.下列关于实验室制取氨气的说法不正确的是( )。
A.发生装置与用KClO3制取O2的装置相同
B.可用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气
C.氨气的验满可以用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒放于试管口附近
D.所用的铵盐不是NH4NO3,是因为NH4NO3受热易爆炸
【答案】B
【解析】实验室制取氨气的装置属于固体与固体混合加热型,与KClO3分解制O2装置一样;氨气极易溶于水,不可用排饱和氯化铵溶液的方法收集;氨气遇湿润的红色石蕊试纸变蓝,遇浓盐酸产生白烟;NH4NO3受热易爆炸,实验室制氨气一般选用NH4Cl或其他非氧化性酸的铵盐。
2.下列关于铵盐的叙述中正确的是( )。
①所有铵盐中,氮元素化合价都是-3价 ②所有铵盐都能溶于水 ③铵态氮肥不宜与碱性物质混合施用 ④铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
A.①③④ B.②③
C.①②③④ D.①②③
【答案】B
【解析】①NH4NO3中氮元素的化合价为-3、+5;④弱酸的铵盐如NH4HCO3等能与强酸反应。
3.实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置如图所示,下列叙述不正确的是( )。
A.该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体
B.进入烧瓶中的液体由无色变为红色,说明氨水呈碱性
C.形成喷泉的原因是氨气溶于水后,烧瓶内的气压小于大气压
D.用氯气代替氨气,利用此装置也可进行喷泉实验
【答案】D
【解析】A项,NH3极易溶于水,可用来做喷泉实验,正确;B项,氨水呈碱性,能使酚酞溶液变红色,正确;C项,NH3极易溶于水,使烧瓶内的气压小于大气压,正确;D项,Cl2在水中的溶解度较小,不能用于做喷泉实验,错误。
4.某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气,并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。请回答下列问题:
(1)实验室制备氨气的化学方程式为 。
(2)用装置B收集氨气时,应选择氨气的进气口是 (填“a”或“b”),选择的理由是 。
(3)打开装置B中的止水夹c,若观察到烧瓶内产生了红色喷泉,则说明氨气具有的性质是 , 。
(4)为防止污染环境,下列装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是 (填序号)。
【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)a 氨气的密度比空气小
(3)极易溶于水 与水反应生成碱
(4)②④
【解析】(2)氨气的密度比空气小,可用向下排空气法收集,导气管要伸入烧瓶底部。
(3)能形成喷泉,证明氨气极易溶于水,酚酞变红,说明水溶液显碱性。
(4)①不利于氨气的吸收,②④能防止倒吸,③会发生倒吸。
2
【学习目标】
1.通过对氨气的转化与生成的实验探究的学习,认识氨气、铵盐的物理性质、化学性质以及典型实验现象,能书写主要反应的化学方程式,知道它们的主要应用;建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质的思路和方法。
2.能够应用氮及其化合物的转化关系,分析解释生产生活、实验现象、物质保存、检验、分离等问题。
【自主预习】
一、氨气的性质与应用
1.物理性质
颜色、状态 气味 密度 溶解性 特性
气体 气味 空气 溶于水,常温、常压下,1体积水能溶解约 体积的氨气 易液化
2.化学性质
(1)实验探究:
实验装置
操作 打开止水夹,并挤压胶头滴管的胶头 将分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近
现象 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,
结论
(2)氨水的性质
(3)氨气的性质
氨的催化氧化是工业 的基础。
3.氨的用途
(1)液氨汽化时吸收大量的热,故可用作 。
(2)制 、 、铵盐、纯碱等。
二、铵盐的性质与检验
1.铵盐的物理性质
绝大多数铵盐都是 于水的白色或无色晶体。
2.铵盐的化学性质
3.N的检验
未知液呈碱性湿润的 石蕊试纸变蓝色,则证明含N。
三、氨气的实验室制备方法
1.原理:实验室里常用 与 混合加热来制取氨气。
化学方程式: 。
2.装置:固体与固体反应,加热。装置如图:
3.收集方法: 。
4.验满:将湿润的 试纸放在收集气体的试管口,若试纸变 ,则说明氨气已经充满试管。
5.NH3的干燥:使用碱石灰。
6.尾气处理:多余的氨要吸收掉以避免污染空气。但在尾气处理时要防止倒吸。常采用的装置有:
【参考答案】一、1.无色 有刺激性 小于 极易 700
2.(1)形成红色喷泉,瓶内液体呈红色
产生大量白烟 氨极易溶于水,水溶液呈碱性 氨气与氯化氢气体反应生成白色固体
(2)NH3·H2ON+OH- 蓝
NH3·H2ONH3↑+H2O
(3)NH3+H2ONH3·H2O
NH3+HClNH4Cl 有白烟产生
4NH3+5O24NO+6H2O 还原性 制硝酸
3.(1)制冷剂 (2)氮肥 硝酸
二、1.易溶
2.NH4ClNH3↑+HCl↑ NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑ N+OH-NH3↑+H2O
3.红色
三、1.氯化铵 氢氧化钙 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
3.向下排空气法
4.红色石蕊 蓝
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)液氨汽化时会吸收大量的热,所以NH3可用作制冷剂。 ( )
(2)所有的铵盐受热均可以分解,产物均有NH3。 ( )
(3)所有的铵盐都易溶于水,所有铵盐中的N均呈-3价。 ( )
(4)氨气是非电解质,氨水是电解质,N具有金属阳离子的一些性质。 ( )
(5)氨气溶于水后,氨大部分是以NH3分子形式存在,所以氨水显弱碱性。 ( )
(6)NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O。 ( )
(7)用碱石灰代替消石灰与氯化铵固体加热制取氨气,可使反应速率加快。 ( )
(8)用玻璃棒蘸取浓氨水分别靠近浓盐酸、浓硝酸和浓硫酸,都可看到有白烟生成。 ( )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)×
2.教材P112“铵盐具有受热易分解的性质”,铵盐受热分解都生成氨气吗
【答案】不是;有些铵盐受热分解生成氨气,如氯化铵、碳酸氢铵,有些铵盐受热分解不生成氨气,如硝酸铵受热分解生成氮气。
3.碳酸铵、碳酸氢铵可以作化肥,也可以用于食品工业。当存放不当,露置于日光下时,为什么会越来越少
【答案】铵盐受热容易分解。
4.检验氨气时使用的红色石蕊试纸为什么要先润湿 检验溶液中的N时,加入氢氧化钠溶液后为什么要加热溶液
【答案】氨气只有与水反应生成NH3·H2O才能电离出OH-;氨气极易溶于水,如果不加热,氨气很难逸出。
【合作探究】
任务1：氨
情境导入 德国化学家哈伯潜心从事合成氨的工艺条件试验和理论研究,成为合成氨工业的奠基人,被人们誉为“用空气制造面包的天使”,从而荣获1918年唯一的诺贝尔化学奖。空气中含有大量的氮气,哈伯发明了用氮气和氢气合成氨的技术,揭开了人工制造化肥的序幕,而且氨气本身也可作化肥,满足了农业生产对氮肥的需求,大幅度提高了粮食产量,从而使人们免受饥饿之苦。
问题生成
1.写出工业合成氨的原理,总结该反应的特征,指出氧化剂和还原剂。
【答案】N2+3H22NH3,该反应属于可逆反应,氧化剂是N2,还原剂是H2。
2.液氨和氨水是同种物质吗 试分析液氨和氨水的微粒成分。
【答案】不是同种物质,液氨是氨气经加压或降温得到的液态氨,是纯净物,即液氨是由氨分子构成的液体。氨水的主要成分是NH3·H2O,在氨水中以分子状态存在的粒子有NH3、H2O、NH3·H2O,以离子状态存在的粒子主要有N、H+(少量)、OH-,所以氨水是混合物。
3.氨的喷泉实验的装置如图,喷泉实验的基本原理是什么
【答案】圆底烧瓶内气体在胶头滴管和烧杯内液体中的溶解度足够大,挤压胶头滴管时,气体迅速溶解在滴管的液体中,使圆底烧瓶内的压强迅速降低,在短时间内产生足够的压强差,则打开活塞后,大气压将烧杯内的液体压入烧瓶中,在尖嘴导管口形成喷泉。
4.氨的喷泉实验成功的关键是什么
【答案】(1)装置的气密性良好;(2)烧瓶和气体必须是干燥的;(3)氨气充满整个烧瓶。
5.列举几例气体与溶液形成喷泉的案例。
【答案】(1)极易溶于水的气体(NH3)或易溶于水的气体(HCl)与水可形成喷泉。(2)酸性气体(HCl、SO2、NO2、CO2、H2S等)与NaOH溶液也能形成喷泉。
【核心归纳】
1.氨气、液氨、氨水的区别
氨气 液氨 氨水
状态 气态 液态 液态
物质类别 纯净物,非电解质 纯净物,非电解质 混合物,既不是电解质,也不是非电解质
物质组成 NH3 NH3 H2O、NH3、NH3·H2O、OH-、H+、N
干燥红色 石蕊试纸 不变蓝色 变蓝色
2.喷泉实验
(1)形成原因:p(外)>p(内)。减小气压的方法有三种:减小气体的物质的量(将气体物理溶解或通过化学反应溶解)、降低气体的温度(如冷水浇注、用湿毛巾捂住瓶底或转移到较低温的环境中)和增大气体的体积(用热水浇注或热毛巾捂住瓶底)。如图1的原理就是利用了气体的物理溶解法,当滴管中的液体挤入烧瓶后,烧瓶中的气体极易溶于该液体,使烧瓶内的压强减小,外界大气压大于烧瓶内气压时,外界大气压就将烧杯中的液体压入烧瓶内,形成喷泉。
(2)形成条件:气体极“易”“溶”于“溶剂”
易:溶解度大且溶解速率快。
溶:可以是物理过程,也可以是发生化学反应导致气体的消耗。
溶剂:可以是水,也可以是某种溶液。
(3)常见实例:
水作溶剂:HCl、HBr、HI、SO2、NH3。
NaOH作溶剂:H2S、Cl2、CO2以及易溶于水的气体。
特别提醒:在喷泉实验中,存在压强差不一定能形成喷泉,因为喷泉要能形成,则烧杯中的液体必须通过导管进入烧瓶,故只有压强差大于烧杯中液面至烧瓶中尖嘴管这段水柱产生的压强时,液体才能进入烧瓶,进而形成喷泉。
【典型例题】
【例1】利用培养皿探究氨气的性质相关实验如图所示。实验时向NaOH固体上滴加少量浓氨水,立即用一个表面皿扣在该培养皿上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是( )。
选项 实验现象 解释
A 浓盐酸附近产生白烟,浓硫酸附近无明显现象 NH3与HCl反应生成了NH4Cl,与浓H2SO4不反应
B 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液
C FeCl2溶液中先出现灰绿色沉淀,一段时间后沉淀变成红褐色 FeCl2与NH3反应生成的Fe(OH)2被NH3氧化为Fe(OH)3
D 湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3与H2O反应生成的NH3·H2O能电离出OH-
【答案】D
【解析】向NaOH固体上滴加少量浓氨水,NaOH溶于水放热,导致浓氨水分解放出NH3。只有挥发性酸接触NH3才会产生白烟,NH3与浓H2SO4反应生成(NH4)2SO4,A项错误;氯化物溶液变浑浊说明生成了难溶性物质,且为碱,则氯化物中可能含有Mg2+、Al3+等金属离子,B项错误;FeCl2与氨水反应生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3,NH3没有氧化性,C项错误。
【例2】下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是( )。
A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
【答案】B
【解析】 ①中Cl2易溶于CCl4,且可与NaOH溶液反应,故能产生喷泉;③中的NH3易溶于水,可以使烧瓶中压强迅速下降,产生喷泉现象;向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸,放出大量的热,使浓氨水受热放出氨气,氨气沿玻璃管进入烧瓶中与HCl反应,使烧瓶中压强迅速减小,形成喷泉;②中H2不溶于NaOH溶液,也不与NaOH反应,不能产生喷泉。
任务2：铵盐的性质和氨的实验室制法
情境导入 除了碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵之外,常用的氮肥还有硝酸铵,它不但含氮量高,肥效强,“脾气”也非常暴躁,当它在高温或受到猛烈撞击的情况下,会迅速分解,产生大量气体而引起爆炸。
1921年,德国一家化工厂的仓库里堆放着一大批待包装的硝酸铵,由于当时的天气多雨,空气很潮湿,加之长期存放,颗粒状的晶体受潮粘成了整块的坚硬固体。为了粉碎它,有人建议用小型炸药把它炸碎。厂长觉得这个建议很好,就按照这个办法做。不料小型炸药竟引起了空前的大爆炸,不但整个仓库给炸没了,在那里还留下了一个长165米,深80米,宽100米的深坑。
问题生成
1.氯化铵受热分解成气体,该气体又能生成固体氯化铵,该过程属于升华吗
【答案】不属于。升华是物理变化,氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体,氯化氢和氨气又生成氯化铵属于化学反应。
2.铵态氮肥为什么不能与草木灰混用
【答案】草木灰的主要成分为K2CO3,其水溶液呈碱性,铵盐能与碱反应生成氨气,从而降低肥效。
3.如何证明某溶液中含有N
【答案】取少量溶液放入试管中,加入少量NaOH溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝色,证明溶液中含有N。
【核心归纳】
1.铵盐的“热解”
(1)NH4HCO3受热分解:NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O。
(2)NH4Cl受热分解:NH4ClNH3↑+HCl↑。
2.铵盐的“碱解”
(1)稀溶液中不加热(离子方程式):
N+OH-NH3·H2O。
(2)浓溶液中加热(离子方程式):
N+OH-NH3↑+H2O。
3.N的检验
(1)一般流程
(2)具体操作
4.氨气的实验室制法
(1)固—固加热法
(2)两种快速制取氨气的方法
①加热浓氨水法
在试管中加入2~4 mL的浓氨水,加热即可产生氨气。
②将浓氨水滴加到固体强碱或生石灰上制取氨气
实验装置 反应原理
①减少溶剂:NaOH固体吸水(或CaO与水反应),减少溶剂,促使NH3放出 ②提供热源:NaOH溶于水放热(或CaO与水反应放热),促使氨水分解出NH3
【典型例题】
【例3】某化学兴趣小组为了制取并探究氨气的性质,用下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
制取氨气的反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
[实验探究]
(1)利用上述原理,实验室制取少量氨气应选用下图中的 (填序号)发生装置进行实验。
(2)B装置中的干燥剂可选用 (填“碱石灰”或“浓硫酸”)。
(3)用5.35 g NH4Cl固体与足量Ca(OH)2反应,最多可制得标准状况下氨气的体积为 L。(NH4Cl的摩尔质量为53.5 g·mol-1)
(4)气体通过C、D装置时,试纸颜色会发生变化的是 (填“C”或“D”)。
(5)当实验进行一段时间后,挤压E装置中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到的现象是 。
(6)F装置中倒置漏斗的作用是 。
(7)某同学用氨气和滴加酚酞的水做喷泉实验,根据烧瓶内产生红色喷泉的现象,说明氨气具有 性质(填字母)。
a.还原性 b.极易溶于水 c.与水反应生成碱性物质
(8)氨气的用途很广。如可用氨气处理二氧化氮:8NH3+6NO27N2+12H2O。该反应中氨气体现 (填“氧化性”或“还原性”)。请你列举出氨气的另一种用途: 。
【答案】(1)a (2)碱石灰 (3)2.24 (4)D
(5)产生白烟 (6)防止倒吸 (7)bc
(8)还原性 制冷剂、氮肥(或化肥)的原料、硝酸的原料、化工原料(其他合理答案也可)
【解析】(1)固体混合加热制取气体,可选择a发生装置进行实验。(2)干燥管内盛放的是固体干燥剂,干燥氨气可选用碱石灰。(3)n(NH4Cl)==0.1 mol,根据反应方程式可知,n(NH3)=n(NH4Cl)=0.1 mol,所以V(NH3)=n·Vm=0.1 mol×22.4 L·mol-1=2.24 L。(4)氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,所以D中试纸颜色发生变化。(5)氨气与挥发的HCl反应会生成氯化铵固体,所以有白烟产生。(6)氨气极易溶于水,利用F装置中的倒置漏斗可防倒吸。(7)利用氨气和滴加酚酞的水做喷泉实验,烧瓶内产生红色喷泉,说明氨气极易溶于水且氨气与水反应生成碱性物质。(8)在8NH3+6NO27N2+12H2O反应中,NH3中氮元素化合价升高,被氧化,体现还原性;氨气常见用途有作制冷剂、制氮肥(或化肥)的原料、制硝酸的原料、化工原料等。
【随堂检测】
1.下列关于实验室制取氨气的说法不正确的是( )。
A.发生装置与用KClO3制取O2的装置相同
B.可用排饱和氯化铵溶液的方法收集氨气
C.氨气的验满可以用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒放于试管口附近
D.所用的铵盐不是NH4NO3,是因为NH4NO3受热易爆炸
【答案】B
【解析】实验室制取氨气的装置属于固体与固体混合加热型,与KClO3分解制O2装置一样;氨气极易溶于水,不可用排饱和氯化铵溶液的方法收集;氨气遇湿润的红色石蕊试纸变蓝,遇浓盐酸产生白烟;NH4NO3受热易爆炸,实验室制氨气一般选用NH4Cl或其他非氧化性酸的铵盐。
2.下列关于铵盐的叙述中正确的是( )。
①所有铵盐中,氮元素化合价都是-3价 ②所有铵盐都能溶于水 ③铵态氮肥不宜与碱性物质混合施用 ④铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
A.①③④ B.②③
C.①②③④ D.①②③
【答案】B
【解析】①NH4NO3中氮元素的化合价为-3、+5;④弱酸的铵盐如NH4HCO3等能与强酸反应。
3.实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置如图所示,下列叙述不正确的是( )。
A.该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体
B.进入烧瓶中的液体由无色变为红色,说明氨水呈碱性
C.形成喷泉的原因是氨气溶于水后,烧瓶内的气压小于大气压
D.用氯气代替氨气,利用此装置也可进行喷泉实验
【答案】D
【解析】A项,NH3极易溶于水,可用来做喷泉实验,正确;B项,氨水呈碱性,能使酚酞溶液变红色,正确;C项,NH3极易溶于水,使烧瓶内的气压小于大气压,正确;D项,Cl2在水中的溶解度较小,不能用于做喷泉实验,错误。
4.某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气,并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。请回答下列问题:
(1)实验室制备氨气的化学方程式为 。
(2)用装置B收集氨气时,应选择氨气的进气口是 (填“a”或“b”),选择的理由是 。
(3)打开装置B中的止水夹c,若观察到烧瓶内产生了红色喷泉,则说明氨气具有的性质是 , 。
(4)为防止污染环境,下列装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是 (填序号)。
【答案】(1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)a 氨气的密度比空气小
(3)极易溶于水 与水反应生成碱
(4)②④
【解析】(2)氨气的密度比空气小,可用向下排空气法收集,导气管要伸入烧瓶底部。
(3)能形成喷泉,证明氨气极易溶于水,酚酞变红,说明水溶液显碱性。
(4)①不利于氨气的吸收,②④能防止倒吸,③会发生倒吸。
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