关于氨气的常见实验题型的剖析

1、关于氨气的常见实验题型的剖析NH是中学化学最重要的化合物之一，不仅仅是因为NH是实验室常制备的气体，更 重要的是围绕NH可以设计出许多很好的实验，这些实验不仅可以考查学生的基本实 验素质，还可以考查学生的实验创新能力。所以说，在实验题设计的时候，NH实属 很好的选择对象。下面笔者将高考中曾经出现过的有关NH的实验题进行详细地剖析，通过分析和 比 较，以期对学生在理解NH的实验题及其实验创新题时有所启发。一、实验题型1 一氨气的制备I .【例题】I .合成氨工业对化学和国防工业具有重要意义。写出氨的两种重要用途。II .实验室制备氨气，下列方法中适宜选用的是。固态氯化铁加热分解固体氢氧化钠中滴加

2、浓氨水氯化铁溶液与氢氧化钠溶液共热固态氯化铁与氢氧化钙混合加热III.为了在实验室利用工业原料制备少量氨气，有人设计了如下装置(图中夹持装置均已略去)。实验操作检查实验装置的气密性后，关闭弹簧夹a、b、c、d、eo在A中加入锌粒， 向长颈漏斗注入一定量稀硫酸。打开弹簧夹c、d、e,则A中有氢气发生。在F出口 处收集氢气并检验其纯度。 关闭弹簧夹c,取下截去底部的细口瓶C,打开弹簧夹a,将氢气经导管B验 纯后 点燃，然后立即罩上无底细口瓶C,塞紧瓶塞，如图所示。氢气继续在瓶内 燃烧，几 分钟后火焰熄灭。用酒精灯加热反应管E,继续通氢气，待无底细口瓶C内水位下降到液面保 持不 变时，打开弹簧夹b,

3、无底细口瓶C内气体经D进入反应管E,片刻后F中的溶液 变红。回答下列问题：(1)检验氢气纯度的目的是2) C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置内发生的现象是 防止了实验装置中压强过大。此时再打开弹簧夹b的原因是C瓶内气体的成份是。3) 在步骤中，先加热铁触媒的原因是。反应管E中发生反应的化学方程式是。【剖析】1.氨的用途比较广泛，如制化肥、硝酸、铁盐、纯碱以及在有机合成 工业 中制合成纤维、塑料、染料、尿素等。其中制化肥、硝酸是较重要的两种用途。II.实验室制备氨气可选用。对于，向固体NaOH中滴加浓氨水，NaOH溶 于水会放出大量的热，使浓氨水分解出氨气。III.结合所给装置，操作的目的在

4、于排除BC装置外的其余装置内的空气。可通 过检验H纯度的方法来证明空气是否被排净，以保证实验的安全。操作的目的在于让无底细口瓶C内空气中的。与H反应掉，从而提供2。对于操作，先加热反应管E中铁触媒的原因是铁触媒在较高温度时活性 增大，以便加快氨合成的反应速率。当C瓶内水位下降到液面保持不变时，A装置可看到的现象是锌粒与稀硫酸脱离，不再产生氢气，防止了实验装置中压强 过 大。此时打开弹簧夹b,锌粒与稀硫酸接触，产生氢气。这样一方面能使无底 细口瓶 C内的2、H经D干燥后进入反应管E内发生反应，另一方面尽量增大氢气的浓度以 提高氮气的转化率。答案：I.制化肥、制硝酸II.III. ( 1)排除空气

5、，保证安全 (2)锌粒与酸脱离尽量增大氢气的浓度以提高氮气的转化率 N2、H (3)铁触媒在较高温度时活性增大，加快合成氨的反应速 率烘珑婢一2 + 3H2、山 2NHo2.【延伸例题】氨气的制备是很简单也是很重要的实验，按照实验室制备氨气的装 置和原理，和实验室制备氨气的装置和原理相似，有以下常见的氨气的制备方法。 例如：下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是().ABCD【剖析】NHCI固体受热分解生成NH和HCI,而当温度降低时，NH和HCI 又重新化合成固体NHCI,气体进入干燥管的机会不多，A项错误；向CaO中滴加浓氨水，CaC遇水生成Ca(OH),同时放出大量热量，使

6、浓氨水分解出氨气，B项正确；固体加热制气体时，试管口应略向下倾斜，使产生的水能够流出，以免损 坏试管，C项错误；对于D项，浓氨水加热制取NH的方法和试剂都是正确的。本 题答案为A、C项。二、实验题型2氨气的水溶性和碱性1 .【例题】制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。图1(1)写出实验室制取氨气的化学方程 式(2)收集氨气应使用。用做干燥剂法，要得到干燥的氨气可选(3)用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是。该实验的原理是(4)如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。【剖析】喷泉实验是一类很具有创新性的实验，开放程度高， 考查面较为广泛，氨气的喷泉

7、实验是其中最重要的实验之一， 而设计氨气的喷泉实验是建立在氨气的水溶性和碱性的基础之 上的。(1)实验室常用NHCI与Ca(OH£混合加热来制NH。(2)由于NH易溶于水，又密度比空气小，只能用瓶口向下排空气法收集；干燥NH可选用碱石灰。(3)用挤入法，利用NH极易溶于水的性质，使较多量NH溶于少量水中，气体量 急剧减少，体积不变，烧瓶内压强必减小。故打开止水夹后，烧杯中水面上的 大气压强将水压入烧瓶，形成喷泉(4)要形成喷泉，必须解决两个问题，一是NH必须与水接触，二是造成足够的压 强差。本题利用气体热胀冷缩原理，打开止水夹，用手(或热毛巾等)捂住 烧瓶，NH 受热膨胀，赶出玻璃导

8、管中的空气和水，NH与水接触溶解，即发生喷泉。答案：(1) 2NH4CI+Ca(OH)» 2NHT+CaCb+2HONH3极易溶解于水，致使烧瓶内打开夹子，用手(或热毛巾NH受热膨胀，赶出玻璃导管(2)向下排空气碱石灰(3)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水 气体压强迅速减小(4)等)将烧瓶捂热，内的空气和水，NH与水接触，即发生喷泉。2.【延伸例题】氨气的水溶性和碱性不仅仅只是可以设计成喷泉实验，还可以设计成气球实验。例如：某学生课外活动小组利用右下图所示装置分别做如下实验：(1) 在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是溶液；加热时溶液由红色

9、逐渐变浅的原 因(2) 在试管中注入某无色溶液，加热试管，溶液变为红色，冷却后恢复无色，则此溶液可能是溶液；加热时溶液由无色变为红色的原因【剖析】本实验装置为一封闭的体系，原溶液受热颜色发生变化，是由于其中某种 物质以气态挥发所引起，冷却后，挥发出的气体又溶解在溶液中，得到原来的溶 液。能使溶液在红色和无色之间变化的物质在中学阶段最常见的是酚酉太和品红，从而不难分析出导致品红溶液颜色变化的是碱性气体 NH,导致酚配溶液颜 色变化的是SQ答案：(1)稀氨水和酚猷稀氨水中的NH逸出，所以溶液的颜色变浅(2)溶有SCO的品红SCO气体逸出，品红溶液恢复红色三、实验题型3一氨气的还原性实验1. 【例题

10、】资料显示：“氨气可在纯氧中安静燃烧”。某校化学小组 学生设计如下装置(图中铁夹等夹持装置已略去)进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。ABC用装置A制取纯净、干燥的氨气，大试管内碳酸盐的化学式 是，碱石灰的作用(2)将产生的氨气与过量的氧气通到装置B (催化剂为伯石棉)中，用酒 精喷灯加热：氨催化氧化的化学方程式是试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式停止反应后，立即关闭B中两个活塞。 一段时间后，将试管浸入冰水中，试管内气体颜色变浅，请结合化学方程式说明原 因 。(3)将过量的氧气与A产生的氨气分别从a b两管进气口通入到装置C中，并在 是0b管上端点燃氨气：两气体通入的先后顺序是氨气燃

11、烧的化学方程式【剖析】(1)碳酸盐加热分解能产生NH,只有(NH) 2co或NHHCQ其分解产生的混 合气体通过碱石灰后，C0和H0被吸收，可得到纯净的NH。(2)NH与过量02在催化剂、加热条件下发生反应：催化剂4NH+5O心 4NO+62O,通过无水CaCb后，未反应完的NH和生成的40被吸收，生成的NO在试管内被过量的Q氧化为红棕色的NO气体，方程式为： 2NO+O=2NQo 将试管浸入冰水中，由于2NO(g)二204； Hv 0,正反应为放热反应，当温 度降低时，平衡向正反应方向移动，部分红棕色的NO转化为无色20,故颜色变浅。(3)由于装置C上端开口，要点燃NH,须先通入Q,后通入N

12、H,因为若先通 入 NH, NH在空气中不能点燃，NH逸出会造成污染。NH在纯氧中燃烧的化学方程式 为：4NH+3O 二-2N2+6HO (。置换 2)。答案：见解析2. 【例题】实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量，反应的化学方程式为：2NH+3CuO N+3CU+3HO试回答：如果选用测定反应物CuO和生成物H20的质量m(Cu。)、m(H0)时，请用下 列仪器设计一个简单的实验方案：仪器连接的顺序(用字母编号表示，仪器可重复使用)；d中浓硫酸的作用是，；实验完毕时观察到a中的现象OO (以下选择填空不限1个正确C. CuO中混有Cu列出计算Cu的相对原子质量的表达式下列情

13、况将使测定结果偏大的是答案,均用字母编号填写)A. CuO未全部还原为CuB. CuO受潮(2)如果仍采用上述仪器装置,其他方案可选用测定的物理量有A. m(Cu)和 m(CuO)B. m(N)和 m(HO)C. n(Cu)和 m(H2O)D. m(Nh)和 m(H0)【剖析】(1)仪器连接顺序由实验目的决定。该实验主要是要测定NH与CuONH反应生成的水的质量(CuO的质量在实验前即可称出)，故应先制备干燥的(用碱石灰干燥，不用浓H2SQ,因为浓HSQ会与NH反应)，然后让NH与CuO反 应，再测定生成水的质量(用碱石灰吸收反应后生成的水蒸汽，不能用浓H2so4吸 收，因NH不一定反应完)。另外为了吸收多余的NH,同时也为了防止空气中的水蒸 汽造成实验误差，最后应接d装置。故仪器的连接顺序为bcacdo d中浓H2SQ的 作用是吸收未反应的NH,防止空气中水蒸汽进入装置。实验完毕后观 察到a中的现 象是固体由黑色转变为红色。根据化学方程式可计算出Cu的相对原子质量的表达式为18m(CuQ)/m(H2Q)卜16 o根据Cu的相对原子质量的表达式可知，要使