新教材高中化第5章化工生产中的重要非金属元素第节基次时4氨和铵盐案新人教版必修第二册

PAGE9-基础课时4氨和铵盐学习任务1．通过喷泉实验认识NH3的溶解性及其与水的反应。通过学习NH3的催化氧化反应，了解HNO3的工业制法。培养“宏观辨识与变化观念”的核心素养。2．通过了解铵盐的通性，掌握氨气的实验室制法及铵根离子的检验并认识铵态氮肥在生产中的应用。培养“科学探究与社会责任”的核心素养。知识点一氨氨的电子式为，结构式为，空间构型：三角锥形。1．氨的物理性质(1)氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，很容易液化。(2)氨极易溶于水：在常温常压下，1体积水大约可溶解700体积氨。可利用喷泉实验证明NH3极易溶于水。液氨作制冷剂的原因是什么？提示：氨易液化，液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低。2．氨的化学性质(1)NH3与水反应的化学方程式为NH3＋H2ONH3·H2O。(2)NH3与酸反应生成铵盐①浓氨水挥发出的NH3与浓盐酸挥发出的HCl相遇形成白烟，即NH4Cl晶体小颗粒，其反应的方程式为NH3＋HCl=NH4Cl。②氨通入稀硫酸中反应的离子方程式为NH3＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)。(3)氨的催化氧化氨催化氧化制HNO3的系列反应方程式依次为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up10(催化剂),\s\do10(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)NH3溶于水后完全生成NH3·H2O。 (×)(2)NH3的水溶液能导电，故NH3为电解质。 (×)(3)NH3的催化氧化反应中氧化产物为NO。 (√)为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟？蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟？提示：浓氨水和浓盐酸均有挥发性，挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇，化合生成NH4Cl固体小颗粒，即为白烟。浓硫酸没有挥发性，故不可能形成白烟。知识点二铵盐——铵根离子(NHeq\o\al(＋,4))与酸根离子构成的化合物铵盐是农业上常用的化肥。绝大多数铵盐易溶于水，受热易分解，与碱反应会放出NH3。1．不稳定性：NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为NH4Cleq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋HCl↑、NH4HCO3eq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑。2．与碱的反应(1)固体反应：NH4Cl与NaOH反应的化学方程式为NH4Cl＋NaOHeq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋NaCl＋H2O。(2)溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热)：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋H2O。稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热)：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。3．铵盐与碱反应的两个应用(1)检验NHeq\o\al(＋,4)：待测液中加NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸放置于试管口，若试纸变蓝，说明溶液中含NHeq\o\al(＋,4)。(2)实验室制备NH3eq\x(原理)—2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up10(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O↓eq\x(装置)—固＋固eq\o(→,\s\up10(△))气↓eq\x(收集)—向下排空气法↓eq\x(验满)—湿润的红色石蕊试纸靠近试管口(变蓝)、蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口(产生白烟)(1)棉花的作用是什么？如何处理尾气？提示：防止NH3与空气对流，用稀H2SO4浸湿棉花。(2)用长试管加热NH4Cl能制取NH3吗？为什么？提示：不能。因为NH4Cl分解产生的NH3和HCl遇冷会再次化合为NH4Cl，不能用于制取NH3。氨水性质和氨的喷泉实验喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。在实验室中可以利用喷泉实验，验证氨气等气体的溶解性。如下图。图1图2图31．用图1装置进行喷泉实验，圆底烧瓶已充满干燥氨气，怎样操作可以形成喷泉？该实验的原理是怎样的？提示：打开弹簧夹，挤压胶头滴管。NH3溶于少量水中，使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内的水进入圆底烧瓶，形成喷泉。2．如果只提供图2的装置，请说明引发喷泉的方法。提示：打开弹簧夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾。3．增大下方压强，也能形成喷泉。利用图3装置，在锥形瓶中分别加合适的物质，反应后可能产生喷泉。利用所学化学知识，试举一例。提示：在图3装置的锥形瓶中加入NH4HCO3与稀盐酸。4．若图1烧瓶中充满干燥NH3做喷泉实验，在标准状况下，所得溶液的物质的量浓度为多少？提示：设烧瓶容积为VL，则溶液充满为VL，故c＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。5．图1烧瓶中的所得溶液的粒子成分有哪些？提示：H2O、NH3·H2O、NH3、NHeq\o\al(＋,4)、OH－和少量H＋。6．稀盐酸中通入NH3和将氨水加入稀盐酸中，分别写出反应的离子方程式。提示：H＋＋NH3=NHeq\o\al(＋,4)，H＋＋NH3·H2O=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O。1．喷泉实验装置及其创新设计说明：(1)装置(Ⅰ)改变了胶头滴管的位置，胶头滴管挤入少量水于试剂瓶中，即可使少量溶液沿导管进入烧瓶中，导致大量的NH3溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。(2)装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨气溶于水)。(3)装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。(4)装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。(5)装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。(6)装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。2．氨水问题分析(1)氨水的溶质质量分数为eq\f(mNH3,m溶液)×100%(2)氨水的化学性质①不稳定性：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋H2O②碱的通性eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(与酸发生中和反应,与铝盐、镁盐、铁盐生成相应,的沉淀AlOH3、MgOH2、FeOH3))1．中学实验中，通常利用如图所示的装置进行喷泉实验来验证气体的“溶解性”，下列有关说法不正确的是()A．用滴管加入液体后，由于气体的“溶解”，使瓶内压强减小，导致瓶内压强小于外界压强，从而形成喷泉B．选用合适的溶液，CO2也能用于做喷泉实验C．HCl、NH3和SO2均能用该装置做喷泉实验D．用NO2和N2O4的混合气体做喷泉实验，烧瓶中将充满稀硝酸D[NO2、N2O4和H2O反应生成不溶于水的NO，因此烧瓶中不可能充满稀硝酸。]2．(2021·湘潭高一检测)下列四种组合中不可能形成喷泉的是()A．氯化氢和水 B．CO2和水C．二氧化碳和NaOH溶液 D．氯气和NaOH溶液[答案]B3．下列关于氨水的说法不正确的是()A．NH3通入盐酸中和氨水滴入盐酸中离子方程式均为NH3＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)B．AlCl3溶液中滴加过量氨水，有白色沉淀生成C．将1molNH3通入足量水中形成200g氨水溶液，则氨水中溶质质量分数为8.5%D．氨水受热放出NH3A[NH3通入盐酸中发生反应NH3＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)，而氨水滴入盐酸中发生反应NH3·H2O＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋H2O，A项错误。]NH3的制法和性质探究1．氨气实验室制法应注意的问题(1)净化装置：通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。(2)收集方法：向下排空气法收集，试管口塞一团疏松的棉花团，目的是防止氨气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气。(3)尾气处理：多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸，常采用的装置如图所示：2．实验室快速制氨气的方法(1)加热浓氨水法：NH3·H2O不稳定，受热易分解生成NH3：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋H2O，故可直接加热浓氨水制备NH3。(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法：固体NaOH溶于水放出大量的热，会促使氨水分解，而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2，同时反应放热，也会促使氨水分解，故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。反应装置图分别为：4．实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置中，其中正确的是()A．①是氨气发生装置 B．③是氨气发生装置C．②是氨气吸收装置 D．④是氨气收集、检验装置B[①中NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl，但在试管口附近两者又能结合生成NH4Cl，所以不能用于制取NH3；③可用于NH3的发生装置，利用浓氨水和生石灰等制取NH3；②中的漏斗位置过低，不能防止倒吸，漏斗要紧贴水面；④的试管口应放一团干燥的棉花，减少NH3与空气的对流。]5．如图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。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NH3与浓盐酸反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液一定是AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱A[NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体；NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4；NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O属于碱，NH3不属于碱。]6．(素养题)“在众多的化工原料和产品中，都能见到硫和氮等元素的踪迹。”工业上，由N2可制NH3，由NH3可制HNO3及铵盐，有的铵盐可作农业上的化肥，有的铵盐可用于实验室中制NH3。下列化学方程式不正确的是()A．工业合成氨：N2＋3H2eq\o(=,\s\up10(高温、高压),\s\do10(催化剂))2NH3B．氨的催化氧化：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up10(催化剂),\s\do10(△))4NO＋6H2OC．碳酸氢铵化肥受热：NH4HCO3eq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑D．实验室制氨气：Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up10(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑A[N2与H2反应生成NH3为可逆反应，故正确的化学方程式为N2＋3H22NH3。]1．下列有关氨的叙述不正确的是()A．氨分子中氮元素的化合价只能升高，氨具有还原性B．氨的催化氧化反应的化学方程式是4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up10(催化剂),\s\do10(△))4NO＋6H2OC．氨的催化氧化反应中，若氧气过量，则有红棕色气体生成D．NH3与酸的反应为中和反应D[氨分子中氮元素是－3价，处于最低价态，只具有还原性，A项正确；NH3具有还原性，在催化剂作用下可与氧气发生反应：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up10(催化剂),\s\do10(△))4NO＋6H2O，B项正确；氨的催化氧化是NH3在催化剂作用下被O2氧化为NO的反应，若O2过量，生成的NO与O2反应生成红棕色气体NO2，C项正确；NH3与酸的反应为化合反应，D项错误。]2．下列离子方程式书写正确的是()A．实验室用氯化铵和熟石灰制氨气：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up10(△))NH3↑＋H2OB．NaOH浓溶液与NH4Cl溶液混合加热：NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up10(△))NH3·H2OC．氨水中加盐酸：NH3·H2O＋H＋=NHeq\o\al(＋,4)＋H2OD．氨水中加入氯化铁溶液：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓C[NH4Cl和Ca(OH)2固体加热，不是溶液中进行的反应，不存在离子浓度的变化，不属于离子反应，A项不正确；NaOH溶液和NH4Cl溶液混合加热放出NH3，不能写成NH3·H2O，B项不正确；氨水与酸反应，实质是NH3·H2O电离出的OH－参与反应，NH3·H2O为弱碱应写成分子式，故C项正确；D项不正确。]3．(素养题)标准状况下，在干燥的烧瓶中充满纯净的NH3，进行如图所示的喷泉实验，下列说法错误的是()A．本实验之所以能够产生喷泉是因为氨气极易溶于水，导致烧瓶内外产生压强差B．若烧瓶内的氨气中混有少量空气，则喷泉实验后的水不能充满烧瓶C．本实验若将NH3换成HCl，也能产生红色的喷泉D．实验结束后，烧瓶中氨水的物质的量浓度为eq\f(1,22.4)mol·L－1C[氨气极易溶于水，使烧瓶内气压迅速小于大气压，从而形成喷泉，A项正确；若烧瓶内的氨气中混有少量空气，由于空气中的氮气等难溶于水，也不与水反应，则喷泉实验后的水不能充满烧瓶，B项正确；若将NH3换成HCl，因HCl也极易溶于水，也能形成喷泉，但由于HCl的水溶液显酸性，故滴有酚酞的水形成的喷泉溶液显无色，C项错误；设烧瓶容积为VL，则标准状况下烧瓶内氨气的物质的量n＝eq\f(VL,22.4L·mol－1)＝eq\f(V,22.4)mol，由于氨水充满烧瓶，所以最终形成氨水的物质的量浓度c＝eq\f(n,V)＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mo