2024-2025学年新教材高中化学第3章物质的性质与转化第3节氮的循环第2课时氨与铵盐学生用书鲁科版必修第一册

第2课时氨与铵盐学业要求1．通过对固氮反应的分析、氨气的转化与生成的试验探究以及浓硝酸性质的学习，相识氨气、铵盐的物理性质、化学性质以及典型的试验现象，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、元素价态角度探讨物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法，建立改变观念与平衡思想。2．通过对氨气的转化与生成的试验探究以及NH4+的检验方法，培育学问网络学业基础——自学·思记·尝试一、氨1．物理性质颜色气味状态水溶性密度无色________气味气体________溶于水比空气的________2.化学性质(1)氨与水反应。①氨溶于水时，大部分NH3与H2O结合形成NH3·H2O。氨水受热有氨气逸出，反应的化学方程式为NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。②喷泉试验。试验现象(溶液中滴有酚酞)：形成喷泉，且烧瓶内液体呈________。试验结论：氨气____________溶于水，且与水生成了使溶液显__________性的物质。(2)氨与酸反应。①与HCl反应，化学方程式为__________________，蘸有浓氨水与浓盐酸的两玻璃棒靠近时出现的现象为____________。浓氨水与____________反应，都可生成白烟，如浓硝酸等。②与H2SO4反应，化学方程式为________________________________________________________________________。(3)氨的还原性。氨中氮元素的化合价是－3价，是氮元素的最低价态，因此，氨具有还原性，能与具有氧化性的物质(如氧气)反应。氨在催化剂(如铂等)存在的状况下与氧气反应生成一氧化氮：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(高温),\s\do5(催化剂))________________。3．氨水的性质二、铵盐1．定义由____________和____________构成的盐。2．物理性质____________溶于水的________色晶体。3．铵盐的化学性质(1)试验探究：操作现象结论试管底部的固体渐渐削减，在试管上端内壁上有白色固体附着受热时，氯化铵分解生成氨气和氯化氢；冷却时，两者在管口又重新结合生成氯化铵澄清石灰水中有气泡产生，溶液变浑浊碳酸氢铵分解，生成了CO2加热后试管中有气体产生，并可闻到刺激性的气味。同时还看到，潮湿的红色石蕊试纸变蓝产生了氨气(2)化学性质：三、NH3的试验室制法1．制备原理氯化铵与熟石灰反应：。2．氨气的收集及验满用收集，并用检验氨气是否收集满。四、化学氮肥[即学即练]1．推断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。（1）液氨汽化时要汲取大量的热，可用作制冷剂。（）（2）氨气显碱性，可用无水CaCl2干燥。（）（3）浓氨水可检验氯气管道是否漏气。（）（4）分别充溢HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面快速上升，说明两者均易溶于水。（）（5）试验室用NH4Cl和Ca（OH）2制备NH3并不涉及氧化还原反应。（）（6）NH3·H2O为一元弱碱，含有NH4+的水溶液均显弱碱性。2．下列物质中，可用作制冷剂的是（）A．液氧B．小苏打C．液氨D．火碱3．将NH3通过灼热的CuO，发觉生成一种红色的固体单质和一种气体单质，这种气体单质是（）A．O2B．H2C．N2D．NO4．以下关于试验室制备氨气的装置和药品的选择中不正确的是（）5.右图是喷泉试验装置图，下列说法正确的是（）A．烧瓶中的溶液呈红色，则原气体确定是SO2B．形成喷泉的缘由是烧瓶内压强大于外界大气压C．烧瓶中的溶液呈蓝色，则原气体可能是氨气D．若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，则CO、CO2均能形成喷泉6．为了检验某固体物质中是否含有NH4+，你认为下列试纸和试剂确定用不到的是①蒸馏水②NaOH溶液③红色石蕊试纸④蓝色石蕊试纸⑤稀硫酸A．①⑤B．④⑤C．①③D．①④⑤核心素养——合作·探究·共享一喷泉试验[例1]喷泉是一种常见的现象，产生的缘由是存在压强差。请回答下列问题：（1）①用如图甲所示的装置进行喷泉试验，干燥的圆底烧瓶中已装满氨气，引发喷泉的操作是________________________________________________________________________。该试验的原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②假如只供应如图乙所示的装置，说明引发喷泉的方法________________________________________________________________________。（2）利用如图丙所示的装置，在锥形瓶中分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是（填字母）。A．Cu与稀盐酸B．NaHCO3与NaOH溶液C．CaCO3与稀硫酸D．NH4HCO3与稀盐酸（3）在图丙所示装置的锥形瓶中加入酒精，锥形瓶外放一水槽，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可以是（填字母）。A．浓硫酸B．食盐C．硝酸钾D．硫酸铜（4）从产生喷泉的原理分析，图中甲、乙所示装置是（填“增大”或“减小”，下同）圆底烧瓶内气体的压强。图丙所示装置是锥形瓶内气体的压强。人造喷泉及火山爆发的原理与图（填“甲”“乙”或“丙”）所示装置的原理相像。[提升1]有四个干燥的烧瓶，在标准状况下，向①瓶中装入干燥、纯净的氨气，②瓶中装入干燥的含一半空气的氯化氢，③瓶中装入干燥、纯净的二氧化氮，④瓶中装入干燥的、体积比V（NO2）：V（O2）＝4∶1的混合气体。做喷泉试验时四个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比为（不考虑烧瓶中溶液体积的改变）（）A．2∶1∶2∶2B．5∶5∶5∶4C．1∶1∶1∶1D．无法确定关键实力1.形成喷泉的原理容器内外产生较大的压强差。在这种压强差的作用下，液体快速流淌，通过带有尖嘴的导管喷出来，形成喷泉。2．产生压强差的原理从原理上讲，使容器内外产生较大压强差可分为以下两类状况。（1）减小内压法容器内气体极易溶于水或易与溶液中的溶质发生化学反应，使容器内的压强快速减小，在外界大气压的作用下，外部液体快速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。能形成喷泉的常见气体与液体汲取剂的组合：气体HCl、NO2＋O2NH3CO2、Cl2、H2S、SO2汲取剂水或碱溶液水或酸溶液碱溶液（2）增大内压法容器内的液体由于受热挥发（如浓盐酸、浓氨水、酒精等）或发生化学反应，导致容器内产生大量气体，使压强快速增大，促使容器内液体快速向外流淌，能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是应用此原理。3．喷泉试验常见的几种装置（1）图甲形成喷泉是因为烧瓶内的气体极易溶于烧杯和滴管中的液体（或易与液体反应）。引发喷泉的操作：打开止水夹，挤压胶头滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差，形成喷泉。（2）图乙形成喷泉是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯中的液体（或易与液体反应）。引发喷泉的操作：使烧瓶受热（或受冷），烧瓶内气体体积膨胀（或缩小），打开止水夹，赶出（或吸入）玻璃管内的空气，使瓶内气体与液体接触而溶解（或反应），烧瓶内的压强突然减小而产生压强差，形成喷泉。（3）图丙形成喷泉的缘由是下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体（或瓶内液体受热挥发产生大量气体），使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶压入烧瓶形成喷泉。4．有关喷泉试验所得溶液物质的量浓度计算的类型和方法（1）气体是溶质：如用HCl、HBr、HI、NH3等和水进行的喷泉试验。c＝n溶质V溶液＝V注：NH3与H2O反应后的溶质为NH3·H2O，计算时将NH3视为溶质。(2)气体不是溶质：如用NO2和水，NO2、O2的混合气体和水进行的喷泉试验，其所得溶液的溶质为HNO3。先依据反应方程式计算烧瓶中n(溶质)和V(溶液)，然后计算溶质物质的量浓度。如在一干燥的烧瓶内充溢NO2气体，进行喷泉试验，反应为3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，n(HNO3)＝23n(NO2)，溶液的体积V(溶液)＝23V。则HNO3的物质的量浓度c＝n溶质V溶液二氨气的试验室制备[例2]利用如图所示装置及药品制取氨气。（1）A中制氨气的化学方程式为。（2）B中碱石灰的作用是。（3）C处是用集气瓶收集氨气的装置，请在虚线框中绘出装置图。（4）证明氨气已集满的操作和现象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。状元随笔本题考查了氨气的试验室制备，侧重考查对试验学问驾驭的娴熟程度，明确氨气的制备原理，利用氨气性质确定干燥、收集和验满的方法是解题关键。[提升2]为了在试验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套试验装置：（1）写出试验室制氨气的化学方程式：。（2）试验装置和所用样品都正确的是（填“甲”“乙”或“丙”）。（3）检验试管里是否收集满氨气的方法是。（4）上述装置中确定收集不到氨气的是（填“甲”“乙”或“丙”），其缘由是（用化学方程式表示）。（5）尾气处理时，下列装置不行以用于处理氨气的是（填标号）。（6）氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。关键实力1.试验室制备氨气的常用方法试验原理铵盐和碱共热产生氨气：2NH4Cl＋Ca（OH）2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O试验装置“固＋固eq\o(→,\s\up7(△))气”装置，如图所示eq\a\vs4\al()（1）试管口应略向下倾斜，防止反应产生的水蒸气冷凝回流炸裂试管。（2）导气管要伸入接近试管底部。（3）棉花的作用是防止因空气与NH3对流而使收集的NH3不纯。气体收集方法氨极易溶于水且密度比空气的小，通常用向下排空气法收集气体检验用潮湿的红色石蕊试纸（变蓝）接近试管口干燥方法氨气是碱性气体，常用碱石灰做干燥剂，不能用酸性干燥剂（浓硫酸、P2O5等）干燥，也不能用无水CaCl2干燥，因为它们均能与氨气发生反应。常用的干燥氨气的装置如图所示尾气处理可在试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花；氨极易溶于水，用水汲取时要防止倒吸，常用的防倒吸装置如图所示防倒吸原理：将NH3通入a装置时，因NH3极易溶于水，使制取NH3的装置内的压强小于大气压强，水被吸入漏斗，水面下降，与漏斗口脱离。漏斗中的水又回落到烧杯中，达到防倒吸的目的。b装置与a装置相像，水被吸入球形干燥管中，不会进入前面的装置。c装置利用了NH3不溶于CCl4而易溶于水的原理。d装置是水倒吸后留存于试剂瓶中，不会进入前面的装置2．试验室制备氨气的其他方法方法化学方程式（或原理）气体发生装置加热浓氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O注：①NH3·H2O不稳定，受热易分解；②加热温度不宜过高浓氨水＋固体NaOHNaOH固体溶于水放热，促使一水合氨分解，且OH－浓度的增大有利于NH3逸出浓氨水＋固体CaONH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca（OH）2CaO的作用：①吸水；②吸水后放热促进NH3逸出；③增大溶液中的OH－浓度，削减NH3的溶解,状元随笔试验室制备NH3的留意事项（1）制取NH3所用的铵盐不能是硝酸铵、硫酸铵。因为在加热过程中，NH4NO3分解易发生爆炸；而（NH4）2SO4与Ca（OH）2反应时生成微溶物CaSO4，不利于NH3逸出，且反应后试管难以清洗。（2）熟石灰不能用NaOH、KOH代替，缘由是NaOH、KOH易潮解、结块，不利于产生NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。（3）由于NH3极易溶于水，在制备、收集过程中，应尽可能不与水接触，以削减损失和防止倒吸。学考评价——夯实·测控·演练1．可用来干燥氨气的有（）A．浓硫酸B．碱石灰C．氯化钙D．五氧化二磷2．某同学仿照喷泉试验原理在试验室里做了一个“喷烟试验”。如图所示，在甲、乙两个烧瓶中分别装入X、Y两种无色气体，胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，试验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶中，然后打开弹簧夹，便可看到甲烧瓶中的导管喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色渐渐变浅最终褪为无色。则X、Y分别为（）A．NH3和HClB．HCl和NH3C．SO2和HClD．NO和HCl3．有关氨及氨水的说法正确的是（）A．NH3具有还原性B．液氨、氨气、氨水是同一种物质C．氨气是非电解质，氨水是电解质D．氨水的主要成分是NH34．下列装置用于试验室中制取干燥氨气的试验，能达到试验目的的是（）A．用装置甲制备氨气B．用装置乙除去氨气中少量水C．用装置丙收集氨气D．用装置丁汲取多余的氨气5.下列方法中，不能用于试验室制取氨气的是（）A.加热试管中的氯化铵固体B．在烧瓶中将熟石灰和氯化铵混合，加水调成泥状后加热C．将分液漏斗中的浓氨水滴入装有生石灰的烧瓶中D．加热烧瓶中的浓氨水6．探究氨气及铵盐性质的过程中，下列依据试验现象得出的结论不正确的是（）A．将集有氨气的试管倒扣于水槽中，液体快速充溢试管，说明氨气极易溶于水B．向氨水中加入浓氢氧化钠溶液，加热，产生使潮湿的红色石蕊试纸变蓝的气体，说明氨水中含有NHC．加热NH4HCO3固体，视察到固体渐渐削减，试管口有液滴产生，说明NH4HCO3受热不稳定D．将红热的Pt丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量的红棕色气体，说明氨气催化氧化的产物中有NO第2课时氨与铵盐学业基础一、1．刺激性极易小2．(1)红色极易碱(2)①NH3＋HCl=NH4Cl产生白烟挥发性酸②2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(3)4NO＋6H2O3．NH3·H2O⇌NH4+＋OH－变蓝NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O二、1．铵根离子酸根离子2．易白三、1．2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．向下排空气法潮湿的红色石蕊试纸四、NH4+NO3-[即学即练]1．(1)√(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×2．解析：氨气易液化，液氨汽化时汲取大量的热，能够使四周环境温度降低，具有制冷作用，常用作制冷剂，故选C。答案：C3．解析：将NH3通过灼热的CuO，发觉生成一种红色的固体单质和一种气体单质，红色的固体单质为铜，铜元素的化合价降低，则N元素的化合价上升，气体单质只能为氮气，故选C。答案：C4．解析：试验室用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合加热制取NH3，故A不正确；碱石灰可以除去NH3中的水蒸气，故B正确；氨气的密度比空气小，用向下排空气法收集，故C正确；NH3极易溶于水，用倒置的漏斗可以防倒吸，故D正确。答案：A5．解析：烧瓶中的溶液呈红色，说明气体溶于水呈酸性，则原气体可能是HCl、SO2等酸性气体，A错误；烧瓶中的气体易溶于水或能与水反应，从而使烧瓶内压强小于外界大气压形成喷泉，B错误；烧瓶中的溶液呈蓝色，则气体溶于水或与水反应所得溶液确定呈碱性，因此原气体可能是氨气，C正确；CO不溶于水也不与氢氧化钠溶液反应，若将石蕊溶液改成氢氧化钠溶液，CO不能形成喷泉，D错误。答案：C6．解析：铵根离子和氢氧化钠溶液反应生成氨气，氨气能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝色，所以确定用不到的物质是蓝色石蕊试纸及稀硫酸，故选B。答案：B核心素养[例1]解析：(1)①题图甲所示装置要引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶即可；②题图乙所示装置要引发喷泉需先打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶，发觉导管口有气泡冒出后，再移去热毛巾。(2)能在锥形瓶内反应产生气体，使锥形瓶内的压强大于圆底烧瓶内的压强即可，故应选NH4HCO3和稀盐酸。A项，Cu与稀盐酸不反应；B项，NaHCO3与NaOH溶液反应无气体生成；C项，CaCO3与稀硫酸反应生成的CaSO4微溶于水，阻挡反应接着进行，生成的CO2较少。(3)浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶内酒精汽化引发喷泉。(4)题图甲、乙所示装置的原理是减小圆底烧瓶内气体的压强，题图丙所示装置的原理是增大锥形瓶内气体的压强，人造喷泉及火山爆发均与题图丙所示装置的原理相像。答案：(1)①打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶NH3极易溶于水，使圆底烧瓶内的压强快速减小，烧杯内的水快速进入圆底烧瓶②打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至导管口有气泡冒出后，移去热毛巾(2)D(3)A(4)减小增大丙[提升1]解析：①瓶中装入干燥、纯净的氨气，做喷泉试验后溶液充溢整个烧瓶；②瓶中装入干燥的含一半空气的HCl，所得溶液体积为烧瓶容积的12；③瓶中装入干燥、纯净的二氧化氮，充入水时发生反应3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，所得溶液体积为烧瓶容积的23；④瓶中装入干燥的、体积比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1的混合气体，充入水发生化学反应4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，溶液充溢整个烧瓶。设烧瓶容积为VL，则①中溶液浓度为VL22.4L/molVL＝122.4mol/L，②中溶液浓度为0.5VL22.4L/mol0.5VL＝122.4mol/L，③中溶液浓度为VL22.4L/mol×2323VL＝122.4mol/L，④中溶液浓度为VL×4522.4L/molV答案：B[例2]解析：(1)由装置图可知，该试验用氯化铵和氢氧化钙加热生成氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)制取氨气过程中产生水，因此氨气中混有水蒸气，氨气为碱性气体，可用碱石灰干燥氨气。(3)由于氨气密度比空气小、极易溶于水，所以不能采纳排水法收集，只能用向下排空气法收集，装置为。(4)氨气溶于水后溶液显碱性，将潮湿的红色石蕊试纸靠近C处右侧的导管口，若试纸变成蓝色，说明氨气已集满。或将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近C处右侧的导管口，若有大量白烟生成，说明氨气已集满。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)干燥NH3(3)(4)将潮湿的红色石蕊试纸靠近C处右侧的导管口，试纸变成蓝色(合理即可)[提升2]解析：(1)氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨气和水，反应的化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(2)甲中没有干燥装置，得到的氨气中含有水蒸气；乙中浓硫酸能够与氨气发生反应；丙中碱石灰与氨气不反应，能够干燥氨气。(3)氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨可部分电离出OH－，能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝，故可将潮湿的红色石蕊试纸放在试管口检验氨气是否已收集满；氨气和氯化氢或硝酸反应可产生白烟，所以可用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在试管口，若产生白烟，可证明氨气已经收集满。(4)氨气为碱性气体，可与浓硫酸反应，反应的化学方程式为2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(氨过量)或NH3＋H2SO4=NH4HSO4(氨少量)，故乙装置确定收集不到氨气。(5)由于氨气极易溶于水，所以处理氨气时应防止倒吸，A中的漏斗、D中的球形干燥管可防止倒吸，B中氨气没有与水干脆接触，可防止倒吸，而C可引起倒吸。(6)氨催化氧化可生成一氧化氮和水，该反应的化学方程式为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化剂),\s\do5(△))4NO＋6H2O。答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)丙(3)将潮湿的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，则证明氨气