新教材适用2024-2025学年高中化学第5章化工生产中的重要非金属元素第2节氮及其化合物第3课时NH3及常见气体的制备方法学案新人教版必修第二册

第3课时NH3及常见气体的制备方法学习目标1．驾驭试验室制NH3的方法。2．驾驭常见气体的制备。3．原理、装置、收集和净化规律。核心素养1．通过探究NH3的试验室制法，强化证据推理和模型认知的实力。2．通过学习常见气体的制备，强化科学探究和创新意识。一、氨的试验室制法对应学生用书学案P0241．氨的试验室制法(1)制备原理铵盐(NH4Cl)与强碱[Ca(OH)2]反应生成氨，其化学方程式：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)试验装置固体＋固体→气体(3)收集和验满①NH3极易溶于水，可以用_向下排空气法__收集。②利用NH3的性质检验是否收集满。把潮湿的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变_蓝色__；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有_白烟__产生。(4)尾气处理可在试管口放一团_用水或稀H2SO4__浸湿的棉花球。特殊提示：①制取氨时，不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸。也不能用氢氧化钠代替熟石灰，因为氢氧化钠具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3。②因为NH3为碱性气体，且能与CaCl2反应生成CaCl3·8NH3，所以不能用浓硫酸、无水氯化钙、P2O5等代替碱石灰干燥NH3。2．氨气的简易制法方法装置原理及化学方程式加热浓氨水氨水具有_不稳定性__和_挥发性__，受热易分解。化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O将浓氨水滴入生石灰、固体NaOH或碱石灰中固体NaOH具有吸水性，溶于水放出大量的热，促使氨水分解。CaO与水反应，使溶剂(水)削减；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2正|误|判|断(1)收集NH3时，试管口处的棉花可减缓NH3与空气的对流。(√)(2)某同学依据铵盐受热分解的性质，认为可以采纳加热NH4Cl分解的方法来制取氨。(×)(3)由于氨极易溶于水，所以不能用排水法收集氨，只能用向下排空气法收集。(√)(4)由于氨极易溶于水，所以多余的氨可以用导管干脆插入水中进行汲取。(×)(5)氨不能用浓H2SO4干燥，但可以用无水CaCl2干燥。(×)深|度|思|考1.试验室加热制取氨气时，为什么碱不选用NaOH?提示：NaOH固体易潮解、有吸湿性、易结块，不利于氨气逸出，加热条件下还会腐蚀试管。2．试验室制备氨气时，收集氨气的小试管口的棉花作用是什么？提示：制备氨气温度较高，收集氨气时，干燥的棉花可以减小对流，提高氨气纯度。收集完氨气后用水或稀硫酸浸湿的棉花可以汲取尾气。应|用|体|验1.某同学在试验室中利用下列装置制备NH3：(1)假如选用A装置作为氨气的发生装置，则反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)选择图中的装置，欲收集一瓶干燥的氨气，装置的运用依次为A→_C__→_D__→_C__→_F__(按气流方向，用大写字母表示)。解析：(1)试验室加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物来制取氨气，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)制取的氨气中混有水蒸气，需干燥除去，故发生装置后连接装置C，氨气极易溶于水，密度比空气小，可采纳向下排空气法收集，收集装置选择装置D，为防止水蒸气混入，在集气瓶后连接干燥装置C，装置F进行尾气处理，故装置连接依次为CDCF。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反应方程式：Ca(OH)2＋2NH4Cl2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(2)试验装置和所用样品都正确且能得到干燥氨气的是_丙__(填“甲”“乙”或“丙”)。(3)检验试管里是否收集满氨气的方法是_在试管口放一片潮湿的红色石蕊试纸，若试纸变蓝色，则证明氨已经集满(或用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在试管口，若产生大量白烟，则证明氨气已经集满)__。(4)上述装置中确定收集不到氨气的是_乙__(填“甲”“乙”或“丙”)，其缘由是2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4=NH4HSO4)(用化学方程式表示)。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＋2NH4Cl2NH3↑＋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，一水合氨遇红色的石蕊试纸显蓝色，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大量白烟，所以可用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在试管口，若产生大量白烟，可证明氨气已经收集满。(4)氨气为碱性气体，可与浓硫酸反应生成硫酸铵，反应的化学方程式为2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4，故乙装置确定收集不到氨气。二、常见气体的制备方法比较对应学生用书学案P0261．常见气体的制备装置装置应用固体(或液体)＋液体气体固体(＋固体)气体固体(或液体)＋液体→气体2.常见气体的制备试剂与装置的选择气体反应试剂反应装置O2①KMNO4、②KClO3分解_B__①Na2O2与H2O；②H2O2与MnO2_C__SO2Na2SO3与浓H2SO4_C__Cu与浓H2SO4，加热_A__Cl2浓盐酸与MnO2，加热_A__浓盐酸与KMnO4_C__H2稀盐酸与Zn_C__CO2CaCO3与稀盐酸_C__NH3NH4Cl与Ca(OH)2，加热_B__NH3·H2O，加热_A__NH3·H2O与CaO_C__3.气体的收集方法(1)一般方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水且不与水反应_O2、H2、NO、CO__等排空气法向上排空气法密度_大于__空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2等向下排空气法密度_小于__空气且不与空气中的成分反应_H2、NH3__等(2)创新方法①从a管进气b管出水可收集_难溶于水的气体__，如_H2、O2__等。②若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体：换成饱和食盐水收集_氯气__，换成饱和碳酸氢钠溶液收集_二氧化碳__，换成四氯化碳收集_HCl或NH3__。4．常用的防倒吸装置尾气处理时，有些气体要防倒吸，常见的防倒吸装置有：正|误|判|断(1)全部气体均可用排空气法收集。(×)(2)制氧气时，用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置。(√)(3)试验室可用铜片和浓硫酸共热制取少量SO2气体。(√)(4)制二氧化氮气体时，可用水汲取尾气。(×)深|度|思|考试验室可以按如图所示的装置干燥、贮存气体M，多余的气体可用水汲取，则M可能是_②__。①一氧化氮②氨气③二氧化硫④氯化氢提示：用该装置干燥、贮存的气体的密度必需比空气的小，且该气体易溶于水，NH3符合要求。应|用|体|验现有如图所示的四种试验室制备气体的发生装置。下列叙述正确的是(A)A．a装置可用于Na2SO3固体和70%的浓硫酸反应制备SO2B．b装置可用于Cu和稀硫酸制取SO2C．c装置可用于加热NH4Cl固体制备NH3D．d装置可用于MnO2和H2O2反应制备O2，并能限制反应的发生和停止解析：Na2SO3固体与较浓硫酸制备SO2气体，不须要加热，A项正确；铜和稀硫酸加热也不反应，B项错误；干脆加热NH4Cl固体分解生成的NH3和HCl气体在试管口又重新生成NH4Cl固体，无法制取NH3，C项错误；MnO2是粉末状固体，无法通过简易启普发生器限制反应的发生和停止，D项错误。解答试验装置题做到“四看”一看发生装置是否有错：①试验是否需加热。②仪器放置是否有错。③夹持仪器的位置是否有错。二看试剂(反应物、干燥剂、尾气汲取剂等)是否符合试验原理。三看收集方法是否有错(导管伸入的位置等)。四看是否缺少尾气汲取装置，对于有毒气体，确定要设计尾气汲取装置，并选择相宜的汲取剂。1．(2024·湖南娄底高一检测)下列是中学化学中常见气体，只能用排水法收集的是(D)A．Cl2 B．HClC．SO2 D．NO2．(2024·山西柳林县鑫飞中学高一期中)下列气体的制备和性质试验中，由现象得出的结论错误的是(D)选项试剂试纸或试液现象结论A浓盐酸、浓硫酸潮湿的pH试纸变红HCl为酸性气体B浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性C浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3溶于水显碱性D亚硫酸钠、硫酸品红溶液褪色SO2具有还原性解析：浓盐酸易挥发，浓硫酸不挥发，且浓硫酸稀释放热，可制备HCl气体，盐酸可以使pH试纸变红，A正确；浓盐酸与二氧化锰加热可制备氯气，氯气可氧化KI生成碘，遇淀粉碘化钾试液变蓝，B正确；浓氨水与CaO混合可制备氨气，氨水显碱性，因此氨气使潮湿的红色石蕊试纸变蓝，C正确；亚硫酸钠与硫酸反应生成二氧化硫，二氧化硫可使品红溶液褪色，体现其漂白性，D错误。3．(2024·河南商丘市第一高级中学高一期中)某课外活动小组在试验室用如图所示装置快速制取氨并验证氨的某些性质，同时收集少量纯净的氮气，请回答。(1)写出用生石灰和浓氨水反应制取氨的化学方程式：NH3·H2O＋CaO=Ca(OH)2＋NH3↑。(2)试验进行一段时间，视察到硬质玻璃管内黑色氧化铜粉末变为红色，盛无水硫酸铜的干燥管内出现蓝色，并且在最终的出气导管口处收集到纯净、干燥的氮气。依据这些现象，写出在硬质玻璃管内发生反应的化学方程式：3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2，这个反应说明氨具有_B__(填字母)。A．碱性 B．还原性C．氧化性 D．不稳定性(3)洗气瓶中浓硫酸的主要作用是_汲取空气中的水分，解除干扰；汲取氨，防止污染空气__，但也可能存在的平安隐患是_浓硫酸发生倒吸__。(4)装置E的作用是_汲取水蒸气，干燥NH3__，装置F的作用_检验是否有水生成__，E中的碱石灰_不能__(填“能”或“不能”)换成CaCl2。,对点训练题组一氨气的试验室制法1．(2024·江西于都中学高一期中)试验室制取氨并验证其化学性质和用途，图中装置对应的说法正确的是(C)A．可利用装置甲制取大量氨B．可利用装置乙干燥氨C．依据装置丙的原理和现象，可用浓氨水检验氯气管道是否漏气D．利用装置丁可汲取氨气并防倒吸解析：NaOH稀溶液与NH4Cl溶液反应主要生成NH3·H2O，A项错误；浓H2SO4与NH3反应，B项错误；因反应8NH3＋6Cl2=6NH4Cl＋N2，能看到白烟产生，可用浓氨水检验氯气管道是否漏气，C项正确；丁装置可汲取NH3，能发生倒吸现象，D项错误。2．某试验小组利用如图装置制备NH3并探究其性质。下列说法正确的是(C)A．①中固体可换为NH4ClB．②中药品为P2O5C．反应一段时间后，③中黑色固体变为红色D．反应一段时间后，④中锥形瓶收集到液氨解析：NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体，遇冷重新反应生成NH4Cl，无法制取NH3，A错误；P2O5会与H2O、NH3反应生成(NH4)3PO4，不能用P2O5干燥氨，B错误；NH3具有还原性，可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质，则反应一段时间后，③中黑色固体变为红色，C正确；液氨的沸点为－33.5℃，无法在冰中液化，氨与氧化铜反应后生成水，过量的氨可溶于水，故收集到的是氨水，D错误。3．试验室制取NH3时，下列装置能达到相应试验目的的是(B)解析：A项中试管口应略向下倾斜，错误；可用碱石灰干燥氨气，B项正确；氨气的密度比空气的小，应短管进长管出，C项错误；氨气极易溶于水，装置图中导管口不能插水中，会倒吸，D项错误。4．已知氨极易溶于水，难溶于有机溶剂CCl4(CCl4不溶于水，密度比水的大)。下列不适合做氨的尾气汲取装置的是(C)解析：NH3极易溶于水，若用C项中装置作NH3的尾气汲取装置，则简洁发生倒吸，故选C。题组二常见气体的制备方法比较5．下列各装置不能达到试验目的的是(B)A．装置①可用于汲取多余的HClB．装置②可用于除去Cl2中的HClC．装置③可用于干燥H2D．装置④可用于排空气法收集H2、CO2、Cl2、HCl等气体解析：HCl极易溶于水，可用水汲取，倒扣漏斗可防倒吸，A不符合题意；Cl2和HCl都可以与氢氧化钠反应，不符合除杂原则，应当运用饱和食盐水除杂，B符合题意；H2为中性气体，可用碱石灰干燥，C不符合题意；H2的密度小于空气，以短进长出的方式连接，即为向下排空气法收集，CO2、Cl2、HCl的密度比空气大，以进步短出的方式连接，即为向上排空气法收集，D不符合题意。6．如图是试验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用氯酸钾和催化剂二氧化锰制取干燥的氧气，则合理的装置组合为(C)A．①⑤⑧ B．③④⑦C．①⑤⑥ D．③⑤⑥解析：氯酸钾在二氧化锰作催化剂、加热的条件下生成氯化钾和氧气，氯酸钾和二氧化锰为粉末状，反应条件为加热，可选①作为制取装置，干燥O2可选用④用浓硫酸进行干燥，或选用⑤装置用碱石灰进行干燥，氧气密度比空气大，采纳向上排空气法收集，只能用⑥装置，故合理的装置组合为①⑤⑥。7．(2024·辽宁凌源市试验中学高一检测)下列装置进行的试验，能达到目的的是(D)A．用图1装置制取并收集干燥纯净的NH3B．用图2装置可演示NO的喷泉试验C．用图3装置除去CO2气体中混有的少量SO2D．用图4装置检验铁粉与水蒸气反应产生的H2综合强化8．(2024·甘肃天水市第一中学高一检测)下列是试验室制取气体时常用的发生装置和收集装置。下列说法正确的是(A)A．图①可用于NH4Cl固体与Ca(OH)2固体共热制取NH3B．图②可用于试验室制取Cl2C．图③可用于收集NOD．图④可用于收集NH39．NaClO2具有强氧化性，是较好的消毒剂，试验室可以用NaClO2与浓盐酸反应制取Cl2，制取装置如图所示，下列叙述确定正确的是(B)A．长颈漏斗可以替换仪器aB．可用排饱和食盐水法收集Cl2C．可通过装置乙除去HCl和H2OD．反应中NaClO2被氧化解析：浓盐酸会挥发且生成的氯气会从长颈漏斗中逸出，滴加浓盐酸不能用长颈漏斗，A错误；氯气难溶于饱和食盐水，可用排饱和食盐水法收集Cl2，B正确；装置乙净化气体时应长管进气短管出气，C错误；NaClO2与浓盐酸反应制取Cl2，NaClO2中氯元素化合价从＋3价降低到0价，被还原，D错误。10．如图所示仪器和装置，用橡胶管经过简洁连接，可制备收集多种不同的纯净、干燥的气体(不考虑尾气汲取)。下列关于这些装置的连接方法正确的是(D)A．试验室用石灰石与稀盐酸制备收集CO2：b→f→d→eB．试验室用锌粒与稀硫酸制备收集H2：b→c→gC．试验室利用H2O2与MnO2制备收集O2：a→c→eD．试验室用浓氨水与生石灰制备收集NH3：b→d→e解析：试验室用块状石灰石与稀盐酸反应来制备CO2：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，反应不须要加热，所以发生装置选b，应用饱和NaHCO3溶液除去挥发出的HCl气体，通过浓硫酸(c)进行干燥，通过排空气法(e)收集；碱石灰能与CO2反应，所以不能作CO2的干燥剂，A项错误。试验室用锌粒与稀硫酸反应制备氢气：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，反应不须要加热，所以发生装置选b，通过浓硫酸(c)进行干燥后再通过排水法(g)收集，所得气体又混入水蒸气，B项错误。试验室利用H2O2与MnO2反应制备O2，反应不须要加热，发生装置不能选a，C项错误。试验室可用浓氨水与生石灰制备NH3：NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2，反应不须要加热，所以发生装置选b，通过碱石灰(d)除去NH3中的水蒸气，用排空气法(e)进行收集，D项正确。11．(2024·河北保定高一期中)某试验小组拟选用下列装置制取并收集氨，回答下列问题：(1)图A、B、C是常见反应装置，用A装置制取氨气的化学方程式是2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。用B装置制取氨气，分液漏斗中选用的药品是_浓氨水__(填名称)。(2)下列干燥剂能用于氨气干燥的是_D__(填字母)。A．浓硫酸 B．无水氯化钙C．五氧化二磷 D．碱石灰(3)若用C装置与d装置①相连制取并收集X气体，则X可能是下列气体中的_③④__(填序号)，在d装置之后还应连接导管插入到盛某种液体的烧杯中，其目的是_汲取尾气，防止污染空气__。①H2②NO③Cl2④SO2⑤NH3(4)下列关系图中，A是一种正盐，B是气态氢化物，C是单质，F是强酸。当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系(其他产物及反应所需条件均已略去)。当X是强碱时，过量的B跟Cl2反应除生成C外，另一产物是盐酸盐，写出该反应的化学方程式：8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。ABCDEF解析：(3)若用C装置与d装置①相连制取并收集X气体，适合收集密度比空气大且不与空气反应的气体。H2密度比空气小，不能用向上排空气法收集，故不选①；NO和氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集NO，故不选②；Cl2密度大于空气，能用向上排空气