2024-2025学年新教材高中化学第5章化工生产中的重要非金属元素第2节第2课时氨和铵盐学案新人教版必修第二册

PAGE10-第2课时氨和铵盐发展目标体系构建1.通过喷泉试验相识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。培育“宏观辨识与改变观念”的核心素养。2．通过了解铵盐的通性，驾驭氨气的试验室制法及铵根离子的检验并相识铵态氮肥在生产中的应用。培育“科学探究与社会责任”的核心素养。一、氨氨的电子式为，结构式为。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，很简单液化。(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。可利用喷泉试验证明NH3极易溶于水。液氨作制冷剂的缘由是什么？提示：氨易液化，液氨汽化时要汲取大量的热，使四周温度急剧降低。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(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(3)氨的催化氧化写出氨催化氧化制HNO3的系列反应方程式依次为4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化剂),\s\do9(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋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，故不行能形成白烟。二、铵盐——铵根离子(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))与酸根离子构成的化合物绝大多数铵盐易溶于水，受热分解，与碱反应生成NH3。1．不稳定性：NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为NH4Cleq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋HCl↑、NH4HCO3eq\o(=,\s\up9(△))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\up9(△))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(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－eq\o(=,\s\up9(△))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(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－=NH3·H2O。3．铵盐与碱反应的两个应用(1)检验NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))：待测液中加NaOH溶液并加热，用潮湿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(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(2)试验室制备NH3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。1．推断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)NH3溶于水溶液呈弱碱性故NH3为弱碱。 ()(2)氨的喷泉试验说明NH3易溶于水。 ()(3)NH3通入盐酸和氨水加入盐酸中，两离子反应方程式相同。 ()(4)NH3的催化氧化反应中还原产物只有H2O。 ()(5)碘易升华，可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2．氨是一种重要的化工原料。下列关于氨气性质的描述不正确的是()A.有刺激性气味，密度比空气小B.遇氯化氢产生白烟C.能使潮湿的蓝色石蕊试纸变红D.其水溶液能使酚酞溶液变红[答案]C3．写出下列转化的化学方程式NH4Cleq\o(→,\s\up9(Ca（OH）2),\s\do9(①))NH3eq\o(→,\s\up9(O2),\s\do9(②))NOeq\o(→,\s\up9(O2),\s\do9(③))NO2eq\o(→,\s\up9(H2O),\s\do9(④))HNO3①___________________________________________________。②___________________________________________________。③___________________________________________________。④___________________________________________________。[答案]①2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up9(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化剂),\s\do9(△))4NO＋6H2O③2NO＋O2=2NO2④3NO2＋H2O=2HNO3＋NO氨与氨水的主要性质1．氨气通入水中形成的溶液使酚酞变红的缘由是什么？(用相关方程式表示)提示：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－。2．氨水的粒子成分主要有什么？提示：NH3·H2O、NH3、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、OH－、H2O。3．向AlCl3、FeCl3溶液中分别加入足量的氨水，分别写出反应的离子方程式。提示：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。4．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(\s\up1(＋),\s\do1(4))，H＋＋NH3·H2O=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O。1．工业制HNO3的反应原理及流程其主要流程是将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840℃)的铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气接着被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。各步反应的化学方程式如下：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化剂),\s\do9(△))4NO＋6H2O2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO2．氨水的主要化学性质(1)弱碱性：NH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－(2)不稳定性：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋H2O(3)与某些盐溶液生成沉淀，如AlCl3、MgCl2、FeCl3等。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上升，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\up9(催化剂),\s\do9(△))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\up9(催化剂),\s\do9(△))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．如图，利用培育皿探究氨气的性质。试验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，马上用另一表面皿扣在上面。下表中对试验现象所做的说明正确的是()选项试验现象说明A浓盐酸旁边产生白烟NH3与浓盐酸反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸旁边无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液确定是AlCl3溶液D干燥红色石蕊试纸不变色，潮湿红色石蕊试纸变蓝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。]3．已知X、Y、Z、W(含同一元素)之间的转化关系为Xeq\o(→,\s\up9(O2))Yeq\o(→,\s\up9(O2))Zeq\o(→,\s\up9(H2O))W，且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐，则X可能是()A．N2 B．NO2C．NH3 D．NOC[依据题意可知X、Y、Z、W(含同一元素)均含N元素，由X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐，知X是NH3，发生反应：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化剂),\s\do9(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；且HNO3＋NH3=NH4NO3。]NH3的试验室制法1．氨气的试验室制法(1)原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up9(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)装置①发生装置：固体＋固体eq\o(→,\s\up9(△))气体，与试验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同。②净扮装置：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。(3)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。(4)验满方法①方法一：用镊子夹住一片潮湿的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明已经收集满。②方法二：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。(5)尾气处理：多余的氨气要汲取掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避开污染空气。在汲取时要防止倒吸，常采纳的装置如图所示：2．试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\up9(△))NH3↑＋H2O，故可干脆加热浓氨水制备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．试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是氨气汲取装置 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，但在试管口旁边两者又能结合生成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，削减NH3与空气的对流。]5．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：__________________________________________________________________________________________。(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)。[解析](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，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。[答案](1)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up9(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)丙(3)在试管口放一块潮湿的红色石蕊试纸，若试纸变蓝，则证明氨气已经集满[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)乙2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4=NH4HSO4)喷泉试验原理及操作喷泉是一种常见的自然现象，其产生的缘由是存在压强差。在试验室中可以利用喷泉试验，验证氨气等气体的溶解性。图1图2图31．用图1装置进行喷泉试验，圆底烧瓶已充溢干燥氨气，怎样操作可以形成喷泉？该试验的原理是怎样的？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．假如只供应图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。利用所学化学学问，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烧瓶中充溢干燥NH3做喷泉试验，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，则溶液充溢为VL，故c＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。5．若用NaOH的浓溶液代替图1装置中的水，CO2代替NH3，能发生喷泉试验吗？为什么？提示：能。因为CO2与NaOH反应，被汲取，压强减小，可以形成喷泉。6．用图1装置做喷泉试验，形成喷泉的原理是什么？提示：烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外部液体快速进入形成喷泉。7．用图3装置做喷泉试验，形成喷泉的原理是什么？提示：锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→锥形瓶内压强增大→锥形瓶内液体快速流入烧瓶形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。通过对喷泉试验的原理和装置分析，培育学生“科学探究与模型认知”的核心素养。1．下列有关氨的叙述中，正确的是()①氨气极易溶于水，可以用来做喷泉试验②可用潮湿的蓝色石蕊试纸检验氨气③可用向上排空气法收集氨气④氨易液化，工业上可用氨作制冷剂⑤试验室制取的氨气用碱石灰干燥A．①②③ B．②③④C．③④⑤ D．①④⑤D[氨气极易溶于水，使容器内压强减小，可以用来做喷泉试验，①正确；氨气的水溶液呈碱性，可用潮湿的红色石蕊试纸检验氨气，②错误；氨气的密度比空气的小，可用向下排空气法收集氨气，③错误；氨易液化，工业上可用氨作制冷剂，④正确；氨气是碱性气体，试验室制取的氨气可用碱石灰干燥，⑤正确；故选D。]2．(素养题)标准状况下，在干燥的烧瓶中充溢纯净的NH3，进行如图所示的喷泉试验，下列说法错误的是()A．本试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，则喷泉试验后的水不能充溢烧瓶C．本试验若将NH3换成HCl，也能产生红色的喷泉D．试验结束后，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，使烧瓶内气压快速小于大气压，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，则喷泉试验后的水不能充溢烧瓶，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，由于氨水充溢烧瓶，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)mol·L－1，D项正确。]3．下列关于铵盐的叙述正确的是()①全部铵盐中，氮元素化合价都是－3②绝大多数铵盐都易溶于水③铵态氮肥不宜与碱性肥料混合施用④铵盐是由离子构成的化合物⑤铵盐都能与碱反应，不能与酸反应⑥铵盐受热分解确定都会产生氨气A．①③④ B．②③④C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥B[①硝酸铵中氮元素既有－3价又有＋5价，错误；②绝大多数铵盐易溶于水，正确；③铵态氮肥中含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，能与OH－结合形成NH3·H2O，NH3·H2O受热分解产生氨气并逸出，使铵态氮肥的肥效降低，因此不