2024-2025学年高中化学专题4硫氮和可持续发展第二单元生产生活中的含氮化合物第2课时氮肥的生产和使用学案含解析苏教版必修1

PAGE8-第2课时氮肥的生产和运用[学习目标]1.了解合成氨的生产过程，驾驭NH3、铵盐的性质。2.了解氮肥的性能和运用氮肥的留意事项。一、氨1．氨的物理性质2．NH3的化学性质3．氨水的性质二、铵盐1．概念：由eq\o(□,\s\up4(01))铵根离子和酸根离子组成的盐。2．铵盐的溶解性：均eq\o(□,\s\up4(02))易溶于水。3．铵盐的化学性质(1)受热分解①NH4Cl受热分解，化学方程式为eq\o(□,\s\up4(03))NH4Cleq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋HCl↑，分解的NH3与HCl遇冷又会结合成NH4Cl。②NH4HCO3受热分解，化学方程式为eq\o(□,\s\up4(04))NH4HCO3eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O。(2)与碱的反应铵盐溶液与碱溶液反应的离子方程式：①不加热时：eq\o(□,\s\up4(05))NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。②加热时：eq\o(□,\s\up4(06))NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O。三、氮肥1．氨水的溶质是什么？氨水中有哪些微粒？提示：氨水的溶质是NH3。氨水中的微粒：NH3、NH3·H2O、NHeq\o\al(＋,4)、OH－、H＋。2．NH4Cl受热分解与碘的升华本质一样吗？提示：不一样，NH4Cl由固→气→固，实际经验了两次化学改变，而I2的升华和凝华只是物质状态改变，是物理改变。3．喷泉试验胜利的关键因素有哪些？提示：①气密性好，②烧瓶要干燥，③气体足量且纯度高。一、喷泉试验1．喷泉试验原理由于产生压强差而形成喷泉——气体快速溶于水或某种溶液中，使得容器内压强远远小于容器外压强，从而产生喷泉现象，依据这一原理，只要能够造成容器内气体大量溶于液体，就可形成喷泉。2．喷泉试验成败的关键(1)装置气密性要好。(2)烧瓶要干燥。(3)气体的纯度要高。(4)气体收集要满。3．可以做喷泉试验的气体或反应(1)极易溶解于水的气体，如NH3、HCl等。(2)气体极易与某种溶液反应，如CO2、SO2、NO2、H2S与浓NaOH溶液，NH3与稀盐酸；反应后气体体积减小的一类反应均可设计成喷泉试验，如氯气与红磷反应、红磷在氧气中燃烧、氨气和氯化氢反应等。(3)反应快速产生大量气体在装置内形成正压，也能引发喷泉试验(类似于灭火器原理或城市喷泉原理)，如NaHCO3＋HCl(浓)=NaCl＋H2O＋CO2↑，或双氧水催化分解试验。4．常见装置图(1)图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉”。(2)图乙装置形成“喷泉”可采纳使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，打开止水夹，气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小形成压强差而形成“喷泉”。(3)图丙装置形成“喷泉”是因为锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶中压入到烧瓶形成“喷泉”。5．喷泉试验的有关计算(1)试验完成后，溶液充溢烧瓶，溶质的物质的量与气体的物质的量相同(由体积换算确定)。标准状况下若烧瓶体积为V，则有V(aq)＝VnB＝eq\f(V,22.4L·mol－1)cB＝eq\f(nB,Vaq)＝eq\f(\f(V,22.4mol·L－1),V)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1(2)若溶质由部分气体转化而成，则依据实际状况推断。如V体积NO2与O2按4∶1混合后做喷泉试验，发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，则有nB＝eq\f(4,5)×eq\f(V,22.4L·mol－1)，V(aq)＝V，cB＝eq\f(\f(\f(4,5)V,22.4L·mol－1),V)＝eq\f(1,28)mol·L－1二、氨气的试验室制法1．反应原理和气体发生装置特殊提示试验室不能用加热NH4Cl的方法制取NH3，因为生成的NH3和HCl遇冷会重新结合成NH4Cl，无法得到NH3。2．气体的收集、检验及干燥(1)收集：向下排空气法。(2)检验：①潮湿的红色石蕊试纸；②蘸有浓盐酸的玻璃棒。(3)干燥：碱石灰。3．多余气体的汲取用H2SO4浸湿的棉花堵在管口或用如图装置汲取。4．应留意的问题(1)用试管收集氨气，应在试管口塞上一团疏松的棉花，防止NH3与空气对流。(2)不能用浓H2SO4、P2O5干燥NH3，也不能用无水CaCl2干燥，因为CaCl2＋8NH3=CaCl2·8NH3。(3)不用NH4NO3代替NH4Cl，因为NH4NO3加热可能发生爆炸，也不能用NH4HCO3或(NH4)2CO3代替NH4Cl，因为它们分解还产生CO2；消石灰不能用NaOH、KOH代替，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块不利于NH3的产生，且高温时易腐蚀试管。三、铵盐的性质及NHeq\o\al(＋,4)的检验1．铵盐的性质(1)易溶性：均为易溶于水的晶体。(2)受热易分解大多数铵盐受热易分解生成氨气，但一般会同时有其他气体生成，所以试验室不能用加热铵盐的方法制取氨气，少数铵盐受热时会发生氧化还原反应，无氨气放出。(3)易与碱反应铵盐与碱共热都能产生NH3。试验室常用铵盐与碱共热反应制取氨气，铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰等混合施用，否则会降低肥效。2．铵盐的检验(即NHeq\o\al(＋,4)的检验)[练习与实践]1．(双选)下面是试验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()答案AC解析A项，NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，冷却后二者又化合生成NH4Cl；B项，CaO＋H2O=Ca(OH)2，同时放热，有利于NH3的产生和逸出；C项，反应原理正确，但试管口应略向下倾斜；D项，浓氨水受热挥发出NH3。2．用加热法可以分别的一组物质是()A．氯化铵和消石灰 B．碳酸氢铵和过氧化钠C．氯化铵和氯化钠 D．碘和氯化铵答案C解析此题考查物质的分别与提纯，除要考虑铵盐受热分解、铵盐和碱的反应外，还需考虑其分解产物是否与另一物质发生反应等。铵盐可与碱反应，因此选项A在加热时发生反应2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up17(△))2NH3↑＋2H2O＋CaCl2，不能用于分别。选项B中的NH4HCO3受热易分解，且产生的H2O和CO2能与Na2O2反应，也无法达到分别的目的。碘在受热时升华，遇冷凝华，NH4Cl受热分解，遇冷重新化合，两者仍混合，故选项D无法达到分别的目的。选项C，NH4Cl受热分解后可从体系中脱离，遇冷又重新化合为NH4Cl晶体，从而达到与NaCl分别的目的。3．试管中盛有白色晶体，检验它是否是铵盐的方法中不行行的是()A．加热，将潮湿的红色石蕊试纸放在试管口B．加氢氧化钠溶液，加热，将潮湿的酚酞试纸放在试管口C．加氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口D．加氢氧化钠溶液，加热，将潮湿的红色石蕊试纸放在试管口答案A解析铵盐的检验原理是NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O，再用试纸或浓盐酸检验氨气的存在。并不是全部的铵盐受热分解都会产生氨气，A错误。4．依据试验室制取NH3的反应原理和试验装置，回答下列问题：(1)写出加热NH4Cl和Ca(OH)2制取NH3的反应方程式：_________________。(2)为何不用加热NH4Cl固体的方法制取氨气？(3)如何检验氨气已收集满试管？答案(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up17(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)因为NH4Cl固体受热分解生成氨气和氯化氢气体，二者冷却时又重新生成固体氯化铵，得不到氨气。(3)使处于试管口的潮湿的红色石蕊试纸变蓝或蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口时产生白烟，则证明氨气已