2024高中化学第3章自然界中的元素第2节氮的循环第2课时氨与铵态氮肥教案鲁科版必修1

PAGE9-第2课时氨与铵态氮肥[学习目标]1.能依据物质类别和元素化合价列举、描述、辨识NH3、铵盐的物理、化学性质及其试验现象，能用化学方程式、离子方程式正确表示NH3、铵盐的主要化学性质。2.能利用NH3、铵盐的性质和转化关系设计制备、分别、检验等简洁试验的方案。3.能依据氨、铵盐的性质，分析科学试验、生产、生活以及环境中的某些常见问题，说明妥当保存合理运用氨、铵盐的常见方法。4.能分别说明氨、铵盐的应用对社会发展的价值和对环境的影响。1.氨气(1)物理性质(2)化学性质(3)氨水的性质(4)氨的用途①氨是氮肥工业、有机合成工业及制造eq\o(□,\s\up4(13))硝酸、铵盐和纯碱的原料。②液氨汽化时汲取大量的热，可用作eq\o(□,\s\up4(14))制冷剂。2．铵盐eq\o(□,\s\up4(15))铵根离子和酸根离子构成的化合物。(1)物理通性：都是无色或白色晶体，eq\o(□,\s\up4(16))易溶于水。(2)化学性质①不稳定性：a．NH4Cl受热分解：eq\o(□,\s\up4(17))NH4Cleq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋HCl↑。b．NH4HCO3受热分解：eq\o(□,\s\up4(18))NH4HCO3eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑。②与碱的反应：a．固体反应：NH4Cl与Ca(OH)2反应的化学方程式为eq\o(□,\s\up4(19))2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up17(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。b．溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热)：eq\o(□,\s\up4(20))NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O。c．稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热)：eq\o(□,\s\up4(21))NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。3．氨气的试验室制法一、氨的性质及应用[沟通研讨]1．通常状况下，1升水可溶解700升氨气(已知通常状况下的Vm＝25L·mol－1)，得氨水的密度ρ＝0.9g·mL－1：(1)试求所得氨水的体积为多少？(2)由(1)的数据说明工业上保存氨气的一种方法，并说明缘由。(3)教材上喷泉试验的原理是什么？提示：(1)V＝eq\f(m溶剂＋m溶质,ρ)＝eq\f(1000g＋\f(700L,25L·mol－1)×17g·mol－1,0.9g·mL－1)＝1640mL＝1.64L。(2)把700L氨气溶解在1L水中得氨水的体积为1.64L，便于贮存和运输，须要氨气时只需加热、干燥即可。(3)烧瓶中的氨气极易溶于胶头滴管中的水，使得烧瓶中的压强远远小于大气压，烧杯中的水就在大气压作用下进入烧瓶形成喷泉。2．分析氨分子中氮元素的化合价可知氨分子可作什么剂？提示：氨分子中氮元素处于最低价态，因此可作还原剂。[点拨提升]1．氨气与H2O的反应可表示为：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，所以氨水的主要成分有：H2O、NH3·H2O、NH3、NHeq\o\al(＋,4)和OH－，故可用潮湿的红色石蕊试纸检验氨气。2．氨气能与HCl反应生成NH4Cl，故试验室可用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近氨气(产生大量白烟)来检验氨气；NH3与H2SO4反应生成(NH4)2SO4，试验室用硫酸来汲取尾气中的氨气；NH3还能与H2O和CO2反应生成(NH4)2CO3或NH4HCO3，工业上利用此反应制碳酸铵或碳酸氢铵，也利用该反应制纯碱。3．氨气能与O2、Cl2、NO(或NO2)反应显还原性(1)工业上利用反应：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up17(催化剂),\s\do15(高温))4NO＋6H2O来制HNO3(反应原理之一)。(2)工业上利用反应：8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2，用浓氨水检验氯气管道是否泄漏(泄漏时产生白烟——NH4Cl)。(3)在催化剂作用下NH3与NO(NO2)反应生成N2和H2O，可利用此反应除去尾气中的氮的氧化物。学问拓展喷泉试验的原理、装置及形成(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，容器内压强小于容器外压强，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)常见的可以形成喷泉的气体(3)常见装置图①图甲装置形成“喷泉”可先打开止水夹，然后挤压胶头滴管，让滴管中的液体喷到烧瓶中，由于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，瓶内气体受热膨胀，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”。[练习与活动]1．下列有关氨的说法错误的是()A．氨是有刺激性气味的无色气体B．氨水的质量分数越大，其密度越小C．氨气极易溶于水，收集氨气可用向上排空气法D．NH3中N为氮元素的最低价，故NH3具有还原性答案C解析依据氨的物理性质，A项正确；氨水的ρ<1g·cm－3，其质量分数越大，密度越小，B项正确；氨的密度小于空气的，故用向下排空气法收集，C项错误；NH3中N的化合价为－3(最低价)，故NH3具有还原性，D项正确。2．在如图所示的装置中，烧瓶中充溢干燥的气体a，将滴管内的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，并打开弹簧夹f，烧杯中的液体b最终几乎充溢烧瓶。则a和b分别是()答案D解析A项中NO2与水反应可以形成喷泉，但由于NO2与水反应还可以产生NO，故最终有eq\f(1,3)的体积不会充溢水，A项错误；Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小，故不会形成喷泉，C项错误；D项中的气体会与相对应的液体反应而使得烧瓶内的压强快速地减小而形成喷泉，最终几乎充溢烧瓶，故应选D项。二、铵盐的性质及应用[沟通研讨]农用化肥碳酸氢铵的运用留意事项上说：忌高温运用，忌与碱性肥料(如：草木灰)一起运用，运用时最好埋在土壤中，据此你能用化学学问说明一下吗？提示：碳酸氢铵不稳定，受热分解逸出氨气；碳酸氢铵与碱作用，生成氨气，一是降低肥效，二是污染环境。[点拨提升]1．铵盐受热都不稳定，但有的铵盐如NH4NO3等受热分解发生氧化还原反应。2．铵盐无论是固态还是在水溶液中都能与强碱反应，受热时生成氨气，试验室利用此反应原理来检验铵盐(或NHeq\o\al(＋,4))，其操作步骤和现象如下：3．试验室制氨气时留意的问题(1)用试管收集氨气时，应在试管口塞上一团棉花，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。学问拓展试验室制备氨气的其他方法(1)加热浓氨水：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O。(2)浓氨水与碱石灰、固体NaOH或CaO反应：NaOH固体溶于水放热，促使NH3逸出，且OH－浓度增大，有利于NH3的生成。碱石灰或CaO与水反应，使溶剂(水)削减，且反应放热，促使NH3逸出。反应装置如右图所示。[练习与活动]3．下列说法中正确的是()A．全部铵盐受热分解均可用于制取NH3B．全部铵盐都易溶于水，全部铵盐中的氮元素均呈－3价C．向某盐溶液中加入NaOH溶液，加热，将潮湿的红色石蕊试纸放在试管口，看是否变蓝，可检验该盐是否为铵盐D．NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分别答案C解析A项，如硝酸铵受热分解易发生爆炸；B项，硝酸铵中氮元素的化合价既有－3价又有＋5价；C项，检验原理为NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O，NH3能使潮湿的红色石蕊试纸变蓝；D项，NH4Cl受热分解成NH3和HCl，二者遇冷又重新化合成NH4Cl，在试管口有白色固体生成，故可用加热法分别NH4Cl与NaCl的固体混合物，但不是升华法。4．某学习爱好小组探究氨气的制取试验：(1)甲同学拟用下列试验方法制备氨气，其中合理的是________(填编号)。A．将氯化铵固体加热分解B．将浓氨水滴入氢氧化钠固体中C．将氢氧化钠固体加入浓氨水中D．将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中(2)依据上述正确的原理，该同学欲用下列常见的试验室制气装置制取氨气，相宜的装置是________。(3)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据，下列性质与收集方法无关的是________。①密度②颜色③溶解性④热稳定性⑤与氧气反应(4)如图是甲同学设计收集氨气的几种装置，其中可行的是________，集气的原理是________________________________________。答案(1)B(2)C(3)②④(4)d利用氨气密度小于空气，采纳短管进氨气，长管出空气，即可