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基础课时5　氨和铵盐
学习目标　1.能从物质类别、氮元素价态的角度,认识氨、铵盐的性质与转化。2.会设计实验,如氨的性质实验、制备实验,铵盐的性质实验及铵离子的检验等,实现氨的转化与生成。认识氨气、铵盐在工业和农业生产中的重要意义和对生态环境的影响。
一、氨的性质
(一)知识梳理
1.物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性 沸点
无色 有刺激性气味 气体 比空气的小 极易溶于水(常温常压1∶700) 较低,易液化
2.化学性质
(1)氨气的化学性质
被氯气氧化:2NH3+3Cl2===N2+6HCl(或8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl)
(2)氨水的化学性质
3.用途
(1)氨易液化,液氨常用作制冷剂。
(2)氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
(二)互动探究
仔细观察下列装置,回答问题:
【问题讨论】
问题1　图甲装置(其中胶头滴管及烧杯内均盛有水)进行喷泉实验,上部烧瓶内盛满干燥的NH3,引发水上喷的操作和原理是什么
提示　操作是把滴管中的水挤入烧瓶中,再打开止水夹;原理是氨极易溶于水,致使烧瓶内气体压强减小。
问题2　若只提供图乙(烧瓶内充满NH3,烧杯内盛有水)装置,请设计引发喷泉的两种方法,并解释原理。
提示　方法一　打开止水夹,用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热,NH3受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨与水接触,即产生喷泉。
方法二　在烧瓶外壁使用制冷剂(液氨、液氮等),冷却一段时间,打开止水夹。原理是烧瓶受冷后气体收缩,压强减小,使锥形瓶内的水上升,氨气溶于水后又产生负压,从而引发喷泉。
问题3　若图甲装置中烧瓶内放二氧化碳气体如何进行喷泉实验 换成氯气呢
提示　将烧杯内的水换成NaOH溶液,无论二氧化碳还是氯气均可以产生喷泉。
问题4　在图丙装置中,如果在锥形瓶中加入合适物质也能产生喷泉。列举一组你认为可以加入的物质并分析产生喷泉的原理是什么
提示　碳酸氢铵与稀盐酸等(合理即可),二者反应产生二氧化碳,从而增大了锥形瓶内的压强,产生喷泉。
【探究归纳】　常见能形成喷泉实验的组合
气体 NH3 HCl SO2、CO2、NO2、Cl2 NO2和O2
吸收剂 水或盐酸 水或氢氧化钠溶液 浓氢氧化钠溶液 水
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列叙述中,正确的是 (　　)
A.氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是纯净物
B.氨水显碱性,溶液中只有OH-,没有H+
C.氨气与氯化氢气体相遇产生白色烟雾
D.在反应NH3+H+===N中,氨失去电子被氧化
答案　A
解析　氨水是混合物,液氨是纯净物;所有水溶液中都会同时含有H+和OH-;氨气与氯化氢气体相遇,发生反应生成氯化铵固体小颗粒,产生白烟;NH3+H+===N中,无电子转移,不是氧化还原反应。
2.如图所示是NH3的两个性质实验,下列有关说法正确的是 (　　)
A.两个实验均说明了NH3是碱性气体
B.两个实验均表现了NH3易挥发
C.两个实验均表现了NH3易溶于水
D.两个实验均表现了NH3是还原性气体
答案　A
解析　喷泉实验证明氨气极易溶于水,溶于水形成一水合氨弱碱溶液,烧瓶中溶液变红色,证明氨气是碱性气体。实验二证明浓氨水易挥发,氨气遇到氯化氢发生反应生成氯化铵,证明氨气是碱性气体,所以两个实验均说明了NH3是碱性气体,故A正确;实验一表现了NH3易溶于水,而不是易挥发,故B错误;实验一表现了NH3易溶于水和水溶液呈碱性,实验二体现氨气的挥发性和碱性,故C错误;两个实验中都未发生氧化还原反应,所以无氧化性和还原性的体现,故D错误。
3.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,分别进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内液体的物质的量浓度为 (　　)
A.①>② B.①<②
C.①=② D.不能确定
答案　C
解析　可假定烧瓶的体积为V,此温度和压强条件下气体摩尔体积为Vm,则NO2喷泉实验后,根据反应3NO2+H2O===2HNO3+NO可知,生成溶液的溶质为HNO3,其物质的量为,形成溶液的体积为,可计算出其物质的量的浓度为 mol·L-1,同理可计算出NH3喷泉实验后溶液物质的量的浓度也为 mol·L-1。
二、铵盐的性质、N的检验
(一)知识梳理
1.铵盐
(1)概念:由铵根离子(N)和酸根离子构成的化合物,如(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。铵盐是农业上常用的化肥。
(2)物理性质:绝大多数铵盐都是白色或无色晶体,且易溶于水。
(3)化学性质
①受热易分解
NH4ClNH3↑+HCl↑(生成的NH3和HCl遇冷又结合生成NH4Cl);
NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑。
②与碱反应
与碱溶液在不加热条件下反应:
N+OH-===NH3·H2O;
与碱溶液在加热条件下反应:
N+OH-NH3↑+H2O。
2.N的检验
(1)实验探究
实验操作 [三支试管中分别盛有少量NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液]
实验现象 三支试管中均有无色气体放出,湿润的红色石蕊试纸变蓝色
实验原理 离子方程式:N+OH-NH3↑+H2O
应用 检验N的存在和制取氨
(2)N检验方法
待检验物质无色气体试纸变蓝结论:存在N
(二)归纳总结
(1)铵盐受热分解都有氨生成,但硝酸铵受热分解最终生成氮气或氮氧化物。
(2)N的检验
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.为了检验某固体物质中是否含有N,你认为下列试纸或试剂一定用不到的是 (　　)
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.①⑤ B.④⑤
C.①③ D.①④⑤
答案　B
解析　N检验一般是取少量样品与碱混合于试管中,加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,看试纸是否变蓝;也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,看是否有白烟生成。因此④、⑤一定用不到。
2.下列说法中正确的是 (　　)
A.所有铵盐受热均可以分解,但产物不一定有NH3
B.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C.在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中,滴加少量NaOH溶液,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝
D.铵盐都易溶于水,其水溶液只能与碱反应,不能与酸反应
答案　A
解析　铵盐受热都分解,但不一定产生氨气,如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2、H2O等,A正确;NH4Cl受热分解生成氨气与HCl,NaHCO3受热分解得到Na2CO3固体,B错误;Fe2+比N更易结合OH-,因而加入少量NaOH溶液不会产生NH3,C错误;NH4HCO3、(NH4)2S等溶液均能与酸反应,D错误。
3.下列离子方程式书写正确的是 (　　)
A.氯化铵固体和熟石灰混合加热:N+OH-NH3↑+H2O
B.NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热:N+OH-===NH3·H2O
C.氨水中加入盐酸:NH3·H2O+H+===N+H2O
D.氯化铝溶液中加入过量的氨水:Al3++3OH-===Al(OH)3↓
答案　C
解析　A项,该反应属于固体间的加热反应,不能写成离子形式,错误;B项,溶液混合加热生成氨气,离子方程式应为N+OH-NH3↑+H2O;D项,一水合氨是弱碱,不能完全电离,向氨水中滴加氯化铝溶液应生成Al(OH)3沉淀,离子方程式应为Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N,错误。
三、氨的实验室制法
(一)知识梳理
氨的实验室制法
制备原理 方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
实验装置
收集 NH3极易溶于水,可以用向下排空气法收集
验满 把湿润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
(二)问题探究
问题1　观察实验室制取氨气的装置,大试管管口略低于试管底部,目的是什么
提示　防止反应产生的水蒸气冷凝回流到热的试管底部引起试管炸裂。
问题2　此装置存在的缺陷是什么 如何进行改进
提示　此装置缺少NH3的干燥装置,可在NH3的收集装置之前加一个干燥装置。
问题3　收集NH3时,试管口处为什么加一团棉花
提示　减缓NH3与空气的对流,使收集到的NH3更纯净。
问题4　 应选用什么物质做干燥剂干燥氨气 可以用P2O5、浓硫酸、CaCl2等干燥氨气吗 (已知CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3)
提示　应选用碱石灰做干燥剂干燥氨气。不能用P2O5、浓硫酸等酸性干燥剂,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3。
问题5　制氨气能否用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替NH4Cl固体 消石灰能否用NaOH、KOH等强碱代替 原因是什么
提示　不能,因为NH4NO3加热时爆炸,而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替,因为NaOH、KOH具有吸湿性,易潮解结块,不利于生成的氨气逸出,而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。
【探究归纳】　实验室制取NH3的简易方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发 生装置
加热浓氨水 NH3·H2ONH3↑+H2O
浓氨水+固体NaOH NaOH溶于水放热,促使NH3·H2O分解,且OH-浓度的增大也有利于NH3的生成
浓氨水+固体CaO CaO与水反应生成OH-,使溶剂(水)减少;且反应放热,促使NH3·H2O分解。 化学方程式:NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列NH3的干燥试剂和收集方法中,正确的是 (　　)
选项 A B C D
干燥试剂 浓硫酸 浓硫酸 碱石灰 碱石灰
收集方法 向上排空气法 向下排空气法 向上排空气法 向下排空气法
答案　D
解析　NH3是碱性气体,能与H2SO4反应,2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4,故NH3不能用浓硫酸干燥;NH3的密度比空气的小,故要用向下排空气法收集,故答案为D。
2.下列实验室制取NH3并进行干燥、收集、验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是 (　　)
答案　D
解析　氯化铵加热分解为氨气和氯化氢,在试管口遇冷又化合为氯化铵,不能得到氨气,A错误;浓硫酸与氨气反应,不能干燥氨,B错误;由于氨密度小于空气,导气管应伸入到试管底部进行气体的收集,C错误;氨极易溶于水,易发生倒吸现象,倒置的漏斗可以防倒吸,D正确。
3.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是 (　　)
答案　A
解析　NH4Cl溶液与NaOH溶液混合不加热时不能得到NH3,A错误;在浓氨水中加入CaO,CaO与水反应放出大量的热,使NH3·H2O分解放出氨气,B正确;实验室用铵盐与碱加热制取氨气,常用NH4Cl与Ca(OH)2反应,固体与固体反应,因为有水生成,试管口应向下倾斜,C正确;加热浓氨水,加快氨气挥发,D正确。
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)氨的性质
1.下列有关NH3的说法错误的是 (　　)
A.NH3的重要用途之一是制氮肥
B.NH3作制冷剂时发生了化学变化
C.由N2制NH3属于氮的固定
D.实验室用向下排空气法来收集NH3
答案　B
解析　A项,NH3含有植物的营养元素氮,易溶于水,易被植物吸收,所以可制氮肥;B项,液氨可作制冷剂,是因为气化时吸收环境的热,从而使环境的温度降低,但发生的是物理变化;C项,由N2制NH3,是将氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定;D项,因为NH3的密度比空气小,且与空气的成分不发生反应,所以实验室用向下排空气法来收集NH3。
2.下列关于氨水的叙述正确的是 (　　)
A.氨水显碱性,是因为氨水是一种弱碱
B.氨水和液氨成分相同
C.氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3(除水外)
D.1 mol·L-1的氨水指在1 L溶液中含NH3、N、NH3·H2O物质的量之和为1 mol
答案　D
解析　溶于水的氨气大部分与水反应生成NH3·H2O,所以除水外,物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O;NH3·H2O是一种弱碱,在水中发生部分电离使溶液呈碱性;氨水中共含有六种粒子,分别是H2O、NH3、NH3·H2O、N、OH-和少量的H+,是一种混合物,液氨是纯净物。
3.如图是喷泉实验装置,在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有相同液体。下列组合不能形成喷泉的是 (　　)
A.HCl与滴有石蕊溶液的水
B.Cl2与饱和食盐水溶液
C.SO2与NaOH溶液
D.NH3与滴有酚酞溶液的水
答案　B
解析　若气体与液体能相互反应或气体易溶于液体,从而使圆底烧瓶内的压强迅速减小,则可形成喷泉。A项,氯化氢极易溶于水,因此可以形成喷泉; B项,饱和食盐水可降低氯气在水中的溶解度,不能形成气压差,因此无法形成喷泉; C项,二氧化硫是酸性气体,易溶于碱液并与其反应,可以形成气压差,因此可以形成喷泉; D项,氨气极易溶于水,该组合可以形成喷泉。
(二)铵盐的性质、N的检验
4.试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是 (　　)
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞溶液
D.加氢氧化钠溶液,加热,用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近试管口
答案　B
解析　铵盐和水混合不会产生氨,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口无任何变化,不能检验,故A错误;加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝色,证明产生的气体是氨,该盐中含有铵根离子,故B正确;氢氧化钠和氨水均呈碱性,均能使酚酞溶液变红色,故C错误;加氢氧化钠溶液,加热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,看到白烟现象,可证明是铵盐,但浓硫酸不具有挥发性,故D错误。
5.碳酸氢铵是中国主要生产的氮肥品种之一,它属于铵态氮肥(铵盐)。下列有关铵盐的叙述说法正确的是 (　　)
A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.所有铵盐中氮元素均呈-3价
C.NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时,反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
答案　C
解析　A项,铵盐不稳定,受热会分解,但受热分解不一定都产生NH3。如氯化铵、碳酸氢铵等分解可生成NH3;而NH4NO3受热分解可能产生N2O、H2O,而不产生NH3;B项,铵盐中N的N元素化合价为-3价,若不是N中的N,则N元素就不是-3价,如NH4NO3中N所含氮元素显+5价;C项,铵盐与碱共热时,反应产生的NH3·H2O会发生分解反应产生NH3,该反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O;D项,NaCl稳定,加热不分解,NH4Cl不稳定,加热分解产生NH3、HCl气体逸出,因此可通过加热二者混合物进行分离。但NH4Cl受热分解产生NH3、HCl,遇冷二者重新化合形成NH4Cl,该过程中有新物质生成,因此发生的是化学变化,不是升华。
6.现有4瓶无色溶液,所含溶质分别是NaCl、NH4Cl、Na2SO4、(NH4)2SO4,若只用一种试剂将它们区分开,这种试剂是 (　　)
A.AgNO3 B.BaCl2
C.NaOH D.Ba(OH)2
答案　D
解析　A项,AgNO3与四种物质反应均有白色沉淀生成,现象相同不能区分;B项,BaCl2与Na2SO4和(NH4)2SO4反应均有白色沉淀生成,与NaCl、NH4Cl混合均无现象,不能区分;C项,NaOH与NH4Cl和(NH4)2SO4反应,加热时均有刺激性气味气体生成,与NaCl、Na2SO4混合均无现象,不能区分;D项,Ba(OH)2与NH4Cl反应加热时只有气体生成,与Na2SO4反应只有白色沉淀生成,与(NH4)2SO4反应加热时既有沉淀又有气体生成,与NaCl不反应,没有现象,现象不同,可以鉴别。
(三)氨的实验室制法
7.已知氨气为碱性气体,常温常压下其密度比空气小,且极易溶于水。实验室利用2NH4Cl(固)+Ca(OH)2(固)CaCl2+2NH3↑+2H2O制取NH3。下列装置及目的均正确的是 (　　)
选项 A B C D
装置
目的 制取NH3 收集NH3 干燥NH3 吸收尾气中的NH3
答案　D
解析　加热氯化铵和氢氧化钙固体,试管口应略向下倾斜,A错误;氨气密度比空气小,应短导管通入,长导管逸出,B错误;氨气是碱性气体,不能用浓硫酸干燥,C错误;氨气极易溶于水,可用水吸收氨气,但要注意防倒吸,D正确。
8.某实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 (　　)
A.①中固体可换为只有NH4Cl
B.反应一段时间后,③中黑色固体变为红色
C.②中药品为无水CaCl2
D.反应一段时间后,④中锥形瓶收集到液氨
答案　B
解析　实验室制取氨气,利用氯化铵和碱石灰在加热的条件下反应生成氯化钙、氨气和水,从试管中逸出的氨气进入U形管,U形管中盛装碱石灰干燥氨气,NH3具有还原性,可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质,④中锥形瓶收集到③中逸出的氨气和水反应得到的氨水,由此分析。A项,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;B项,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项,无水CaCl2会与氨气形成氨合物CaCl2·nNH3,因此不能用来干燥氨气;D项,液氨的沸点为-33.5 ℃,无法在冰中液化,氨气与氧化铜反应后生成水,过量的氨气可溶于水,故收集到的是氨水。
9.NH3及铵盐都是重要的化工原料,在工业生产和生活中有广泛的应用。
(1)氨气的制备
①制备氨气的发生装置可以选择图中的　　　　　　　　　　　　。
反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择图中的装置,其连接顺序为　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。
(2)按如图装置进行NH3性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是　　　　　　,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
稳定后,关闭旋塞1。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是　　　　　　　　　　　　。
(3)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下NH3将NO2转化为无污染的N2,写出其反应的化学方程式　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
答案　(1)①A或B　2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O或NH3·H2O(浓)NH3↑+H2O(合理即可)　②adcfei或bdcfei
(2)①产生大量的白烟　A中压强较大,B中压强较小,先打开旋塞1,氯化氢气体进入B中和氨气反应生成氯化铵固体　②溶液变红色
(3)8NH3+6NO27N2+12H2O
解析　熟石灰和氯化铵加热反应生成氯化钙和氨气,氨气使用碱石灰干燥后,使用向下排空气法收集,尾气吸收处理。(1)①制备氨气一般使用熟石灰和氯化铵加热反应生成氯化钙和氨气、水,发生装置可以选择图中的A,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O或选B加热浓氨水,方程式为NH3·H2O(浓)NH3↑+H2O。②氨气密度大于空气,极易溶于水,可以选择碱石灰干燥剂(大口进小口出)并使用向上排空气法(D装置中氨气短进长出)收集一瓶干燥的氨气,尾气有毒需要使用F进行尾气处理(倒置的漏斗可以防止倒吸),故图中的装置顺序为ACDF或BCDF,其连接顺序为adcfei或bdcfei;(2)①A中压强较大,B中压强较小,先打开旋塞1,氯化氢气体进入B中和氨气反应生成氯化铵固体,故B瓶中的现象是产生大量的白烟。②反应后B中气体反应压强减小,根据阿伏加德罗定律可知,氯化氢的量较多,反应后氯化氢过量,氯化氢水溶液显酸性,再打开旋塞2,石蕊试液进入B,B瓶中的现象是溶液变红色;(3)在一定温度和催化剂条件下NH3和NO2转化为无污染的N2,同时根据质量守恒可知还会生成水,8NH3+6NO27N2+12H2O。
B级　素养培优练
10.如图所示,利用培养皿探究NH3的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即将另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是 (　　)
选项 实验现象 解释
A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与HCl反应生成NH4Cl固体
B 浓硫酸附近无现象 NH3与浓硫酸不反应
C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液
D 干燥红色石蕊试纸不变色,湿润红色石蕊试纸变蓝 NH3是可溶性碱
答案　A
解析　浓氨水具有挥发性,向NaOH固体上滴加浓氨水,由于NaOH与H2O作用放热从而使NH3挥发。NH3能与HCl发生化合反应生成NH4Cl白色固体,NH3也能与H2SO4发生反应,生成(NH4)2SO4,A项正确,B项错误;NH3与氯化物溶液反应生成沉淀,该氯化物可以是AlCl3或MgCl2等,C项错误;NH3溶于水生成NH3·H2O,NH3·H2O是可溶性碱,NH3是氢化物,D项错误。
11.实验室用如图装置(夹持装置已略去)制备NH3,并研究其性质。其中,a、b为湿润的红色石蕊试纸,下列关于NH3性质实验的说法不正确的是 (　　)
A.装置乙中,a先变蓝,b后变蓝 B.装置丙中,产生大量白烟
C.装置丁中,试剂不能为水 D.装置丁具有防止倒吸的作用
答案　C
解析　A项,由于NH3的密度比空气的小,故装置乙中,a先变蓝,b后变蓝;B项,浓盐酸具有挥发性,NH3+HCl===NH4Cl,产生NH4Cl小颗粒,即装置丙中,产生大量白烟;C项,NH3极易溶于水,可以用水来吸收多余的NH3;D项,NH3极易溶于水,装置丁中的干燥管能够起到防止倒吸的作用。
12.氢化铵(NH4H)与氯化铵结构相似,又已知NH4H与水反应有氢气产生。下列叙述中不正确的是 (　　)
A.NH4H是由N和H-构成的
B.NH4H固体投入少量水中,加热有两种气体产生
C.NH4H中的H-半径比锂离子半径大
D.NH4H溶于水后,形成的溶液显酸性
答案　D
解析　A项,NH4H是离子化合物,由N和H-构成;B项,NH4H固体投入少量水中加热生成NH3和H2;C项,H-与锂离子的电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,所以H-半径比锂离子半径大;D项,NH4H溶于水后与水发生反应生成NH3·H2O使溶液显碱性。
13.某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2(浓硝酸与铜片反应制取NO2)的性质。
探究Ⅰ:利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹,夹持固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
(2)甲、乙分别是　　　　(填字母序号)。
a.浓硫酸、碱石灰
b.碱石灰、碱石灰
c.碱石灰、无水氯化钙
d.五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原,预期C装置中能观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　。
探究Ⅱ:探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。
(6)G装置中浓硫酸有三种作用:混合NO2、O2;干燥NO2、O2;　　　　　　。
(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验,若混合气体全部被吸收,则所得溶液物质的量浓度为　　　　　　 mol·L-1(保留两位有效数字)。
答案　(1)CaO+NH3·H2O===NH3↑+Ca(OH)2　(2)c
(3)混合气体颜色变浅　(4)缺少尾气处理装置
(5)(进气管短,出气管长)
(6)观察气泡的生成速率,控制混合气体的比例
(7)0.036
解析　(1)将浓氨水滴入生石灰中,发生反应:CaO+NH3·H2O===NH3↑+Ca(OH)2,放出氨气。(2)干燥氨只能用碱石灰,干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。(3)如果能反应,消耗NO2使装置中混合气体颜色变浅。(4)由于NH3、NO2均能污染空气,所以与它们相关的实验均应有尾气处理装置。(5)O2、NO2密度比空气大,故应进气管短,出气管长。(6)观察气泡的生成速率,控制混合气体的比例。(7)烧瓶中充满溶液,反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3恰好发生,HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比为4∶1)总物质的量的,溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积,设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V,则溶液浓度为 mol·L-1,即c(HNO3)≈0.036 mol·L-1。基础课时5　氨和铵盐
学习目标　1.能从物质类别、氮元素价态的角度,认识氨、铵盐的性质与转化。2.会设计实验,如氨的性质实验、制备实验,铵盐的性质实验及铵离子的检验等,实现氨的转化与生成。认识氨气、铵盐在工业和农业生产中的重要意义和对生态环境的影响。
一、氨的性质
(一)知识梳理
1.物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性 沸点
　　　 气味 气体 比空气的　 　　　　溶于水(常温常压 1∶700) 较低,易液化
2.化学性质
(1)氨气的化学性质
被氯气氧化:2NH3+3Cl2===N2+6HCl(或8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl)
(2)氨水的化学性质
3.用途
(1)氨易　　　　,液氨常用作制冷剂。
(2)氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
(二)互动探究
仔细观察下列装置,回答问题:
【问题讨论】
问题1　图甲装置(其中胶头滴管及烧杯内均盛有水)进行喷泉实验,上部烧瓶内盛满干燥的NH3,引发水上喷的操作和原理是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　若只提供图乙(烧瓶内充满NH3,烧杯内盛有水)装置,请设计引发喷泉的两种方法,并解释原理。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　若图甲装置中烧瓶内放二氧化碳气体如何进行喷泉实验 换成氯气呢
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题4　在图丙装置中,如果在锥形瓶中加入合适物质也能产生喷泉。列举一组你认为可以加入的物质并分析产生喷泉的原理是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】　常见能形成喷泉实验的组合
气体 NH3 HCl SO2、CO2、NO2、Cl2 NO2和O2
吸收剂 水或盐酸 水或氢氧化钠溶液 浓氢氧化钠溶液 水
1.下列叙述中,正确的是 (　　)
A.氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是纯净物
B.氨水显碱性,溶液中只有OH-,没有H+
C.氨气与氯化氢气体相遇产生白色烟雾
D.在反应NH3+H+===N中,氨失去电子被氧化
2.如图所示是NH3的两个性质实验,下列有关说法正确的是 (　　)
A.两个实验均说明了NH3是碱性气体
B.两个实验均表现了NH3易挥发
C.两个实验均表现了NH3易溶于水
D.两个实验均表现了NH3是还原性气体
3.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,分别进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内液体的物质的量浓度为 (　　)
A.①>② B.①<②
C.①=② D.不能确定
二、铵盐的性质、N的检验
(一)知识梳理
1.铵盐
(1)概念:由　　　　　　和酸根离子构成的化合物,如(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。铵盐是农业上常用的化肥。
(2)物理性质:绝大多数铵盐都是白色或无色晶体,且　　　　溶于水。
(3)化学性质
①受热易分解
NH4Cl　　　　　　　　　　　 (生成的NH3和HCl遇冷又结合生成NH4Cl);
NH4HCO3　　　　　　　　　　　　。
②与碱反应
与碱溶液在不加热条件下反应:
N+OH-===　　　　　　　　　　　　; 与碱溶液在加热条件下反应:
N+OH-　　　　　　　　　　　　。
2.N的检验
(1)实验探究
实验 操作 [三支试管中分别盛有少量NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液]
实验 现象 三支试管中均有无色气体放出,湿润的红色石蕊试纸变　　　
离子方程式:N+OH-NH3↑+H2O
应用 检验N的存在和制取氨
(2)N检验方法
待检验物质无色气体试纸变蓝—→结论:存在　　　
(二)归纳总结
(1)铵盐受热分解都有氨生成,但硝酸铵受热分解最终生成氮气或氮氧化物。
(2)N的检验
1.为了检验某固体物质中是否含有N,你认为下列试纸或试剂一定用不到的是 (　　)
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.①⑤ B.④⑤
C.①③ D.①④⑤
2.下列说法中正确的是 (　　)
A.所有铵盐受热均可以分解,但产物不一定有NH3
B.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C.在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中,滴加少量NaOH溶液,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝
D.铵盐都易溶于水,其水溶液只能与碱反应,不能与酸反应
3.下列离子方程式书写正确的是 (　　)
A.氯化铵固体和熟石灰混合加热:N+OH-NH3↑+H2O
B.NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热:N+OH-===NH3·H2O
C.氨水中加入盐酸:NH3·H2O+H+===N+H2O
D.氯化铝溶液中加入过量的氨水:Al3++3OH-===Al(OH)3↓
三、氨的实验室制法
(一)知识梳理
氨的实验室制法
制备原理 方程式为　　　　　　　　　　　
实验装置
收集 NH3极易溶于水,可以用　　　　　　收集
验满 把湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变　　　　;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有　　　　产生
(二)问题探究
问题1　观察实验室制取氨气的装置,大试管管口略低于试管底部,目的是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题2　此装置存在的缺陷是什么 如何进行改进
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题3　收集NH3时,试管口处为什么加一团棉花
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题4　 应选用什么物质做干燥剂干燥氨气 可以用P2O5、浓硫酸、CaCl2等干燥氨气吗 (已知CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
问题5　制氨气能否用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替NH4Cl固体 消石灰能否用NaOH、KOH等强碱代替 原因是什么
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究归纳】　实验室制取NH3的简易方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发 生装置
加热 浓氨水 NH3·H2ONH3↑+H2O
浓氨水 +固体 NaOH NaOH溶于水放热,促使NH3·H2O分解,且OH-浓度的增大也有利于NH3的生成
浓氨水 +固体 CaO CaO与水反应生成OH-,使溶剂(水)减少;且反应放热,促使NH3·H2O分解。 化学方程式:NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列NH3的干燥试剂和收集方法中,正确的是 (　　)
选项 A B C D
干燥试剂 浓硫酸 浓硫酸 碱石灰 碱石灰
收集方法 向上排空气法 向下排空气法 向上排空气法 向下排空气法
2.下列实验室制取NH3并进行干燥、收集、验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是 (　　)
3.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是 (　　)
:课后完成　第五章　基础课时5(共71张PPT)
第二节　氮及其化合物
基础课时 氨和铵盐
5
第五章
化工生产中的重要非金属元素
1.能从物质类别、氮元素价态的角度,认识氨、铵盐的性质与转化。
2.会设计实验,如氨的性质实验、制备实验,铵盐的性质实验及铵离子的检验等,实现氨的转化与生成。认识氨气、铵盐在工业和农业生产中的重要意义和对生态环境的影响。
学习目标
一、氨的性质
二、铵盐的性质、NH4 的检验
目
录
CONTENTS
课后巩固训练
三、氨的实验室制法
一、氨的性质
对点训练
(一)知识梳理
1.物理性质
颜色 气味 状态 密度 溶解性 沸点
_________ 气味 气体 比空气的____ ______溶于水(常温常压1∶700) 较低,易液化
无色
有刺激性
小
极易
2.化学性质
(1)氨气的化学性质
产生白烟
还原性
被氯气氧化:2NH3+3Cl2===N2+6HCl(或8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl)
(2)氨水的化学性质
变蓝
3.用途
(1)氨易______,液氨常用作制冷剂。
(2)氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
液化
(二)互动探究
仔细观察下列装置,回答问题:
【问题讨论】
问题1　图甲装置(其中胶头滴管及烧杯内均盛有水)进行喷泉实验,上部烧瓶内盛满干燥的NH3,引发水上喷的操作和原理是什么
提示　操作是把滴管中的水挤入烧瓶中,再打开止水夹;原理是氨极易溶于水,致使烧瓶内气体压强减小。
问题2　若只提供图乙(烧瓶内充满NH3,烧杯内盛有水)装置,请设计引发喷泉的两种方法,并解释原理。
提示　方法一　打开止水夹,用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热,NH3受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨与水接触,即产生喷泉。
方法二　在烧瓶外壁使用制冷剂(液氨、液氮等),冷却一段时间,打开止水夹。原理是烧瓶受冷后气体收缩,压强减小,使锥形瓶内的水上升,氨气溶于水后又产生负压,从而引发喷泉。
问题3　若图甲装置中烧瓶内放二氧化碳气体如何进行喷泉实验 换成氯气呢
提示　将烧杯内的水换成NaOH溶液,无论二氧化碳还是氯气均可以产生喷泉。
问题4　在图丙装置中,如果在锥形瓶中加入合适物质也能产生喷泉。列举一组你认为可以加入的物质并分析产生喷泉的原理是什么
提示　碳酸氢铵与稀盐酸等(合理即可),二者反应产生二氧化碳,从而增大了锥形瓶内的压强,产生喷泉。
【探究归纳】　常见能形成喷泉实验的组合
气体 NH3 HCl SO2、CO2、NO2、Cl2 NO2和O2
吸收剂 水或盐酸 水或氢氧化钠溶液 浓氢氧化钠溶液 水
1.下列叙述中,正确的是 (　　)
A.氨水和液氨不同,氨水是混合物,液氨是纯净物
B.氨水显碱性,溶液中只有OH-,没有H+
C.氨气与氯化氢气体相遇产生白色烟雾
D.在反应NH3+H+===N中,氨失去电子被氧化
解析　氨水是混合物,液氨是纯净物;所有水溶液中都会同时含有H+和OH-;氨气与氯化氢气体相遇,发生反应生成氯化铵固体小颗粒,产生白烟;NH3+H+=== N中,无电子转移,不是氧化还原反应。
A
2.如图所示是NH3的两个性质实验,下列有关说法正确的是 (　　)
A.两个实验均说明了NH3是碱性气体
B.两个实验均表现了NH3易挥发
C.两个实验均表现了NH3易溶于水
D.两个实验均表现了NH3是还原性气体
A
解析　喷泉实验证明氨气极易溶于水,溶于水形成一水合氨弱碱溶液,烧瓶中溶液变红色,证明氨气是碱性气体。实验二证明浓氨水易挥发,氨气遇到氯化氢发生反应生成氯化铵,证明氨气是碱性气体,所以两个实验均说明了NH3是碱性气体,故A正确;实验一表现了NH3易溶于水,而不是易挥发,故B错误;实验一表现了NH3易溶于水和水溶液呈碱性,实验二体现氨气的挥发性和碱性,故C错误;两个实验中都未发生氧化还原反应,所以无氧化性和还原性的体现,故D错误。
3.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,分别进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内液体的物质的量浓度为 (　　)
A.①>② B.①<②
C.①=② D.不能确定
C
解析　可假定烧瓶的体积为V,此温度和压强条件下气体摩尔体积为Vm,则NO2喷泉实验后,根据反应3NO2+H2O===2HNO3+NO可知,生成溶液的溶质为HNO3,其物质的量为,形成溶液的体积为,可计算出其物质的量的浓度为 mol·L-1,同理可计算出NH3喷泉实验后溶液物质的量的浓度也为 mol·L-1。
二、铵盐的性质、NH4 的检验
对点训练
(一)知识梳理
1.铵盐
(1)概念:由________________和酸根离子构成的化合物,如(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。铵盐是农业上常用的化肥。
(2)物理性质:绝大多数铵盐都是白色或无色晶体,且____溶于水。
铵根离子(N)
易
(3)化学性质
①受热易分解
NH4Cl ______________(生成的NH3和HCl遇冷又结合生成NH4Cl);
NH4HCO3 _________________。
②与碱反应
与碱溶液在不加热条件下反应:
N+OH-===_____________;
与碱溶液在加热条件下反应:
N+OH- ____________。
NH3↑+HCl↑
NH3↑+H2O+CO2↑
NH3·H2O
NH3↑+H2O
2.N的检验
(1)实验探究
实验操作
[三支试管中分别盛有少量NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液]
实验现象 三支试管中均有无色气体放出,湿润的红色石蕊试纸变______
实验原理 离子方程式:N+OH- NH3↑+H2O
应用 检验N的存在和制取氨
蓝色
(2)N检验方法
N
(二)归纳总结
(1)铵盐受热分解都有氨生成,但硝酸铵受热分解最终生成氮气或氮氧化物。
(2)N的检验
1.为了检验某固体物质中是否含有N,你认为下列试纸或试剂一定用不到的是(　　)
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.①⑤ B.④⑤
C.①③ D.①④⑤
解析　N检验一般是取少量样品与碱混合于试管中,加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,看试纸是否变蓝;也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,看是否有白烟生成。因此④、⑤一定用不到。
B
2.下列说法中正确的是 (　　)
A.所有铵盐受热均可以分解,但产物不一定有NH3
B.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C.在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中,滴加少量NaOH溶液,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝
D.铵盐都易溶于水,其水溶液只能与碱反应,不能与酸反应
A
解析　铵盐受热都分解,但不一定产生氨气,如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2、H2O等,A正确;NH4Cl受热分解生成氨气与HCl,NaHCO3受热分解得到Na2CO3固体,B错误;Fe2+比N更易结合OH-,因而加入少量NaOH溶液不会产生NH3,C错误;NH4HCO3、(NH4)2S等溶液均能与酸反应,D错误。
3.下列离子方程式书写正确的是 (　　)
A.氯化铵固体和熟石灰混合加热:N+OH- NH3↑+H2O
B.NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热:N+OH-===NH3·H2O
C.氨水中加入盐酸:NH3·H2O+H+===N+H2O
D.氯化铝溶液中加入过量的氨水:Al3++3OH-===Al(OH)3↓
C
解析　A项,该反应属于固体间的加热反应,不能写成离子形式,错误;B项,溶液混合加热生成氨气,离子方程式应为N+OH- NH3↑+H2O;D项,一水合氨是弱碱,不能完全电离,向氨水中滴加氯化铝溶液应生成Al(OH)3沉淀,离子方程式应为Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3N,错误。
三、氨的实验室制法
对点训练
(一)知识梳理
氨的实验室制法
制备原理 方程式为____________________________________________
实验装置
收集 NH3极易溶于水,可以用______________收集
验满 把湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变______;或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有______产生
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
向下排空气法
蓝色
白烟
(二)问题探究
问题1　观察实验室制取氨气的装置,大试管管口略低于试管底部,目的是什么
提示　防止反应产生的水蒸气冷凝回流到热的试管底部引起试管炸裂。
问题2　此装置存在的缺陷是什么 如何进行改进
提示　此装置缺少NH3的干燥装置,可在NH3的收集装置之前加一个干燥装置。
问题3　收集NH3时,试管口处为什么加一团棉花
提示　减缓NH3与空气的对流,使收集到的NH3更纯净。
问题4　 应选用什么物质做干燥剂干燥氨气 可以用P2O5、浓硫酸、CaCl2等干燥氨气吗 (已知CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3)
提示　应选用碱石灰做干燥剂干燥氨气。不能用P2O5、浓硫酸等酸性干燥剂,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3。
问题5　制氨气能否用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替NH4Cl固体 消石灰能否用NaOH、KOH等强碱代替 原因是什么
提示　不能,因为NH4NO3加热时爆炸,而NH4HCO3、(NH4)2CO3极易分解产生CO2气体使制得的NH3不纯。消石灰不能用NaOH、KOH等强碱代替,因为NaOH、KOH具有吸湿性,易潮解结块,不利于生成的氨气逸出,而且NaOH、KOH对玻璃有强烈的腐蚀作用。
【探究归纳】　实验室制取NH3的简易方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2O NH3↑+H2O
浓氨水+固体NaOH NaOH溶于水放热,促使NH3·H2O分解,且OH-浓度的增大也有利于NH3的生成
浓氨水+固体CaO CaO与水反应生成OH-,使溶剂(水)减少;且反应放热,促使NH3·H2O分解。 化学方程式:NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
1.下列NH3的干燥试剂和收集方法中,正确的是 (　　)
解析　NH3是碱性气体,能与H2SO4反应,2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4,故NH3不能用浓硫酸干燥;NH3的密度比空气的小,故要用向下排空气法收集,故答案为D。
D
选项 A B C D
干燥试剂 浓硫酸 浓硫酸 碱石灰 碱石灰
收集方法 向上排空气法 向下排空气法 向上排空气法 向下排空气法
2.下列实验室制取NH3并进行干燥、收集、验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是 (　　)
D
解析　氯化铵加热分解为氨气和氯化氢,在试管口遇冷又化合为氯化铵,不能得到氨气,A错误;浓硫酸与氨气反应,不能干燥氨,B错误;由于氨密度小于空气,导气管应伸入到试管底部进行气体的收集,C错误;氨极易溶于水,易发生倒吸现象,倒置的漏斗可以防倒吸,D正确。
3.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是 (　　)
A
解析　NH4Cl溶液与NaOH溶液混合不加热时不能得到NH3,A错误;在浓氨水中加入CaO,CaO与水反应放出大量的热,使NH3·H2O分解放出氨气,B正确;实验室用铵盐与碱加热制取氨气,常用NH4Cl与Ca(OH)2反应,固体与固体反应,因为有水生成,试管口应向下倾斜,C正确;加热浓氨水,加快氨气挥发,D正确。
课后巩固训练
A级　合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)氨的性质
1.下列有关NH3的说法错误的是(　　)
A.NH3的重要用途之一是制氮肥
B.NH3作制冷剂时发生了化学变化
C.由N2制NH3属于氮的固定
D.实验室用向下排空气法来收集NH3
B
解析　A项,NH3含有植物的营养元素氮,易溶于水,易被植物吸收,所以可制氮肥;B项,液氨可作制冷剂,是因为气化时吸收环境的热,从而使环境的温度降低,但发生的是物理变化;C项,由N2制NH3,是将氮元素由游离态转化为化合态,属于氮的固定;D项,因为NH3的密度比空气小,且与空气的成分不发生反应,所以实验室用向下排空气法来收集NH3。
2.下列关于氨水的叙述正确的是 (　　)
A.氨水显碱性,是因为氨水是一种弱碱
B.氨水和液氨成分相同
C.氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3(除水外)
D.1 mol·L-1的氨水指在1 L溶液中含NH3、N、NH3·H2O物质的量之和为1 mol
D
解析　溶于水的氨气大部分与水反应生成NH3·H2O,所以除水外,物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O;NH3·H2O是一种弱碱,在水中发生部分电离使溶液呈碱性;氨水中共含有六种粒子,分别是H2O、NH3、NH3·H2O、N、OH-和少量的H+,是一种混合物,液氨是纯净物。
3.如图是喷泉实验装置,在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有相同液体。下列组合不能形成喷泉的是 (　　)
A.HCl与滴有石蕊溶液的水
B.Cl2与饱和食盐水溶液
C.SO2与NaOH溶液
D.NH3与滴有酚酞溶液的水
B
解析　若气体与液体能相互反应或气体易溶于液体,从而使圆底烧瓶内的压强迅速减小,则可形成喷泉。A项,氯化氢极易溶于水,因此可以形成喷泉; B项,饱和食盐水可降低氯气在水中的溶解度,不能形成气压差,因此无法形成喷泉; C项,二氧化硫是酸性气体,易溶于碱液并与其反应,可以形成气压差,因此可以形成喷泉; D项,氨气极易溶于水,该组合可以形成喷泉。
(二)铵盐的性质、N的检验
4.试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是(　　)
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞溶液
D.加氢氧化钠溶液,加热,用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近试管口
B
解析　铵盐和水混合不会产生氨,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口无任何变化,不能检验,故A错误;加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸变蓝色,证明产生的气体是氨,该盐中含有铵根离子,故B正确;氢氧化钠和氨水均呈碱性,均能使酚酞溶液变红色,故C错误;加氢氧化钠溶液,加热,用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,看到白烟现象,可证明是铵盐,但浓硫酸不具有挥发性,故D错误。
5.碳酸氢铵是中国主要生产的氮肥品种之一,它属于铵态氮肥(铵盐)。下列有关铵盐的叙述说法正确的是 (　　)
A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.所有铵盐中氮元素均呈-3价
C.NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时,反应的离子方程式为N+OH- NH3↑+H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
C
解析　A项,铵盐不稳定,受热会分解,但受热分解不一定都产生NH3。如氯化铵、碳酸氢铵等分解可生成NH3;而NH4NO3受热分解可能产生N2O、H2O,而不产生NH3;B项,铵盐中N的N元素化合价为-3价,若不是N中的N,则N元素就不是-3价,如NH4NO3中N所含氮元素显+5价;C项,铵盐与碱共热时,反应产生的NH3·H2O会发生分解反应产生NH3,该反应的离子方程式为N+OH- NH3↑+ H2O;D项,NaCl稳定,加热不分解,NH4Cl不稳定,加热分解产生NH3、HCl气体逸出,因此可通过加热二者混合物进行分离。但NH4Cl受热分解产生NH3、HCl,遇冷二者重新化合形成NH4Cl,该过程中有新物质生成,因此发生的是化学变化,不是升华。
6.现有4瓶无色溶液,所含溶质分别是NaCl、NH4Cl、Na2SO4、(NH4)2SO4,若只用一种试剂将它们区分开,这种试剂是 (　　)
A.AgNO3 B.BaCl2 C.NaOH D.Ba(OH)2
解析　A项,AgNO3与四种物质反应均有白色沉淀生成,现象相同不能区分;B项,BaCl2与Na2SO4和(NH4)2SO4反应均有白色沉淀生成,与NaCl、NH4Cl混合均无现象,不能区分;C项,NaOH与NH4Cl和(NH4)2SO4反应,加热时均有刺激性气味气体生成,与NaCl、Na2SO4混合均无现象,不能区分;D项,Ba(OH)2与NH4Cl反应加热时只有气体生成,与Na2SO4反应只有白色沉淀生成,与(NH4)2SO4反应加热时既有沉淀又有气体生成,与NaCl不反应,没有现象,现象不同,可以鉴别。
D
(三)氨的实验室制法
7.已知氨气为碱性气体,常温常压下其密度比空气小,且极易溶于水。实验室利用2NH4Cl(固)+Ca(OH)2(固) CaCl2+2NH3↑+2H2O制取NH3。下列装置及目的均正确的是(　　)
D
选项 A B C D
装置
目的 制取NH3 收集NH3 干燥NH3 吸收尾气中的NH3
解析　加热氯化铵和氢氧化钙固体,试管口应略向下倾斜,A错误;氨气密度比空气小,应短导管通入,长导管逸出,B错误;氨气是碱性气体,不能用浓硫酸干燥,C错误;氨气极易溶于水,可用水吸收氨气,但要注意防倒吸,D正确。
8.某实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 (　　)
A.①中固体可换为只有NH4Cl
B.反应一段时间后,③中黑色固体变为红色
C.②中药品为无水CaCl2
D.反应一段时间后,④中锥形瓶收集到液氨
B
解析　实验室制取氨气,利用氯化铵和碱石灰在加热的条件下反应生成氯化钙、氨气和水,从试管中逸出的氨气进入U形管,U形管中盛装碱石灰干燥氨气,NH3具有还原性,可将黑色氧化铜还原成红色的铜单质,④中锥形瓶收集到③中逸出的氨气和水反应得到的氨水,由此分析。A项,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;B项,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项,无水CaCl2会与氨气形成氨合物CaCl2·nNH3,因此不能用来干燥氨气;D项,液氨的沸点为-33.5 ℃,无法在冰中液化,氨气与氧化铜反应后生成水,过量的氨气可溶于水,故收集到的是氨水。
9.NH3及铵盐都是重要的化工原料,在工业生产和生活中有广泛的应用。
(1)氨气的制备
①制备氨气的发生装置可以选择图中的　　　　。
反应的化学方程式为________________________________________________
__________________________________________。
②欲收集一瓶干燥的氨气,选择图中的装置,其连接顺序为　　　　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。
A或B
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
或NH3·H2O(浓) NH3↑+H2O(合理即可)
adcfei或bdcfei
解析　熟石灰和氯化铵加热反应生成氯化钙和氨气,氨气使用碱石灰干燥后,使用向下排空气法收集,尾气吸收处理。(1)①制备氨气一般使用熟石灰和氯化铵加热反应生成氯化钙和氨气、水,发生装置可以选择图中的A,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O或选B加热浓氨水,方程式为NH3·H2O(浓)
NH3↑+H2O。②氨气密度大于空气,极易溶于水,可以选择碱石灰干燥剂(大口进小口出)并使用向上排空气法(D装置中氨气短进长出)收集一瓶干燥的氨气,尾气有毒需要使用F进行尾气处理(倒置的漏斗可以防止倒吸),故图中的装置顺序为ACDF或BCDF,其连接顺序为adcfei或bdcfei;
(2)按如图装置进行NH3性质实验。
①先打开旋塞1,B瓶中的现象是　　　　　　　　,原因是__________________
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
稳定后,关闭旋塞1。
②再打开旋塞2,B瓶中的现象是　　　　　　　。
产生大量的白烟
A中压强较大,B中压
强较小,先打开旋塞1,氯化氢气体进入B中和氨气反应生成氯化铵固体
溶液变红色
解析 (2)①A中压强较大,B中压强较小,先打开旋塞1,氯化氢气体进入B中和氨气反应生成氯化铵固体,故B瓶中的现象是产生大量的白烟。②反应后B中气体反应压强减小,根据阿伏加德罗定律可知,氯化氢的量较多,反应后氯化氢过量,氯化氢水溶液显酸性,再打开旋塞2,石蕊试液进入B,B瓶中的现象是溶液变红色;
(3)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下NH3将NO2转化为无污染的N2,写出其反应的化学方程式
　　　　　　　　　　　 　　　　。
8NH3+6NO2 7N2+12H2O
解析 (3)在一定温度和催化剂条件下NH3和NO2转化为无污染的N2,同时根据质量守恒可知还会生成水,8NH3+6NO2 7N2+12H2O。
B级　素养培优练
10.如图所示,利用培养皿探究NH3的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即将另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是(　　)
A
选项 实验现象 解释
A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与HCl反应生成NH4Cl固体
B 浓硫酸附近无现象 NH3与浓硫酸不反应
C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液
D 干燥红色石蕊试纸不变色,湿润红色石蕊试纸变蓝 NH3是可溶性碱
解析　浓氨水具有挥发性,向NaOH固体上滴加浓氨水,由于NaOH与H2O作用放热从而使NH3挥发。NH3能与HCl发生化合反应生成NH4Cl白色固体,NH3也能与H2SO4发生反应,生成(NH4)2SO4,A项正确,B项错误;NH3与氯化物溶液反应生成沉淀,该氯化物可以是AlCl3或MgCl2等,C项错误;NH3溶于水生成NH3·H2O,NH3·H2O是可溶性碱,NH3是氢化物,D项错误。
11.实验室用如图装置(夹持装置已略去)制备NH3,并研究其性质。其中,a、b为湿润的红色石蕊试纸,下列关于NH3性质实验的说法不正确的是 (　　)
A.装置乙中, a先变蓝, b后变蓝
B.装置丙中,产生大量白烟
C.装置丁中,试剂不能为水
D.装置丁具有防止倒吸的作用
C
解析　A项,由于NH3的密度比空气的小,故装置乙中,a先变蓝,b后变蓝;B项,浓盐酸具有挥发性,NH3+HCl===NH4Cl,产生NH4Cl小颗粒,即装置丙中,产生大量白烟;C项,NH3极易溶于水,可以用水来吸收多余的NH3;D项,NH3极易溶于水,装置丁中的干燥管能够起到防止倒吸的作用。
12.氢化铵(NH4H)与氯化铵结构相似,又已知NH4H与水反应有氢气产生。下列叙述中不正确的是 (　　)
A.NH4H是由N和H-构成的
B.NH4H固体投入少量水中,加热有两种气体产生
C.NH4H中的H-半径比锂离子半径大
D.NH4H溶于水后,形成的溶液显酸性
D
解析　A项,NH4H是离子化合物,由N和H-构成;B项,NH4H固体投入少量水中加热生成NH3和H2;C项,H-与锂离子的电子层结构相同,核电荷数越大,离子半径越小,所以H-半径比锂离子半径大;D项,NH4H溶于水后与水发生反应生成NH3·H2O使溶液显碱性。
13.某化学自主实验小组通过实验探究NH3、NO2(浓硝酸与铜片反应制取NO2)的性质。
探究Ⅰ:利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹,夹持固定装置略去)。
(1)A装置中制取NH3的化学方程式是　　　　　　　　　　　 　　　　　　。
(2)甲、乙分别是　　　　(填字母序号)。
a.浓硫酸、碱石灰 b.碱石灰、碱石灰
c.碱石灰、无水氯化钙 d.五氧化二磷、五氧化二磷
(3)若NO2能够被NH3还原,预期C装置中能观察到的现象是　　　　　　　　　　。
(4)此实验装置存在一个明显的缺陷是　　　　　　　　　　　。
CaO+NH3·H2O===NH3↑+Ca(OH)2
c
混合气体颜色变浅
缺少尾气处理装置
解析　(1)将浓氨水滴入生石灰中,发生反应:CaO+NH3·H2O===NH3↑+Ca(OH)2,放出氨气。(2)干燥氨只能用碱石灰,干燥二氧化氮可用五氧化二磷固体或无水氯化钙。(3)如果能反应,消耗NO2使装置中混合气体颜色变浅。(4)由于NH3、NO2均能污染空气,所以与它们相关的实验均应有尾气处理装置。
探究Ⅱ:探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(5)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。
答案 (进气管短,出气管长)
解析　(5)O2、NO2密度比空气大,故应进气管短,出气管长。
(6)G装置中浓硫酸有三种作用:混合NO2、O2;干燥NO2、O2;
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(7)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体进行喷泉实验,若混合气体全部被吸收,则所得溶液物质的量浓度为　　　　　　 mol·L-1(保留两位有效数字)。
观察气泡的生成速率,控制混合气体的比例
0.036
解析　(6)观察气泡的生成速率,控制混合气体的比例。(7)烧瓶中充满溶液,反应4NO2+O2+2H2O===4HNO3恰好发生,HNO3的物质的量是恰好完全反应的NO2和O2(体积比为4∶1)总物质的量的,溶液体积等于恰好完全反应的NO2和O2的总体积,设烧瓶中恰好完全反应的NO2和O2的总体积为V,则溶液浓度为 mol·L-1,即c(HNO3)≈0.036 mol·L-1。

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