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第20讲　氨及铵盐　含氮物质的转化
第五章　非金属及其化合物
考点一　氨气的结构与性质
考点二　铵盐及氨的实验室制法
内容索引
课时测评
重点强化
考点一
氨气的结构与性质
1.氨的结构特征
2.氨的物理性质
无色、有________气味的气体，密度比空气的____，易______，液氨可作________，极易溶于水(常温常压下，1∶700)，可由______实验证明。
必备知识 整合
刺激性
小
液化
制冷剂
喷泉
试从结构和性质上解释NH3极易溶于水的原因。
_________________________________________________________　　　　　　 　
_______________________________________________________。
NH3、H2O均为极性分子，NH3与H2O之间可形成分子间氢键，并且NH3和H2O反应。
3.化学性质
(1)与水反应
①反应原理：NH3＋H2O NH3·H2O N＋OH－。
②氨水中的微粒有______________________________________________。
③NH3·H2O为可溶性一元弱碱，受热易分解，化学方程式为____________
_________________。
(2)与酸反应
①与盐酸反应的化学方程式为NH3＋HClNH4Cl。
②蘸有浓___________酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，产生大量
_________。
白烟
NH3·H2O、NH3、H2O、N、OH－、H＋
NH3↑＋H2O
NH3·H2O
挥发性
(3)与盐溶液的反应
如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：_____________________________
____________。
(4)还原性
①催化氧化：_________________________________。
②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。
③被氯气氧化：2NH3(少量)＋3Cl2N2＋6HCl或8NH3(过量)＋3Cl2N2＋6NH4Cl。
A＋3NH3·H2OAl(OH)3↓＋
3N
4NH3＋5O24NO＋6H2O
(5)较强的配位能力
Cu(OH)2溶于氨水：Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。
4.用途
(1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作_________。
(2)制硝酸、铵盐、纯碱、尿素等。
制冷剂
考向1 氨气的性质
1.(2024·宜春丰城拖船中学开学考)如图所示，利用培养皿探究氨气的性质。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。表中对应的实验现象及解释正确的是
关键能力 提升
选项 实验现象 解释
A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了NH4Cl固体
B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应
C 氯化铝溶液先浑浊再澄清 氢氧化铝沉淀溶解
D 干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝 氨气属于碱
√
NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发出氨，
实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，会
产生NH3，与浓盐酸挥发出的HCl反应生成NH4Cl固体，反应现象是产生白烟，A正确；NH3为碱性气体，与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，由于浓硫酸不挥发，该反应无明显现象，B错误；氨气溶于水形成NH3·H2O，NH3·H2O与氯化铝在溶液中发生复分解反应生成氢氧化铝和NH4Cl，NH3·H2O为弱碱，不能溶解氢氧化铝沉淀，故氯化铝溶液变浑浊后不会变澄清，C错误；氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是氨气与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O电离出OH－，使溶液呈碱性，氨气不属于碱，D错误。
2.氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。下列说法错误的是
A.甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B.乙装置中的干燥剂可以是碱石灰
C.丙中发生的反应是4NH3＋5O2
4NO＋6H2O
D.若戊中观察到紫色石蕊溶液变红，则
说明已制得HNO3
√
甲装置需要提供氨气和氧气，如果甲装置中的固体是NaOH或CaO，只能提供氨气，不能提供氧气，X应为过氧化钠等，故A错误；乙用于干燥NH3、O2，可用碱石灰作干燥剂，故B正确；戊中观察到紫色石蕊溶液变红，说明生成了酸性物质，可以说明反应生成了硝酸，故D正确。
考向2 肼(N2H4)的结构与性质
3.联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。
(1)联氨的电子式为　　　　　 　　　，其中氮的化合价为　　　　。
(2)联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式：　　　 　　　　　　　　　，联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为　 　　　。
－2
N2H4＋H2O N2＋OH－
N2H6(HSO4)2
根据NH3在水中的电离可知联氨的第一步电离方程式为N2H4＋H2O N2＋OH－；联氨的第二步电离方程式为N2＋H2O N2＋OH－，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6(HSO4)2。
(3)实验室可用NaClO溶液与NH3反应制备联氨，反应的化学方程式为
_________________________________________。
已知2N2H4(l)＋N2O4(l)3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 048.9 kJ·mol－1，分析联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为______________________
____________________________。
2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O
量热且产生大量气体
联氨和N2O4反应放出大
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考点二
铵盐及氨的实验室制法
1.氨气的实验室制法
(1)铵盐和熟石灰混合加热法
必备知识 整合
碱石灰
湿润的红色石蕊
白烟
2NH4＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3 ＋2H2O
←
(2)实验室制取氨气的其他方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水

浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成
浓氨水＋固体CaO 2.铵盐及N的检验
(1)铵盐
①物理性质：铵盐通常是白色或无色晶体，绝大多数铵盐易溶于水。
②化学性质
(2)N的检验
未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变_______的气体，则证明含N。
蓝色
NH4ClNH3 ＋HCl
←
←
NH4HCO3NH3 ＋CO2 ＋H2O
←
←
＋ONH3 ＋H2O
←
1.加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华 (　　)
2.用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是氯化铵分解吸收热量，降低了温度；氯化铵分解产生的气体隔绝了空气 (　　)
3.草木灰(含K2CO3)与铵盐混用降低肥效 (　　)
4.铵盐加热均易分解产生NH3 (　　)
5.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性
(　　)
正误判断
×
√
√
×
√
1.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，关于如图所示三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是
A.加热时，①中试管上部汇集了固体
B.加热时，②中溶液变红，冷却后又变为无色
C.加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红
D.三个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
关键能力 提升
√
加热氯化铵分解，在①中试管上部HCl与氨气化合生成氯化铵，A正确；氨气的水溶液显碱性，加热时氨气逸出，酚酞溶液褪色，冷却时氨气溶于酚酞溶液，溶液显红色，B错误；二氧化硫可使品红褪色，加热又恢复原色，则加热时，③中溶液变红，冷却后红色褪去，C错误；可逆反应应在同一条件下进行，题中实验分别在加热条件下和冷却后进行，不是可逆反应，D错误。
2.某化学兴趣小组为了制取并探究氨的性质，用下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验[制取氨的反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O]。
(1)利用上述原理，实验室制取氨应选用　　(填字母)发生装置进行实验。
a
(2)B装置中的干燥剂可选用　　　　。
(3)气体通过C、D装置时，试纸颜色会发生变化的是　　　　(填“C”或“D”)装置。
(4)当实验进行一段时间后，挤压E装置中的胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是　　　　　　。
碱石灰
D
产生白烟
(5)F装置中倒置漏斗的作用是　　　　　　　。
(6)氨的用途很广，如可用氨处理二氧化氮：8NH3＋6NO27N2＋12H2O，该反应中氨体现　　　　(填“氧化性”或“还原性”)。请你列举出氨的另一种用途：____________________________________________　　　　　　　
__________________________________。
防止倒吸
还原性
作制冷剂、制氮肥(或化肥)、制硝酸、作化工原料
(任答一点，其他合理答案也可)
防倒吸装置创新
归纳总结
1.正误判断
(1)(2024·山东卷)用氨水配制银氨溶液，体现了NH3的配位性 (　　)
(2)(全国Ⅱ卷)加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝，说明NH4HCO3显碱性 (　　)
(3)(天津卷)用烧碱处理含高浓度N的废水并回收利用氨 (　　)
(4)(2019·江苏卷)NH4HCO3受热易分解，因而可用作化肥 (　　)
(5)(北京卷)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀，反应中氨气被还原 (　　)
高考真题 感悟
√
×
√
×
×
2.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]－是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的反应是
Li＋nNH3Li＋＋[e(NH3)n]－
√
碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物，可以吸收浓氨水中的水分，同时吸水过程大量放热，有利于NH3逸出，A正确；锂片表面有Li2O，Li2O会阻碍Li和液氨的接触，所以必须打磨出新鲜表面，B正确；第一个干燥管目的是干燥氨气，P2O5为酸性干燥剂能与氨气反应，所以不能用P2O5，而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气，可用P2O5，C错误；双口烧瓶中发生的反应是Li＋nNH3Li＋＋，D
正确。
3.(2024·北京卷)氘代氨(ND3)可用于反应机理研究。下列两种方法均可得到ND3：①Mg3N2与D2O的水解反应；②NH3与D2O反应。下列说法不正确的是
A.NH3和ND3可用质谱法区分
B.NH3和ND3均为极性分子
C.方法①的化学方程式是Mg3N2＋6D2O3Mg(OD)2＋2ND3↑
D.方法②得到的产品纯度比方法①的高
√
NH3和ND3的相对分子质量不同，可以用质谱法区分，A正确；NH3和ND3的H原子不同，但空间结构均为三角锥形，是极性分子，B正确；Mg3N2与D2O发生水解生成Mg(OD)2和ND3，C正确；方法②是通过D2O中D原子代替NH3中H原子的方式得到ND3，代换的个数不同，产物会不同，纯度低，D错误。
4.(2023·广东卷)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是
A.图1：喷泉实验
B.图2：干燥NH3
C.图3：收集NH3
D.图4：制备NH3
√
NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，故A可以达到预期目的；P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，故B不可以达到预期目的；NH3的密度比空气小，集气瓶正放，则需要短进长出，故C可以达到预期目的；CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，故D可以达到预期目的。
5.(广东卷)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为　　　　(填字母)。
ACG
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重点强化10
喷泉实验及其拓展应用
　　喷泉实验是课本叙述和演示的一个重要实验，也是高考常考内容，并且题型的设计屡有创新，难度也在变化中递增。我们通过实验操作、讨论、计算，不仅要了解溶于水的气体由于压强变化形成美丽的喷泉的定性认识，更要掌握只要压强变化，气体和溶液、气体和气体都能形成这一实验现象的本质。
1.喷泉实验的原理
形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。
(1)减小内压法，如图1所示：
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→外部液体迅速进入形成喷泉。
(2)增大外压法，如图2所示：
锥形瓶内液体受热挥发或发生化学反应产生气体→锥形瓶内压强增大→锥形瓶内液体迅速进入烧瓶形成喷泉。
3
重点精讲
2.形成喷泉的类型
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和吸收剂。
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S NO2 NO、O2(4∶3) NO2、O2(4∶1)
吸收剂 水、NaOH溶液 水 NaOH溶液 水 水 水
3.喷泉实验的发散装置及操作方法
喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等)来形成喷泉。
设计说明：装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。
装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨溶于水)。
装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。
装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。
装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。
装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。
4.一些特殊的喷泉实验
编号 烧瓶中气体 烧杯中的液体 喷泉的颜色 变色的原因
1 HCl 石蕊溶液 红色 HCl的水溶液呈酸性，遇石蕊溶液变红
硝酸银溶液 白色 产生了白色的AgCl沉淀
氢氧化铜悬浊液 绿色
编号 烧瓶中气体 烧杯中的液体 喷泉的颜色 变色的原因
2 Cl2 KSCN的FeCl2溶液 红色 Cl2氧化Fe2＋变为Fe3＋，使KSCN变红
KI的淀粉溶液 蓝色 Cl2置换出KI中的I－生成I2，I2遇淀粉变蓝
KBr的CCl4溶液 橙色 Cl2置换出KBr中的Br－生成Br2，Br2的CCl4溶液呈橙色
3 NH3 酚酞溶液 红色 NH3的水溶液呈碱性，遇酚酞变红
石蕊溶液 蓝色 NH3的水溶液呈碱性，遇石蕊变蓝
FeCl3溶液 红褐色 产生了红褐色的Fe(OH)3沉淀
编号 烧瓶中气体 烧杯中的液体 喷泉的颜色 变色的原因
4 CO2 含酚酞的NaOH溶液 浅红 CO2与NaOH反应产生Na2CO3，使红色变浅
紫色石蕊溶液 红色 CO2的水溶液呈酸性，遇石蕊溶液变红
澄清石灰水 白色 产生了白色碳酸钙沉淀
5.喷泉实验产物的浓度计算
关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度：
(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时，所得溶液的物质的量浓度为 mol·L－1。
(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c(HNO3)＝ mol·L－1。
1.在如图所示的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头滴管内盛放某种液体。挤压胶头滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是
强化训练
选项 气体 液体 喷泉颜色
A Cl2 饱和食盐水 黄绿色喷泉
B NH3 含有酚酞的H2O 红色喷泉
C HCl AgNO3溶液 白色喷泉
D CO2 含有酚酞的NaOH溶液 红色喷泉
√
A项，Cl2在饱和食盐水中溶解度较小，不会形成黄绿色
喷泉，与事实不相符；B项，氨气易溶于水，其水溶液呈
碱性，能使酚酞变红，可形成红色喷泉，与事实相符；C
项，HCl和AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀，反应后烧瓶内压强减小，能形成白色喷泉，与事实相符；D项，含有酚酞的NaOH溶液显红色，CO2能和NaOH溶液反应，形成红色喷泉，与事实相符。
2.(2024·广东广州模拟预测)利用氨的催化氧化原理制备硝酸并进行喷泉实验，装置如图所示(省略夹持装置)，下列说法正确的是
A.也可以通过加热NH4Cl固体制备氨气
B.一段时间后，可以在圆底烧瓶观察到无色喷泉
C.实验过程中，硬质玻璃管中可以观察到红棕色
气体
D.氨的催化氧化反应中，氧化剂与还原剂物质的
量之比为4∶5
√
氯化铵加热分解产生氨气和氯化氢，氨气和氯化氢又会在试管口生成氯化铵，故不能加热氯化铵制备氨气，A错误；NO、氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸(或：NO、O2与水反应生成硝酸)，溶液为酸性，可以在圆底烧瓶观察到红色喷泉，B错误；NH3催化氧化转化为NO，NO、氧气反应生成红棕色气体二氧化氮，故实验过程中，硬质玻璃管中可以观察到红棕色气体，C正确；氨气催化氧化转化为NO，化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O，氨气为还原剂，氧气为氧化剂，则氧化剂与还原剂物质的量之比为5∶4，D错误。
3.利用压强传感器测定氨气的喷泉实验中压强变化的装置如图1所示(夹持仪器略)。下列说法错误的是
A.取下a处胶头滴管，用湿润的红色石蕊试纸在瓶口验满
B.打开弹簧夹b，挤压a处胶头滴管，使少量水进入三颈瓶引发喷泉
C.喷泉实验时三颈瓶内压强变化曲线如图2，C点时喷泉最剧烈
D.常温常压下，实验结束后所得溶液的物质的量浓度为 mol·L－1
√
氨气溶于水呈碱性，取下a处胶头滴管，用湿润的红色石蕊试纸在瓶口验满，若红色石蕊试纸变蓝，说明氨气已经充满装置，A正确；氨气极易溶于水，打开弹簧夹b，挤压a处胶头滴管，使少量水进入三颈瓶，氨气溶于水使瓶内压强减小，引发喷泉，B正确；电脑绘制三颈瓶内压强变化曲线如图2，C点时容器内外压强差最大，则喷泉最剧烈，C正
确；若在标准状况下完成该实验，假设溶液刚好充满烧瓶且混合均匀，容器的容积为V L，则溶液的物质的量浓度为＝ mol·L－1，常温下应小于该值，D错误。
4.探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(1)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。__________________________
(2)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2；　　　　 　。
(进气管短，出气管长)
观察气泡的生成速率，控制混合气体的比例
(3)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体(标准状况下)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(结果保留两位有效数字)。
0.036
混合气体全部被吸收，则恰好发生反应4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，HNO3的物质的量恰好是完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的，溶液体积等于烧瓶体积，设烧瓶体积为V L，则溶液的物质的量浓度为＝ mol·L－1≈0.036 mol·L－1。
5.如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学在烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度。(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)
(1)若用HCl气体，则c(HCl)＝　　　　　　　　　。
mol·L－1
设烧瓶的容积为V L，则气体的物质的量均为 mol。
若是HCl气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为V L，c(HCl)＝＝ mol·L－1。
设烧瓶的容积为V L，则气体的物质的量均为 mol。
若为NO2，喷泉后，溶质为HNO3，
3NO2＋H2O2HNO3＋NO
mol mol
则喷泉后溶液的体积为V L，
c(HNO3)＝＝ mol·L－1。
(2)若用NO2气体，则c(HNO3)＝　　　　　　　。
mol·L－1
(3)若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合气体，则c(HNO3)＝__________。
mol·L－1
设烧瓶的容积为V L，则气体的物质的量均为 mol。
若n(NO2)∶n(O2)＝2∶1，发生反应：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，则反应剩余 L O2，溶液的体积为V L，溶质为HNO3，则c(HNO3)＝＝ mol·L－1。
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课 时 测 评
1.某同学探究氨气和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是
A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较氨水和NaOH碱性强弱
B.向试管中滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口，若试纸不变蓝，则原溶液中无N
C.液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O
D.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
√
NH3·H2O是弱电解质，NaOH是强电解质，前者部分电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，可比较氨水和NaOH碱性强弱，A正确；NH3极易溶于水，稀溶液中不加热NH3不能逸出，无法确定原溶液是否含N，B错误；NH3不易燃烧，产生的NO是大气污染物，不能作清洁能源，C错误；NH4Cl受热也会分解，故不可采用加热法除杂，D错误。
2.(2024·南京金陵调研)实验室采用如图装置制取氨气，正确的是
√
A B C D
生成NH3 干燥NH3 收集NH3并验满 吸收多
余NH3
NH4Cl受热分解生成HCl和氨气，HCl和氨气在试管口遇冷又会化合生成氯化铵，故不能加热氯化铵来制取氨气，A错误；浓硫酸能与氨气反应，不能用浓硫酸来干燥氨气，B错误；NH3密度比空气小，应该用向下排空气法收集氨气，导管应该伸到试管底部，C错误；NH3极易溶于水，尾气吸收采取了防倒吸的措施，D正确。
3.(2024·浙江模拟预测)氯气管道发生泄漏可用浓氨水检验：3Cl2＋8NH36NH4Cl＋N2，下列说法不正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值) A.生成1 mol N2时转移电子为6NA
B.若产生白烟，说明此处有氯气泄漏
C.Cl2仅表现氧化性，NH3仅表现还原性
D.N2也有一定的氧化性，但氧化性比Cl2弱
√
反应中每生成1 mol氮气，氮元素由－3价变为0价，转移电子的物质的量＝1 mol×2×3＝6 mol，则转移电子的个数为6NA，A正确；如果氯气管道漏气，遇氨气可立刻化合生成氯化铵固体小颗粒，会看到有大量白烟生成，B正确；由方程式可知，反应中Cl2为氧化剂，NH3为还原剂，8 mol NH3参加反应，有2 mol被氧化为N2，即Cl2仅表现氧化性，NH3既表现还原性又表现出碱性，C错误；N2中N的化合价为0价，处于中间价态，则N2也有一定的氧化性，反应中Cl2为氧化剂而N2为氧化产物，故N2的氧化性比Cl2弱，D正确。
4.(2025·江苏泰州模拟预测)NH3可用于生产铵盐、硝酸等。N2H4与(CH3)2NNH2都可用作火箭的燃料，下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是
A.NH3极易溶于水，液氨可用作制冷剂
B.(CH3)2NNH2具有还原性，可用作火箭的燃料
C.NH4NO3易分解，可用作化肥
D.N2H4共价键数目大于NH3，NH3(g)的热稳定性比N2H4(g)的高
√
液氨可用作制冷剂，表明氨分子由液态转化为气态时，需要从周围环境吸收热量，即液氨分子间存在较大的作用力，与氨极易溶于水无关，A不符合题意；(CH3)2NNH2具有还原性，可被氧化剂氧化，释放出大量的能量，因此可用作火箭的燃料，物质性质与用途具有对应关系，B符合题意；NH4NO3可用作化肥，是因为含有氮元素，与NH4NO3易分解无关，C不符合题意；N2H4分子内含有化学键：N－N，导致NH3(g)的热稳定性比N2H4(g)的高，与共价键数目无关，D不符合
题意。
5.(2024·广东茂名模拟)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NH4Cl
B.②中药品为P2O5
C.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
√
①中氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氨气，②为干燥装置，可装碱石灰等，③中在加热条件下，氨气与CuO发生氧化还原反应生成氮气、水和铜，④可收集氨水。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，故A错误；P2O5会与H2O、NH3反应，不能用P2O5干燥氨气，故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，故C正确；液氨的沸点为－33.5 ℃，无法在冰中液化，D错误。
6.(2024·湖南娄底模拟)某学习小组设计了如图的实验装置(夹持装置已省略)模拟常压下工业合成氨，并检验氨的生成。Y形管左侧支管中盛有NH4Cl与NaNO2的混合溶液，加热后生成N2及少量NH3。下列有关描述不正确的是
A.实验时，点燃a处酒精灯一段时间后，再点燃c处酒精喷灯
B.b处装置可用盛有碱石灰的U形管代替
C.硬质玻璃管中的石棉可以增大混合气体与铁粉的接触面积
D.若d处锥形瓶中溶液变红，则说明硬质玻璃管中有NH3生成
√
实验时，为防止氢气和氧气混合加热后爆炸，用氮气排出装置内的空气后再加热铁粉，所以点燃a处酒精灯一段时间后，再点燃c处酒精喷灯，A项正确；b装置的作用是吸收氨气并干燥气体，碱石灰不能吸收氨气，故b处装置不能用盛有碱石灰的U形管代替，B项错误；硬质玻璃管中的石棉可增大混合气体与铁粉的接触面积，加快反应速率，C项正确；氨气溶于水，溶液呈碱性，若d处锥形瓶中溶液变红，则说明硬质玻璃管中有NH3生成，D项正确。
7.氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。下列说法合理的是
A.高温、高压、催化剂条件均有利于提高合成氨的产率
B.物质A的有效成分是O2
C.经“氨分离器”产生的尾气应用碱液处理
D.“氧化炉”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶5
√
合成氨是放热反应，高温不利于提高合成氨的产率，催化剂不影响平衡移动，也不能提高合成氨的产率，A错误；氧化炉内反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O，B正确；经“氨分离器”产生的尾气是未反应的N2和H2，应返回“合成塔”循环利用，且二者不能与碱液反应，C错误；“氧化炉”内NH3与O2反应生成NO和H2O，由B项化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4，D错误。
8.用如图所示装置制备氨气并验证氨气的还原性，其中不能达到实验目的的是
A.用装置甲生成氨气
B.用装置乙干燥氨气
C.用装置丙验证氨气的还原性
D.用装置丁和戊分别收集氨气和氮气
√
装置甲中发生反应2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，可用于制备NH3，A正确；NH3是碱性气体，可用碱石灰进行干燥，B正确；装置丙中发生的反应为3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O，可验证氨气的还原性，C正确；NH3的密度比空气小，收集时应从短管进气，D错误。
9.(2020·北京卷)某同学进行如下实验：
下列说法不正确的是
A.根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B.根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C.Ⅰ中试纸变成红色，是NH4Cl水解造成的
D.根据试管中部有白色固体附着，说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
√
实验步骤 实验现象
Ⅰ 将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热 试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ 将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，生成NH3和HCl，NH3是碱性气体，使湿润的pH试纸变蓝，A正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快，B正确；Ⅰ中试纸变成红色，是NH4Cl分解产生的氯化氢造成的，C错误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，D正确。
实验步骤 实验现象
Ⅰ 将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热 试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ 将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
10.(2024·安徽省淮北市一模)实验室中用如图装置，以氨气和钠为原料加热至350～360 ℃制备氨基钠(NaNH2)，并检验气体产物。已知：NaNH2极易水解。下列说法正确的是
A.装置A中的药品是氯化铵固体
B.装置B和装置D均只起到干燥作用
C.实验时先点燃C处酒精灯，再点燃A处
酒精灯
D.装置E中黑色粉末变成红色，证明有氢气生成
√
A中用氯化铵和氢氧化钙制取氨气，然后经过B中的干燥装置去除氨气中的水蒸气，氨气和钠在C中发生反应生成氨基钠，反应的化学方程式为2Na＋2NH32NaNH2＋H2↑，D为干燥装置，对氢气进行干燥，同时防止E中的水蒸气进入并吸收未反应的NH3，氢气和CuO在E装置中反应。氯化铵固体受热分解生成氨气和HCl气体，二者遇冷又会反应生成氯化铵，故不能通过加热氯化铵的方法制备氨气，A错误；装置B的
作用是干燥，装置D除了干燥还有防止E中的水蒸气进入C及吸收未反应的NH3的作用，B错误；实验时，应先点燃A处酒精灯，排尽装置内的空气再点燃C处酒精灯，C错误；氢气和CuO在加热条件下反应生成红色的Cu单质，装置E中黑色粉末变成红色，证明有氢气生成，D
正确。
11.水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂，其制备的反应原理为NaClO＋2NH3N2H4·H2O＋NaCl。下列装置和操作不能达到实验目的的是
A.装置甲用于制备NH3，试剂X是氯化钙
B.用装置乙作为反应过程的安全瓶
C.制备水合肼时从装置丙的a口通入NH3
D.用装置丁吸收反应中过量的NH3
√
浓氨水需受热或加入碱性物质才能分解产生NH3，CaCl2不能使浓氨水分解，A项错误；化学实验装置中安全瓶的进气管和出气管均较短，B项正确；氨气密度比空气小，为了利于氨气与NaClO溶液反应，应从装置丙的a口通入氨气，C项正确；氨气会污染环境且易溶于水，用装置丁可吸收过量的NH3，并能防倒吸，D项正确。
12.(16分)某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应，按下图装置进行实验(夹持装置已略去)。
已知A、B装置可选药品：浓氨水、H2O2、蒸馏水、生石灰、MnO2。
(1)仪器a的名称为　　　　　　；仪器b的名称为　　　　　　。
(2)装置A烧瓶中固体的作用为　　　(填字母，下同)。
A.催化剂 B.氧化剂
C.还原剂 D.反应物
分液漏斗
球形干燥管
A
(3)仪器b中盛放的试剂可以是　　　　。
A.浓硫酸 B.碱石灰
C.五氧化二磷 D.硫酸铜
(4)装置E中发生反应的化学方程式为　　　　　　 　　　　　　　。
B
4NH3＋5O24NO＋6H2O
(5)甲、乙两同学分别按上述装置进行实验，一段时间后：
①甲同学观察到装置F中只有白烟生成，白烟的成分是　　　　　　(写化学式)。
NH4NO3
白烟是固体小颗粒，是NH3和HNO3反应生成的NH4NO3固体。
②乙同学观察到装置F中有红棕色气体，装置G中溶液变成蓝色。用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：___________________________
______________________________。
3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
3Cu＋8H＋＋2N
反应生成的NO与O2再反应生成红棕色的NO2，故可观察到装置F中有红棕色气体，Cu与稀硫酸不反应，G中溶液变蓝说明Cu被氧化为
Cu2＋，原因是通入装置G中的NO2和H2O反应生成HNO3和NO，HNO3与Cu反应生成Cu2＋，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
(6)为帮助甲同学实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进行改进。你的改进措施是______________________________________　　　　　　　　　　　　　
_______________________________。
调节K1增加装置A中产生氧气的量(或调节
K2减少装置B中产生氨气的量)
甲同学的实验中只观察到白烟，是因为NH3未被完全催化氧化；要保证NH3充分被氧化，则O2需过量，所以需增加O2的量或减少NH3的量。
返回第20讲　氨及铵盐　含氮物质的转化
考点一　氨气的结构与性质
1.氨的结构特征
2.氨的物理性质
无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，易液化，液氨可作制冷剂，极易溶于水(常温常压下，1∶700)，可由喷泉实验证明。
【微思考】　试从结构和性质上解释NH3极易溶于水的原因。
　　　　　　　。
提示：NH3、H2O均为极性分子，NH3与H2O之间可形成分子间氢键，并且NH3和H2O反应。
3.化学性质
(1)与水反应
①反应原理：NH3＋H2O NH3·H2O N＋OH－。
②氨水中的微粒有：NH3·H2O、NH3、H2O、N、OH－、H＋。
③NH3·H2O为可溶性一元弱碱，受热易分解，化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。
(2)与酸反应
①与盐酸反应的化学方程式为NH3＋HClNH4Cl。
②蘸有浓挥发性酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，产生大量白烟。
(3)与盐溶液的反应
如过量氨水与AlCl3反应的离子方程式：A＋3NH3·H2OAl(OH)3↓＋3N。
(4)还原性
①催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。
②被CuO氧化：2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O。
③被氯气氧化：2NH3(少量)＋3Cl2N2＋6HCl或8NH3(过量)＋3Cl2N2＋6NH4Cl。
(5)较强的配位能力
Cu(OH)2溶于氨水：Cu(OH)2＋4NH3[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－。
4.用途
(1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。
(2)制硝酸、铵盐、纯碱、尿素等。
氨气的性质
1.(2024·宜春丰城拖船中学开学考)如图所示，利用培养皿探究氨气的性质。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。表中对应的实验现象及解释正确的是(　　)
选项 实验现象 解释
A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了NH4Cl固体
B 浓硫酸附近无明显现象 NH3与浓硫酸不发生反应
C 氯化铝溶液先浑浊再澄清 氢氧化铝沉淀溶解
D 干燥红色石蕊试纸不变色，湿润红色石蕊试纸变蓝 氨气属于碱
答案：A
解析：NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发出氨，实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，会产生NH3，与浓盐酸挥发出的HCl反应生成NH4Cl固体，反应现象是产生白烟，A正确；NH3为碱性气体，与浓硫酸发生反应生成硫酸铵，由于浓硫酸不挥发，该反应无明显现象，B错误；氨气溶于水形成NH3·H2O，NH3·H2O与氯化铝在溶液中发生复分解反应生成氢氧化铝和NH4Cl，NH3·H2O为弱碱，不能溶解氢氧化铝沉淀，故氯化铝溶液变浑浊后不会变澄清，C错误；氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是氨气与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O电离出OH－，使溶液呈碱性，氨气不属于碱，D错误。
学生用书 第112页
2.氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径，某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质，设计了如图所示装置。下列说法错误的是(　　)
A.甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B.乙装置中的干燥剂可以是碱石灰
C.丙中发生的反应是4NH3＋5O24NO＋6H2O
D.若戊中观察到紫色石蕊溶液变红，则说明已制得HNO3
答案：A
解析：甲装置需要提供氨气和氧气，如果甲装置中的固体是NaOH或CaO，只能提供氨气，不能提供氧气，X应为过氧化钠等，故A错误；乙用于干燥NH3、O2，可用碱石灰作干燥剂，故B正确；戊中观察到紫色石蕊溶液变红，说明生成了酸性物质，可以说明反应生成了硝酸，故D正确。
肼(N2H4)的结构与性质
3.联氨(又称肼，N2H4，无色液体)是一种应用广泛的化工原料，可用作火箭燃料。
(1)联氨的电子式为　　　　　　　　，其中氮的化合价为　　　　。
(2)联氨为二元弱碱，在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式：　　　　　　　　　　　　，联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为　　　　。
(3)实验室可用NaClO溶液与NH3反应制备联氨，反应的化学方程式为　　　　　　　。
已知2N2H4(l)＋N2O4(l)3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 048.9 kJ·mol－1，分析联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因为　　　　　　　　　　　　　。
答案：(1)H︰N︰N︰H　－2　(2)N2H4＋H2ON2＋OH－　N2H6(HSO4)2　(3)2NH3＋NaClON2H4＋NaCl＋H2O　联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体
解析：(2)根据NH3在水中的电离可知联氨的第一步电离方程式为N2H4＋H2O N2＋OH－；联氨的第二步电离方程式为N2＋H2O N2＋OH－，因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6(HSO4)2。
考点二　铵盐及氨的实验室制法
1.氨气的实验室制法
(1)铵盐和熟石灰混合加热法
(2)实验室制取氨气的其他方法
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，促使氨水分解。且OH－浓度的增大有利于NH3的生成
浓氨水＋固体CaO CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为NH3·H2O＋CaONH3↑＋Ca(OH)2
学生用书 第113页
2.铵盐及N的检验
(1)铵盐
①物理性质：铵盐通常是白色或无色晶体，绝大多数铵盐易溶于水。
②化学性质
(2)N的检验
未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体，则证明含N。
【正误判断】　
1.加热盛有NH4Cl固体的试管，试管底部固体消失，试管口有晶体凝结，说明NH4Cl固体可以升华 (　　)
2.用浓氯化铵溶液处理过的舞台幕布不易着火，其原因是氯化铵分解吸收热量，降低了温度；氯化铵分解产生的气体隔绝了空气 (　　)
3.草木灰(含K2CO3)与铵盐混用降低肥效 (　　)
4.铵盐加热均易分解产生NH3 (　　)
5.某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体的水溶液一定显碱性 (　　)
答案：1.×　2.√　3.√　4.×　5.√
1.“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点，关于如图所示三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是(　　)
A.加热时，①中试管上部汇集了固体
B.加热时，②中溶液变红，冷却后又变为无色
C.加热时，③中溶液红色褪去，冷却后溶液变红
D.三个“封管实验”中所发生的化学反应都是可逆反应
答案：A
解析：加热氯化铵分解，在①中试管上部HCl与氨气化合生成氯化铵，A正确；氨气的水溶液显碱性，加热时氨气逸出，酚酞溶液褪色，冷却时氨气溶于酚酞溶液，溶液显红色，B错误；二氧化硫可使品红褪色，加热又恢复原色，则加热时，③中溶液变红，冷却后红色褪去，C错误；可逆反应应在同一条件下进行，题中实验分别在加热条件下和冷却后进行，不是可逆反应，D错误。
2.某化学兴趣小组为了制取并探究氨的性质，用下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验[制取氨的反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O]。
(1)利用上述原理，实验室制取氨应选用　　　　(填字母)发生装置进行实验。
(2)B装置中的干燥剂可选用　　　　。
(3)气体通过C、D装置时，试纸颜色会发生变化的是　　　　(填“C”或“D”)装置。
(4)当实验进行一段时间后，挤压E装置中的胶头滴管，滴入1～2滴浓盐酸，可观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　。
(5)F装置中倒置漏斗的作用是　　　　　　　。
(6)氨的用途很广，如可用氨处理二氧化氮：8NH3＋6NO27N2＋12H2O，该反应中氨体现　　　　(填“氧化性”或“还原性”)。请你列举出氨的另一种用途：　　　　　　　。
答案：(1)a　(2)碱石灰　(3)D　(4)产生白烟
(5)防止倒吸　(6)还原性　作制冷剂、制氮肥(或化肥)、制硝酸、作化工原料(任答一点，其他合理答案也可)
学生用书 第114页
防倒吸装置创新
1.正误判断
(1)(2024·山东卷)用氨水配制银氨溶液，体现了NH3的配位性 (　　)
(2)(全国Ⅱ卷)加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝，说明NH4HCO3显碱性 (　　)
(3)(天津卷)用烧碱处理含高浓度N的废水并回收利用氨 (　　)
(4)(2019·江苏卷)NH4HCO3受热易分解，因而可用作化肥 (　　)
(5)(北京卷)氨气使AlCl3溶液产生白色沉淀，反应中氨气被还原 (　　)
答案：(1)√　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]－是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是(　　)
A.碱石灰有利于NH3逸出
B.锂片必须打磨出新鲜表面
C.干燥管中均可选用P2O5
D.双口烧瓶中发生的反应是Li＋nNH3Li＋＋[e(NH3)n]－
答案：C
解析：碱石灰为生石灰和氢氧化钠的混合物，可以吸收浓氨水中的水分，同时吸水过程大量放热，有利于NH3逸出，A正确；锂片表面有Li2O，Li2O会阻碍Li和液氨的接触，所以必须打磨出新鲜表面，B正确；第一个干燥管目的是干燥氨气，P2O5为酸性干燥剂能与氨气反应，所以不能用P2O5，而装置末端的干燥管作用为吸收过量的氨气，可用P2O5，C错误；双口烧瓶中发生的反应是Li＋nNH3Li＋＋，D正确。
3.(2024·北京卷)氘代氨(ND3)可用于反应机理研究。下列两种方法均可得到ND3：①Mg3N2与D2O的水解反应；②NH3与D2O反应。下列说法不正确的是(　　)
A.NH3和ND3可用质谱法区分
B.NH3和ND3均为极性分子
C.方法①的化学方程式是Mg3N2＋6D2O3Mg(OD)2＋2ND3↑
D.方法②得到的产品纯度比方法①的高
答案：D
解析：NH3和ND3的相对分子质量不同，可以用质谱法区分，A正确；NH3和ND3的H原子不同，但空间结构均为三角锥形，是极性分子，B正确；Mg3N2与D2O发生水解生成Mg(OD)2和ND3，C正确；方法②是通过D2O中D原子代替NH3中H原子的方式得到ND3，代换的个数不同，产物会不同，纯度低，D错误。
4.(2023·广东卷)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是(　　)
A.图1：喷泉实验 B.图2：干燥NH3
C.图3：收集NH3 D.图4：制备NH3
答案：B
解析：NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，故A可以达到预期目的；P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，故B不可以达到预期目的；NH3的密度比空气小，集气瓶正放，则需要短进长出，故C可以达到预期目的；CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，故D可以达到预期目的。
5.(广东卷)用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3，反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为　　　　(填字母)。
答案：ACG
学生用书 第115页
　　喷泉实验是课本叙述和演示的一个重要实验，也是高考常考内容，并且题型的设计屡有创新，难度也在变化中递增。我们通过实验操作、讨论、计算，不仅要了解溶于水的气体由于压强变化形成美丽的喷泉的定性认识，更要掌握只要压强变化，气体和溶液、气体和气体都能形成这一实验现象的本质。
1.喷泉实验的原理
形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强降低，外界的大气压将液体压入烧瓶内，如此持续，最后液体将充满烧瓶。
(1)减小内压法，如图1所示：
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→外部液体迅速进入形成喷泉。
(2)增大外压法，如图2所示：
锥形瓶内液体受热挥发或发生化学反应产生气体→锥形瓶内压强增大→锥形瓶内液体迅速进入烧瓶形成喷泉。
2.形成喷泉的类型
下面是几种常见的能形成喷泉的气体和吸收剂。
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S NO2 NO、O2(4∶3) NO2、O2(4∶1)
吸收剂 水、NaOH溶液 水 NaOH溶液 水 水 水
3.喷泉实验的发散装置及操作方法
喷泉实验是中学化学的重要实验，其本质是形成压强差而引发液体上喷，以教材中的装置(发散源)可设计如图所示的多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体等)来形成喷泉。
设计说明：装置(Ⅰ)向锥形瓶通入少量空气，将少量水压入烧瓶，导致大量氨溶解，形成喷泉。
装置(Ⅱ)省去了胶头滴管，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨与水接触，即发生喷泉(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶中，瓶内氨溶于水)。
装置(Ⅲ)在水槽中加入能使水温升高的物质致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。
装置(Ⅳ)向导管中通入一定量的H2S和SO2，现象为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液上喷形成喷泉。
装置(Ⅴ)打开①处的止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的HCl气体后关闭该止水夹，等充分反应后再打开②处的止水夹，观察到先有白烟产生，后产生喷泉。
装置(Ⅵ)中，挤压胶头滴管，然后打开导管上部的两个活塞，则在右面烧瓶出现喷烟现象，再打开导管下部活塞，则可产生双喷泉。
学生用书 第116页
4.一些特殊的喷泉实验
编号 烧瓶中 气体 烧杯中的液体 喷泉的颜色 变色的原因
1 HCl 石蕊溶液 红色 HCl的水溶液呈酸性，遇石蕊溶液变红
硝酸银溶液 白色 产生了白色的AgCl沉淀
氢氧化铜悬浊液 绿色 2HCl＋Cu(OH)2CuCl2＋2H2O，在CuCl2的水溶液中存在[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2＋两种绿色离子
2 Cl2 KSCN的FeCl2溶液 红色 Cl2氧化Fe2＋变为Fe3＋，使KSCN变红
KI的淀粉溶液 蓝色 Cl2置换出KI中的I－生成I2，I2遇淀粉变蓝
KBr的CCl4溶液 橙色 Cl2置换出KBr中的Br－生成Br2，Br2的CCl4溶液呈橙色
3 NH3 酚酞溶液 红色 NH3的水溶液呈碱性，遇酚酞变红
石蕊溶液 蓝色 NH3的水溶液呈碱性，遇石蕊变蓝
FeCl3溶液 红褐色 产生了红褐色的Fe(OH)3沉淀
4 CO2 含酚酞的NaOH溶液 浅红 CO2与NaOH反应产生Na2CO3，使红色变浅
紫色石蕊溶液 红色 CO2的水溶液呈酸性，遇石蕊溶液变红
澄清石灰水 白色 产生了白色碳酸钙沉淀
5.喷泉实验产物的浓度计算
关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况下的气体进行喷泉实验后所得溶液的物质的量浓度：
(1)HCl、NH3、NO2气体或它们与其他不溶于水的气体混合时，所得溶液的物质的量浓度为 mol·L－1。
(2)当是NO2和O2的混合气体且体积比为4∶1时，c(HNO3)＝ mol·L－1。
1.在如图所示的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头滴管内盛放某种液体。挤压胶头滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是(　　)
选项 气体 液体 喷泉颜色
A Cl2 饱和食盐水 黄绿色喷泉
B NH3 含有酚酞的H2O 红色喷泉
C HCl AgNO3溶液 白色喷泉
D CO2 含有酚酞的NaOH溶液 红色喷泉
答案：A
解析：A项，Cl2在饱和食盐水中溶解度较小，不会形成黄绿色喷泉，与事实不相符；B项，氨气易溶于水，其水溶液呈碱性，能使酚酞变红，可形成红色喷泉，与事实相符；C项，HCl和AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀，反应后烧瓶内压强减小，能形成白色喷泉，与事实相符；D项，含有酚酞的NaOH溶液显红色，CO2能和NaOH溶液反应，形成红色喷泉，与事实相符。
学生用书 第117页
2.(2024·广东广州模拟预测)利用氨的催化氧化原理制备硝酸并进行喷泉实验，装置如图所示(省略夹持装置)，下列说法正确的是(　　)
A.也可以通过加热NH4Cl固体制备氨气
B.一段时间后，可以在圆底烧瓶观察到无色喷泉
C.实验过程中，硬质玻璃管中可以观察到红棕色气体
D.氨的催化氧化反应中，氧化剂与还原剂物质的量之比为4∶5
答案：C
解析：氯化铵加热分解产生氨气和氯化氢，氨气和氯化氢又会在试管口生成氯化铵，故不能加热氯化铵制备氨气，A错误；NO、氧气反应生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸(或：NO、O2与水反应生成硝酸)，溶液为酸性，可以在圆底烧瓶观察到红色喷泉，B错误；NH3催化氧化转化为NO，NO、氧气反应生成红棕色气体二氧化氮，故实验过程中，硬质玻璃管中可以观察到红棕色气体，C正确；氨气催化氧化转化为NO，化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O，氨气为还原剂，氧气为氧化剂，则氧化剂与还原剂物质的量之比为5∶4，D错误。
3.利用压强传感器测定氨气的喷泉实验中压强变化的装置如图1所示(夹持仪器略)。下列说法错误的是(　　)
A.取下a处胶头滴管，用湿润的红色石蕊试纸在瓶口验满
B.打开弹簧夹b，挤压a处胶头滴管，使少量水进入三颈瓶引发喷泉
C.喷泉实验时三颈瓶内压强变化曲线如图2，C点时喷泉最剧烈
D.常温常压下，实验结束后所得溶液的物质的量浓度为 mol·L－1
答案：D
解析：氨气溶于水呈碱性，取下a处胶头滴管，用湿润的红色石蕊试纸在瓶口验满，若红色石蕊试纸变蓝，说明氨气已经充满装置，A正确；氨气极易溶于水，打开弹簧夹b，挤压a处胶头滴管，使少量水进入三颈瓶，氨气溶于水使瓶内压强减小，引发喷泉，B正确；电脑绘制三颈瓶内压强变化曲线如图2，C点时容器内外压强差最大，则喷泉最剧烈，C正确；若在标准状况下完成该实验，假设溶液刚好充满烧瓶且混合均匀，容器的容积为V L，则溶液的物质的量浓度为＝ mol·L－1，常温下应小于该值，D错误。
4.探究NO2、O2混合气体的喷泉实验。
(1)请在G装置中的虚线上描出导管实线图。
(2)G装置中浓硫酸有三种作用：混合NO2、O2气体；干燥NO2、O2；　　　　　　。
(3)将G装置上面的圆底烧瓶收集满气体(标准状况下)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(结果保留两位有效数字)。
答案：(1)(进气管短，出气管长)　(2)观察气泡的生成速率，控制混合气体的比例　(3)0036
解析：(3)混合气体全部被吸收，则恰好发生反应4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，HNO3的物质的量恰好是完全反应的NO2和O2(体积比4∶1)总物质的量的，溶液体积等于烧瓶体积，设烧瓶体积为V L，则溶液的物质的量浓度为＝ mol·L－1≈0036 mol·L－1。
5.如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学在烧瓶中盛不同成分的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度。(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)
(1)若用HCl气体，则c(HCl)＝　　　　　　　　　　　　　　。
(2)若用NO2气体，则c(HNO3)＝　　　　　　　。
(3)若用n(NO2)∶n(O2)＝2∶1的混合气体，则c(HNO3)＝　　　　　　　　。
答案：(1) mol·L－1　(2) mol·L－1　(3) mol·L－1
解析：设烧瓶的容积为V L，则气体的物质的量均为 mol。
(1)若是HCl气体，喷泉后，溶液充满烧瓶，则溶液的体积为V L，c(HCl)＝＝ mol·L－1。
(2)若为NO2，喷泉后，溶质为HNO3，
3NO2＋H2O2HNO3＋NO
mol mol
则喷泉后溶液的体积为V L，
c(HNO3)＝＝ mol·L－1。
(3)若n(NO2)∶n(O2)＝2∶1，发生反应：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3，则反应剩余 L O2，溶液的体积为V L，溶质为HNO3，则c(HNO3)＝＝ mol·L－1。
课时测评20　氨及铵盐　含氮物质的转化
(时间：45分钟　满分：60分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
选择题1－11题，每小题4分，共44分。
1.某同学探究氨气和铵盐的性质，对相关实验操作及现象描述正确的是(　　)
A.室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，比较氨水和NaOH碱性强弱
B.向试管中滴加稀NaOH溶液，将湿润红色石蕊试纸置于试管口，若试纸不变蓝，则原溶液中无N
C.液氨作为清洁能源的反应原理是4NH3＋5O24NO＋6H2O
D.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
答案：A
解析：NH3·H2O是弱电解质，NaOH是强电解质，前者部分电离，后者完全电离，故通过室温下测定等浓度氨水和NaOH溶液的pH，可比较氨水和NaOH碱性强弱，A正确；NH3极易溶于水，稀溶液中不加热NH3不能逸出，无法确定原溶液是否含N，B错误；NH3不易燃烧，产生的NO是大气污染物，不能作清洁能源，C错误；NH4Cl受热也会分解，故不可采用加热法除杂，D错误。
2.(2024·南京金陵调研)实验室采用如图装置制取氨气，正确的是(　　)
A B C D
生成NH3 干燥NH3 收集NH3并验满 吸收多 余NH3
答案：D
解析：NH4Cl受热分解生成HCl和氨气，HCl和氨气在试管口遇冷又会化合生成氯化铵，故不能加热氯化铵来制取氨气，A错误；浓硫酸能与氨气反应，不能用浓硫酸来干燥氨气，B错误；NH3密度比空气小，应该用向下排空气法收集氨气，导管应该伸到试管底部，C错误；NH3极易溶于水，尾气吸收采取了防倒吸的措施，D正确。
3.(2024·浙江模拟预测)氯气管道发生泄漏可用浓氨水检验：3Cl2＋8NH36NH4Cl＋N2，下列说法不正确的是(NA为阿伏加德罗常数的值)(　　)
A.生成1 mol N2时转移电子为6NA
B.若产生白烟，说明此处有氯气泄漏
C.Cl2仅表现氧化性，NH3仅表现还原性
D.N2也有一定的氧化性，但氧化性比Cl2弱
答案：C
解析：反应中每生成1 mol氮气，氮元素由－3价变为0价，转移电子的物质的量＝1 mol×2×3＝6 mol，则转移电子的个数为6NA，A正确；如果氯气管道漏气，遇氨气可立刻化合生成氯化铵固体小颗粒，会看到有大量白烟生成，B正确；由方程式可知，反应中Cl2为氧化剂，NH3为还原剂，8 mol NH3参加反应，有2 mol被氧化为N2，即Cl2仅表现氧化性，NH3既表现还原性又表现出碱性，C错误；N2中N的化合价为0价，处于中间价态，则N2也有一定的氧化性，反应中Cl2为氧化剂而N2为氧化产物，故N2的氧化性比Cl2弱，D正确。
4.(2025·江苏泰州模拟预测)NH3可用于生产铵盐、硝酸等。N2H4与(CH3)2NNH2都可用作火箭的燃料，下列物质结构与性质或物质性质与用途具有对应关系的是(　　)
A.NH3极易溶于水，液氨可用作制冷剂
B.(CH3)2NNH2具有还原性，可用作火箭的燃料
C.NH4NO3易分解，可用作化肥
D.N2H4共价键数目大于NH3，NH3(g)的热稳定性比N2H4(g)的高
答案：B
解析：液氨可用作制冷剂，表明氨分子由液态转化为气态时，需要从周围环境吸收热量，即液氨分子间存在较大的作用力，与氨极易溶于水无关，A不符合题意；(CH3)2NNH2具有还原性，可被氧化剂氧化，释放出大量的能量，因此可用作火箭的燃料，物质性质与用途具有对应关系，B符合题意；NH4NO3可用作化肥，是因为含有氮元素，与NH4NO3易分解无关，C不符合题意；N2H4分子内含有化学键：N－N，导致NH3(g)的热稳定性比N2H4(g)的高，与共价键数目无关，D不符合题意。
5.(2024·广东茂名模拟)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NH4Cl
B.②中药品为P2O5
C.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
答案：C
解析：①中氯化铵和氢氧化钙在加热条件下反应生成氨气，②为干燥装置，可装碱石灰等，③中在加热条件下，氨气与CuO发生氧化还原反应生成氮气、水和铜，④可收集氨水。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，故A错误；P2O5会与H2O、NH3反应，不能用P2O5干燥氨气，故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，故C正确；液氨的沸点为－33.5 ℃，无法在冰中液化，D错误。
6.(2024·湖南娄底模拟)某学习小组设计了如图的实验装置(夹持装置已省略)模拟常压下工业合成氨，并检验氨的生成。Y形管左侧支管中盛有NH4Cl与NaNO2的混合溶液，加热后生成N2及少量NH3。下列有关描述不正确的是(　　)
A.实验时，点燃a处酒精灯一段时间后，再点燃c处酒精喷灯
B.b处装置可用盛有碱石灰的U形管代替
C.硬质玻璃管中的石棉可以增大混合气体与铁粉的接触面积
D.若d处锥形瓶中溶液变红，则说明硬质玻璃管中有NH3生成
答案：B
解析：实验时，为防止氢气和氧气混合加热后爆炸，用氮气排出装置内的空气后再加热铁粉，所以点燃a处酒精灯一段时间后，再点燃c处酒精喷灯，A项正确；b装置的作用是吸收氨气并干燥气体，碱石灰不能吸收氨气，故b处装置不能用盛有碱石灰的U形管代替，B项错误；硬质玻璃管中的石棉可增大混合气体与铁粉的接触面积，加快反应速率，C项正确；氨气溶于水，溶液呈碱性，若d处锥形瓶中溶液变红，则说明硬质玻璃管中有NH3生成，D项正确。
7.氨既是一种重要的化工产品，又是一种重要的化工原料。下图为合成氨以及氨氧化制硝酸的流程示意图。下列说法合理的是(　　)
A.高温、高压、催化剂条件均有利于提高合成氨的产率
B.物质A的有效成分是O2
C.经“氨分离器”产生的尾气应用碱液处理
D.“氧化炉”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶5
答案：B
解析：合成氨是放热反应，高温不利于提高合成氨的产率，催化剂不影响平衡移动，也不能提高合成氨的产率，A错误；氧化炉内反应的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O，B正确；经“氨分离器”产生的尾气是未反应的N2和H2，应返回“合成塔”循环利用，且二者不能与碱液反应，C错误；“氧化炉”内NH3与O2反应生成NO和H2O，由B项化学方程式可知氧化剂与还原剂的物质的量之比为5∶4，D错误。
8.用如图所示装置制备氨气并验证氨气的还原性，其中不能达到实验目的的是(　　)
A.用装置甲生成氨气
B.用装置乙干燥氨气
C.用装置丙验证氨气的还原性
D.用装置丁和戊分别收集氨气和氮气
答案：D
解析：装置甲中发生反应2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，可用于制备NH3，A正确；NH3是碱性气体，可用碱石灰进行干燥，B正确；装置丙中发生的反应为3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O，可验证氨气的还原性，C正确；NH3的密度比空气小，收集时应从短管进气，D错误。
9.(2020·北京卷)某同学进行如下实验：
实验步骤 实验现象
Ⅰ 将NH4Cl固体加入试管中，并将湿润的pH试纸置于试管口，试管口略向下倾斜，对试管底部进行加热 试纸颜色变化：黄色→蓝色(pH≈10)→黄色→红色(pH≈2)；试管中部有白色固体附着
Ⅱ 将饱和NH4Cl溶液滴在pH试纸上 试纸颜色变化：黄色→橙黄色(pH≈5)
下列说法不正确的是(　　)
A.根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应
B.根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快
C.Ⅰ中试纸变成红色，是NH4Cl水解造成的
D.根据试管中部有白色固体附着，说明不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3
答案：C
解析：氯化铵是强酸弱碱盐，其水溶液显酸性，会使湿润的pH试纸变红，根据Ⅰ中试纸变蓝，说明NH4Cl发生了分解反应，生成NH3和HCl，NH3是碱性气体，使湿润的pH试纸变蓝，A正确；根据Ⅰ中试纸颜色变化，说明氨气比氯化氢气体扩散速率快，B正确；Ⅰ中试纸变成红色，是NH4Cl分解产生的氯化氢造成的，C错误；根据试管中部有白色固体附着，说明氯化铵分解产生的氨气和氯化氢在扩散过程中又化合生成氯化铵，则不宜用加热NH4Cl的方法制备NH3，D正确。
10.(2024·安徽省淮北市一模)实验室中用如图装置，以氨气和钠为原料加热至350～360 ℃制备氨基钠(NaNH2)，并检验气体产物。已知：NaNH2极易水解。下列说法正确的是(　　)
A.装置A中的药品是氯化铵固体
B.装置B和装置D均只起到干燥作用
C.实验时先点燃C处酒精灯，再点燃A处酒精灯
D.装置E中黑色粉末变成红色，证明有氢气生成
答案：D
解析：A中用氯化铵和氢氧化钙制取氨气，然后经过B中的干燥装置去除氨气中的水蒸气，氨气和钠在C中发生反应生成氨基钠，反应的化学方程式为2Na＋2NH32NaNH2＋H2↑，D为干燥装置，对氢气进行干燥，同时防止E中的水蒸气进入并吸收未反应的NH3，氢气和CuO在E装置中反应。氯化铵固体受热分解生成氨气和HCl气体，二者遇冷又会反应生成氯化铵，故不能通过加热氯化铵的方法制备氨气，A错误；装置B的作用是干燥，装置D除了干燥还有防止E中的水蒸气进入C及吸收未反应的NH3的作用，B错误；实验时，应先点燃A处酒精灯，排尽装置内的空气再点燃C处酒精灯，C错误；氢气和CuO在加热条件下反应生成红色的Cu单质，装置E中黑色粉末变成红色，证明有氢气生成，D正确。
11.水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂，其制备的反应原理为NaClO＋2NH3N2H4·H2O＋NaCl。下列装置和操作不能达到实验目的的是(　　)
A.装置甲用于制备NH3，试剂X是氯化钙
B.用装置乙作为反应过程的安全瓶
C.制备水合肼时从装置丙的a口通入NH3
D.用装置丁吸收反应中过量的NH3
答案：A
解析：浓氨水需受热或加入碱性物质才能分解产生NH3，CaCl2不能使浓氨水分解，A项错误；化学实验装置中安全瓶的进气管和出气管均较短，B项正确；氨气密度比空气小，为了利于氨气与NaClO溶液反应，应从装置丙的a口通入氨气，C项正确；氨气会污染环境且易溶于水，用装置丁可吸收过量的NH3，并能防倒吸，D项正确。
12.(16分)某小组同学欲探究NH3的催化氧化反应，按下图装置进行实验(夹持装置已略去)。
已知A、B装置可选药品：浓氨水、H2O2、蒸馏水、生石灰、MnO2。
(1)仪器a的名称为　　　　　　；仪器b的名称为　　　　　　。
(2)装置A烧瓶中固体的作用为　　　(填字母，下同)。
A.催化剂 B.氧化剂
C.还原剂 D.反应物
(3)仪器b中盛放的试剂可以是　　　　。
A.浓硫酸 B.碱石灰
C.五氧化二磷 D.硫酸铜
(4)装置E中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
(5)甲、乙两同学分别按上述装置进行实验，一段时间后：
①甲同学观察到装置F中只有白烟生成，白烟的成分是　　　　　　(写化学式)。
②乙同学观察到装置F中有红棕色气体，装置G中溶液变成蓝色。用离子方程式解释装置G中溶液变成蓝色的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(6)为帮助甲同学实现在装置F中也观察到红棕色气体，可在原实验的基础上进行改进。你的改进措施是　　　　　　　　　　　　　。
答案：(1)分液漏斗　球形干燥管　(2)A　(3)B
(4)4NH3＋5O24NO＋6H2O
(5)①NH4NO3　②3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
(6)调节K1增加装置A中产生氧气的量(或调节K2减少装置B中产生氨气的量)
解析：(5)①白烟是固体小颗粒，是NH3和HNO3反应生成的NH4NO3固体。②反应生成的NO与O2再反应生成红棕色的NO2，故可观察到装置F中有红棕色气体，Cu与稀硫酸不反应，G中溶液变蓝说明Cu被氧化为Cu2＋，原因是通入装置G中的NO2和H2O反应生成HNO3和NO，HNO3与Cu反应生成Cu2＋，离子方程式为3Cu＋8H＋＋2N3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。(6)甲同学的实验中只观察到白烟，是因为NH3未被完全催化氧化；要保证NH3充分被氧化，则O2需过量，所以需增加O2的量或减少NH3的量。
学生用书 第118页

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