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第2课时　氨的转化与生成
课标定向
1.能从氮及其化合物和物质的类别、元素的价态的角度,预测分析氨气、铵盐的性质及转化规律。(科学探究与创新意识)
2.掌握氨气及铵盐的物理性质、化学性质。(宏观辨识与微观探析)
学习任务一　氨气及铵盐性质
【新知导学】
一、氨气的性质
1.物理性质
颜色 气味 状态 密度 水溶性 熔、沸点
_____ _______ _____ __ρ空气 易溶 于水 沸点低、
易_____
无色
刺激性
气态
<
液化
2.化学性质
(1)从实验角度探究氨气的性质
预期转化 NH3→NH3·H2O NH3→NH4Cl
实验试剂 及装置
操作 打开止水夹,挤压滴管的胶头 撤去玻璃片
预期转化 NH3→NH3·H2O NH3→NH4Cl
现象 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧 瓶,形成_____,瓶内液体呈_____ 集气瓶中产生大量_____
结论 ___________________________ NH3和HCl反应生成
_____________
喷泉
红色
白烟
NH3极易溶于水,水溶液呈碱性
NH4Cl小颗粒
[思考]上述实验中,挤压滴管的胶头,形成喷泉的根本原因是什么
提示:烧瓶内的气体极易溶于水或易与溶液中的溶质发生化学反应,使烧瓶内气压迅速降低,在大气压作用下,烧杯中的液体被压入烧瓶中,从而形成喷泉。
(2)从氮元素化合价研究NH3的性质
①NH3中N元素化合价为___价,处于_____价态,因此从氮元素来说NH3只具有
_______。
②写出下列转化的化学方程式:
a.氨气与氧气在催化剂作用下生成NO:___________________________。
b.氨气和氧化铜在加热条件下生成N2和Cu:____________________________。
c.氨气和氯气的反应:2NH3(少量)+3Cl2===6HCl+N2、8NH3(过
量)+3Cl2===___________(用于检验输送Cl2的管道是否漏气)。
-3
最低
还原性
4NH3+5O2 4NO+6H2O
2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O
6NH4Cl+N2
3.氨的用途
(1)液氨汽化时吸收大量的热,可用作_______。
(2)氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
二、铵盐的性质
1.概念:由_________和_________构成的盐。
2.物理性质:绝大多数铵盐___溶于水。
制冷剂
铵根离子
酸根离子
易
3.化学性质
预期转化 铵盐(N)→氨气(NH3) 实验装置 及操作
现象 试管中固体_________, 试纸变蓝 固体_________,产生 _____________气体, 试管口有_____生成 试管中_________________
_____,试纸变蓝
结论 NH4HCO3分解产生 _____ NH4Cl分解产生_____ NH4Cl和NaOH反应生成
_____
逐渐减少
逐渐减少
有刺激性气味
白烟
有刺激性气味气体
产生
NH3
NH3
NH3
[思考]NH4Cl受热分解的实验现象能否说明NH4Cl易升华
提示:不能。升华是物理变化,氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体是分解反应,氯化氢和氨气生成氯化铵属于化合反应,都是化学反应。
[结论]
铵盐受热分解不一定产生NH3,如NH4NO3。
[思考]如何证明某种溶液中含有N
提示:取少量溶液放入试管中,加入少量浓NaOH溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝色,证明溶液中含有N。
4.化学氮肥
【教材微拓】(溯源教材·P117图3-3-13)
喷泉实验
(1)喷泉实验原理
如图1(或2)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应),从而使烧瓶内气压迅速降低,在大气压作用下,烧杯中的液体迅速向上流动,从而形成喷泉。
(2)形成喷泉的类型
几种常见的能形成喷泉的气体和液体。
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、盐酸 NaOH溶液 水 水 水
(3)喷泉实验的操作方法
①图1打开止水夹,轻轻挤压胶头滴管,使少量水进入烧瓶,即发生喷泉。
②图2打开止水夹,用手(或热毛巾等)捂热烧瓶,氨气受热膨胀,赶出玻璃导管内的空气,氨气与水接触,即发生喷泉(或打开止水夹,用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使水进入烧瓶中,瓶内氨气溶于水,即发生喷泉)。
(4)氨气的喷泉实验成功的关键
①装置的气密性良好。
②圆底烧瓶要保持干燥。
③圆底烧瓶内要充满气体。
④烧杯内装入足量的水,以防止因水量不足而造成喷泉停止或不发生。
【总结升华】
1.氨气的化学性质
2.铵盐与碱反应离子方程式书写的三种情况
(1)常温、浓溶液:N+OH-===NH3↑+H2O
(2)常温、稀溶液:N+OH-===NH3·H2O
(3)稀溶液、加热:N+OH- NH3↑+H2O
3.检验N的答题规范
(1)检验原理
(2)实验操作:取少许待测液或晶体于小试管中,加入浓氢氧化钠溶液,微热,将湿润的红色石蕊试纸(或者蘸有浓盐酸的玻璃棒)放在试管口。
(3)现象结论:试纸变蓝色(或者冒白烟),说明是铵盐或待测液含有N。
[特别提醒]
铵盐受热分解不一定产生NH3,如NH4NO3 N2O↑+2H2O。
【即学即练】
1.易错辨析
(1)氨水能导电,故NH3是电解质。( )
提示:氨水能导电并不是自身电离出离子所致,是与NH3·H2O电离有关,故不能说NH3是电解质。
(2)液氨和氨水是同一种物质。( )
提示:液氨是液态氨气,是纯净物,而氨水是混合物,不是同一种物质。
(3)所有的铵盐均易溶于水。( )
提示:所有的铵盐均易溶于水,这是铵盐的通性。
×
×
√
(4)除去NaCl中少量的NH4HCO3杂质,可用加热法。( )
提示:NH4HCO3受热易分解,可用加热法来除杂。
(5)向溶液中加入稀NaOH溶液,用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸未变蓝,则溶液中一定无N。( )
提示:检验N时,要加入浓NaOH溶液并且要加热。
√
×
2.氨的喷泉实验体现了氨的下列性质中的 (　　)
A.还原性
B.极易溶于水
C.与水反应生成碱性物质
D.氧化性
【解析】选B。氨气的还原性表现在氧化还原反应中失电子作还原剂,与喷泉实验无关,A错误;极易溶于水的气体能形成压强差而产生喷泉,所以氨的喷泉实验体现了氨极易溶于水的性质,与喷泉实验有关,B正确;HCl也容易形成喷泉实验,但其溶于水显酸性,说明喷泉实验和氨气与水反应生成碱性物质的性质无关,C错误;NH3的氧化性表现在NH3在与Na反应产生NaNH2和H2及NH3分解产生N2、H2,但这些性质与NH3的喷泉实验无关,D错误。
3.食品级NH4HCO3常用作膨松剂,如图是食品级NH4HCO3包装袋的一部分。
请思考:
(1)用化学方程式解释NH4HCO3可用作膨松剂的原因:_______________。
(2)包装袋上印有防潮、怕热的储存注意事项,由此说明NH4HCO3具有什么性质特点
(3)农用级NH4HCO3可用作氮肥,但不能与碱性物质,如草木灰混合使用,原因是什么
答案:(1)NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑。
(2)说明NH4HCO3易溶于水,受热易分解。
(3)铵盐能与碱性物质反应生成NH3,降低肥效。
学习任务二　氨气的实验室制备
【合作探究】
探究实验室制取氨气
[情境]实验室制取氨气通常有两种方案,一种是用固体氯化铵与氢氧化钙在硬质试管中加热,装置如图甲;另一种是用浓氨水与氧化钙(或氢氧化钠固体)直接反应生成氨气,其装置如图乙。
(1)装置甲中NH4Cl受热会分解放出NH3,为何要用Ca(OH)2
提示:NH4Cl受热分解放出NH3和HCl,两者在试管口又会重新化合为NH4Cl,加入氢氧化钙可以与HCl反应生成CaCl2,有利于生成NH3。
(2)装置甲中试管口塞一团棉花的作用是什么
提示:防止氨气沿试管壁冲出与空气形成对流,塞一团棉花使收集到的氨气更纯净,同时起到固定试管的作用。
(3)装置乙制取氨气的原理是什么
提示:CaO与水化合消耗水使氨水的浓度增大,且该反应放出大量热,
NH3·H2O受热易分解,有利于NH3逸出。
(4)如何检验NH3是否已经收集满
提示:将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,若试纸变蓝,说明NH3已经收集满(或者用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟产生,证明NH3收集满)。
【总结升华】
1.氨的实验室制法
2.注意事项
(1)试剂选择:一般铵盐用氯化铵,不用硝酸铵和碳酸氢铵;碱用氢氧化钙,不用NaOH(易潮解,碱性强对玻璃仪器有腐蚀)。
(2)氨气干燥:通常用碱石灰(或NaOH)干燥氨气,不能用浓硫酸、五氧化二磷,也不能用无水CaCl2(因为CaCl2+8NH3===CaCl2·8NH3),装置如图所示:
(3)实验室快速制取氨气的方法:
方法及装置 原理及化学方程式
氨水具有不稳定性和挥发性,受热易分解。
化学方程式为NH3·H2O NH3↑+H2O
NaOH固体具有吸水性,溶于水放出大量的热,促使一水合氨分解。
CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使一水合氨分解。
化学方程式为NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
(4)尾气吸收:
多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置:
【即学即练】
1.实验室制取并收集较纯净NH3。下列装置能达到实验目的的是(　　)
A.制备NH3 B.除去NH3中的H2O C.收集NH3 D.尾气处理
【解析】选D。氯化铵加热分解得氨气和氯化氢,但遇冷二者又会化合生成氯化铵,不能用氯化铵的分解制氨气,而是用氯化铵与氢氧化钙加热制备,A错误;浓硫酸是酸性干燥剂,氨气具有碱性,二者发生反应,不能用浓硫酸干燥氨气,B错误;氨气的密度比空气的密度小,应该用向下排空气,C错误;氨气极易溶于水,氨气尾气吸收时用倒扣的漏斗可防倒吸,D正确。
2.(2025·杭州高一期中)用如图所示装置(夹持装置已略去)进行NH3制备及性质探究实验,已知:NH3极易溶于水,而难溶于CCl4,CCl4密度比水大且与水不互溶。下列说法不正确的是 (　　)
A.甲中制备NH3利用了NH3·H2O的分解反应
B.乙中的集气瓶内a导管长、b导管短
C.丙中的CCl4能防止倒吸
D.向收集好的NH3中通入Cl2,可观察到白烟
【解析】选B。甲中氢氧化钠固体溶于水放出大量热,NH3·H2O不稳定,受热分解产生NH3,故A正确;氨气的密度比空气小,应用向下排空气法收集,即乙中的集气瓶内a导管短、b导管长,故B错误;氨气极易溶于水,为防止氨气溶于水发生倒吸现象,可用CCl4以防止倒吸(如图丙),故C正确;NH3与Cl2反应可以生成NH4Cl固体,产生大量白烟,故D正确。
课堂检测
1.下列气体的水溶液呈碱性的是 (　　)
A.Cl2　　B.NO2　　C.SO2　　D.NH3
2.(2025·威海高一检测)下列说法正确的是 (　　)
A.实验室可用如图所示的装置制取少量NH3
B.实验室制取的氨气可以用无水CaCl2进行干燥
C.金属钠与液氨的反应体现了NH3的还原性
D.用浓氨水检验氯气泄露时发生的反应为8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2
【解析】选D。NH4Cl受热分解生成NH3、HCl,在试管口遇冷又化合为NH4Cl,所以实验室不能用图示装置制取少量NH3,A不正确;NH3能与CaCl2结合生成CaCl2·8NH3,所以实验室制取的氨气不能用无水CaCl2进行干燥,B不正确;将钠投入液氨中有H2产生,同时生成NaNH2,则金属钠与液氨的反应体现了NH3的氧化性,C不正确;Cl2能将NH3氧化为N2,同时产生白烟NH4Cl,则用浓氨水检验氯气泄露时发生的反应为8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2,D正确。
3.下列关于氨气、氨水和铵盐的叙述正确的是 (　　)
A.NH3极易溶于水,其水溶液显弱碱性
B.实验室常用向上排空气法收集氨气
C.氨水中只含有NH3和H2O两种分子
D.铵盐较稳定,受热均不会分解
【解析】选A。氨气极易溶于水,溶解的NH3部分与水反应生成弱碱NH3·H2O,A项正确;氨气的密度比空气小,实验室常用向下排空气法收集氨气,B项错误;氨水中含有的分子有NH3、H2O和NH3·H2O,共3种,C项错误;铵盐不稳定,受热易发生分解反应,D项错误。
4.利用如图所示装置及药瓶制取干燥的氨气。
(1)A中反应的化学方程式是_____________________________。
(2)B中碱石灰的作用是_____________________________。
(3)C处是收集氨气的装置,请将集气瓶中导管补充完整。
(4)证明氨气已收集满的操作和现象是____________________________。
(5)若A中只有NH4Cl固体,不能制取NH3,原因是________________________
____(用化学方程式表示)。
【解析】(1)A中制备氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O;
(2)B中碱石灰的作用是干燥NH3;
(3)氨气密度比空气小,图中导管应短进长出: ;
(4)证明氨气已收集满的操作和现象是将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶出气管口处,若试纸变蓝,说明已经集满NH3(合理即可);
(5)氯化铵受热分解产生氨气和氯化氢,两者在试管口重新生成氯化铵,用化学方程式表示为NH3+HCl===NH4Cl。
答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)干燥NH3
(3)
(4)将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶出气管口处,若试纸变蓝,说明已经集满NH3(合理即可)
(5)NH3+HCl===NH4Cl
【深挖掘·教材激活】
5.(溯源教材·P117图3-3-13)如图所示是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案,下列有关操作不可能引发喷泉的是(　　)
A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
B.挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶,然后打开止水夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹
【解析】选B。氯气易溶于四氯化碳中,且氯气可以与氢氧化钠溶液反应,因此可以引发喷泉实验,故A不符合题意;二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液中,不能造成负压,因此不能引发喷泉实验,故B符合题意;通过a鼓入空气,会将氯化钠溶液压入烧瓶中,氯化氢溶于水后造成负压,能形成喷泉实验,故C不符合题意;加入生石灰放热,锥形瓶中压强增大,浓盐酸被压入烧瓶,与氨气反应造成负压,能形成喷泉实验,故D不符合题意。

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