内容正文:
第五章 化工生产中的重要非金属元素
第二节 氮及其化合物
第2课时 氨和铵
[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.能利用铵盐的性质设计氨的制备、分离、提纯、检验等实验方案,增强“科学探究与创新意识”的化学核心素养。
[核心知识梳理]
一、氨
1.氨的物理性质
(1)氨是无色、有刺激性气味的气体,密度比空气的小,很容易液化 。
(2)氨极易溶于水:在常温常压下,1体积水大约可溶解700体积氨。可利用喷泉实验证明NH3极易溶于水。
2.氨的化学性质
(1)NH3与水的反应:NH3+H2ONH3·H2O
NH3·H2O不稳定,受热时分解为NH3和H2O,
NH3·H2ONH3↑+H2O。
(2)氨溶于水的过程中存在着下列可逆过程:NH3+H2ONH3·H2ONH+OH-
在氨水中的微粒有三种分子和三种离子:NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH-、H+。除水分子外,含量最多的为NH3·H2O。但在求氨水中溶质的质量分数、物质的量浓度时,视溶质为NH3,氨水的密度比水小,它的浓度越大,密度越小。
(3)一水合氨(NH3·H2O)是一种弱碱,易溶于水、易分解出有刺激性气味的气体,具有碱的通性,是很好的沉淀剂,可使多种阳离子:Mg2+、Fe3+、Al3+等生成沉淀。例如:Al3++3NH3·H2O===Al(OH)3↓+3NH。
(3)NH3与酸反应生成铵盐
①浓氨水挥发出的NH3与浓盐酸挥发出的HCl相遇形成白烟(NH4Cl晶体小颗粒):NH3+HCl===NH4Cl
②氨通入稀硫酸中反应的离子方程式为NH3+H+===NH。
(4)氨的催化氧化——工业制备硝酸的基础
氨催化氧化制HNO3的系列反应方程式依次为:4NH3+5O24NO+6H2O,2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO
二、铵盐——铵根离子(NH)与酸根离子构成的化合物
1.不稳定性:NH4Cl、NH4HCO3受热分解:NH4ClNH3↑+HCl↑、 NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑
2.与碱的反应
(1)固体反应:NH4Cl与NaOH反应的化学方程式为:NH4Cl+NaOHNH3↑+NaCl+H2O。
(2)稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热):NH+OH-NH3↑+H2O。
(3)稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热):NH+OH-===NH3·H2O。
3.铵盐与碱反应的应用
(1)检验NH:待测液中加NaOH溶液并加热,用湿润的红色石蕊试纸放置于试管口,若试纸变蓝,说明溶液中含NH。
(2)实验室制备NH3。
4.氨气的实验室制法
(1)原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)装置
① 发生装置:固体+固体气体,与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同。
② 净化装置:通常用碱石灰干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。
(3)收集方法: 向下排空气法收集,试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。
(4)验满方法
① 方法一:用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,说明已经收集满。
② 方法二:用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明已经收集满。
(5)尾气处理:多余的氨气要吸收掉(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。在吸收时要防止 倒吸 ,常采用的装置如图所示:
5.实验室快速制氨气的方法
(1)加热浓氨水法:NH3·H2O不稳定,受热易分解生成NH3:NH3·H2ONH3↑+H2O,故可直接加热浓氨水制备NH3。
(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法:固体NaOH溶于水放出大量的热,会促使氨水分解,而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2,同时反应放热,也会促使氨水分解,故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。反应装置图分别为:
[特别提醒] 不能直接加热分解NH4Cl制取NH3,NH4Cl受热分解生成的NH3和HCl在试管口又重新化合为NH4Cl。
[典例分析]
[典例1]下列关于氨水的说法不正确的是
A.氨水和液氨不同,氨水是由多种粒子构成的,液氨的组成中只有氨分子
B.氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外)
C.氨水显弱碱性,故通常保存在金属容器中
D.在1 mol·L-1氨水中,NH3·H2O、、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L-1
[典例2]常温常压下,1体积水能溶解约700体积NH3。用如图所示装置进行实验,下列说法不正确的是
A.打开止水夹并挤压滴管后,观察到烧杯中的水倒吸,产生“喷泉”
B.“喷泉”的产生不能证明NH3与H2O发生