7.2.1 氨气（Word导学案）-【步步高】2023-2024学年高一化学必修第二册学习笔记（苏教版2019）

第二单元　重要的含氮化工原料 第1课时　氨气 [核心素养发展目标]　1.了解NH3的物理性质以及氨水显碱性的原因。2.能运用化学变化的知识说明氨气的化学性质。 一、氨气的物理性质和喷泉实验 1．氨气的物理性质 颜色状态 气味 密度 溶解性 沸点 无色气体 刺激性气味 小于空气 极易溶于水，常温常压下，1体积水大约能溶解700体积氨气 沸点低，易液化 2.实验探究：喷泉实验 实验试剂及装置 操作 打开止水夹，挤压胶头滴管 现象 烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成红色喷泉，烧瓶内液体呈红色 结论 NH3极易溶于水，水溶液呈碱性 喷泉是一种常见的现象，其产生的原因是存在压强差。 (1)图1装置中的气体a可能为①氯气、②氢气、③氨气、④氯化氢、⑤二氧化碳。 打开装置中的止水夹，挤压胶头滴管，若液体b为水时，能产生喷泉现象的气体a可能是哪些？ 提示　③④。 若液体b为氢氧化钠浓溶液时，①②④⑤能产生喷泉现象的气体a可能是哪些？ 提示　①④⑤。 (2)如果只提供如图2的装置(气体为氨气，液体为水)，请说明引发喷泉的方法。 提示　打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾。 1．下列有关氨气的性质叙述不正确的是(　　) A．常温下是无色无味的气体 B．氨气极易溶于水，可用来做喷泉实验 C．液态氨可用作制冷剂 D．可使湿润的红色石蕊试纸变蓝 答案　A 解析　常温下氨气是无色、有刺激性气味的气体，A错误；氨气极易溶于水，可做喷泉实验，B正确；氨气易液化，液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，故液态氨可用作制冷剂，C正确；氨气溶于水，溶液显碱性，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D正确。 2．如图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 答案　B 解析　Cl2易溶于CCl4且易和NaOH溶液反应，烧瓶内压强减小，形成喷泉，A项不符合题意；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，不能形成喷泉，B符合题意；从a处鼓入空气，打开止水夹，HCl和NaCl溶液接触，因为HCl极易溶于水，导致烧瓶内压强降低，可形成喷泉，C项不符合题意；加入生石灰，生石灰和水反应放出大量的热，浓盐酸挥发，HCl进入烧瓶与NH3反应，使烧瓶内外产生较大压强差，可形成喷泉，D项不符合题意。 喷泉的常见类型及原理 方法 减小内压法 增大外压法 装置 原理 减小烧瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象 增大锥形瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象 常见组合 NH3(水或盐酸) HCl(水或NaOH溶液) CO2、SO2、Cl2(浓NaOH溶液) NaHCO3(盐酸) CaCO3(盐酸) 二、氨气的化学性质 1．实验探究 装置 现象 湿润的红色石蕊试纸变蓝 烧杯中有白烟 主要结论 浓氨水易挥发 NH3与HCl反应生成NH4Cl(白色固体颗粒) 特别提醒　可用浓盐酸检验氨水运输管道是否漏气。 2．化学性质 (1)氨气与水反应 ①氨气溶于水时，大部分氨分子和水分子结合成一水合氨(NH3·H2O)，反应的化学方程式为NH3＋H2ONH3·H2O。 ②NH3·H2O不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑＋H2O。 ③氨水显弱碱性，电离方程式为NH3·H2ONH＋OH－，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝或使酚酞溶液变红。 (2)氨气与酸反应(生成铵盐) (3)从氮元素化合价预测NH3的性质 ①NH3中N元素化合价为－3价，处于最低价态，因此NH3具有还原性。 ②写出下列转化的化学方程式： a．氨气与氧气在加热和催化剂作用下生成NO：4NH3＋5O24NO＋6H2O。(氨的催化氧化) b．氨气和氧化铜在加热条件下生成N2和Cu：2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O。 3．氨气的用途 (1)应用于氮肥工业和硝酸工业。 (2)NH3易液化，常用作制冷剂。 1．液氨和氨水有什么区别？ 提示　液氨是液态的氨气，是纯净物，所含粒子为NH3；氨水是氨气的水溶液，是混合物，所含粒子有NH3、H2O、NH3·H2O、NH、OH－、H＋。 2．氨的催化氧化是工业制备硝酸的重要反应之一，工业上由氨气制取硝酸有哪些反应步骤？写出反应过程的化学方程式。 提示　①4NH3＋5O24NO＋6H2O，②2NO＋O2===2NO2，③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。 (1)氨气是碱性气体，因此可用作制冷剂(　　) (2)氨水呈碱性，是因为NH3溶于水发生反应：NH3＋H2ONH＋OH－(　　) (3)NH3中N元素为－3价，故NH3在氧化还原反应中只能作还原剂，不能作氧化剂(　　) (4)蘸有浓氨水和浓硫酸的玻璃棒靠近，会在中间产生大量的白烟(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)× 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、NH、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1 答案　C 解析　氨气溶于水时，大部分氨分子与水分子反应生成NH3·H2O，NH3·H2O有很小一部分电离成NH和OH－。氨水对许多金属有腐蚀作用，故一般情况下，氨水存放在陶瓷坛、橡皮袋等里面。 2．氨气是一种重要的工业原料。工业上利用反应3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl来检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是(　　) A．若管道漏气，遇氨就会产生白烟 B．该反应利用了Cl2的强氧化性 C．该反应属于复分解反应 D．生成1 mol N2有6 mol电子转移 答案　C 解析　此反应存在元素化合价的变化，一定为氧化还原反应，不可能为复分解反应，C错误；Cl2在此反应中作氧化剂，体现强氧化性，B正确；反应生成了NH4Cl(白烟)，A正确；2NH3N2，所以生成1 mol N2有6 mol电子转移，D正确。 NH3还原性的表现 4NH3＋5O24NO＋6H2O(工业制HNO3的重要反应之一)； 4NH3＋6NO5N2＋6H2O(除NO毒气)； 2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O； 8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(检查Cl2管道是否发生泄漏)。 题组一　氨及氨水的性质 1．(2023·河北唐山期中)下列关于氨气和氨水的描述正确的是(　　) A．都是混合物 B．都含有NH3分子 C．都是非电解质 D．都能与浓硫酸反应，产生白烟 答案　B 解析　氨气为纯净物，故A错误；氨气和氨水中都含有NH3分子，故B正确；氨水为混合物，不是非电解质，故C错误；浓硫酸难挥发，不能产生白烟，故D错误。 2．(2023·四川遂宁期中)下列关于氨的叙述错误的是(　　) A．氨极易溶于水，因此氨水比较稳定(不容易分解) B．氨易溶于水，因此可用来做喷泉实验 C．氨易液化，液氨汽化时要吸收大量的热，因此可用作制冷剂 D．氨溶于水显弱碱性，因此可使酚酞试剂变为红色 答案　A 解析　氨水的主要成分为一水合氨，一水合氨不稳定，受热易分解，故A错误；氨易溶于水，可形成压强差，因此可用来做喷泉实验，故B正确；氨易液化，同时液氨汽化时吸收大量的热，能快速降温，所以液氨可用作制冷剂，故C正确；氨气溶于水反应生成一水合氨，一水合氨是弱碱，溶液显碱性，所以可使酚酞溶液变为红色，故D正确。 3．如图，利用培养皿探究氨的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一个表面皿扣在上面，如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与浓盐酸挥发的HCl气体反应生成了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 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3是一种可溶性碱 答案　A 解析　NaOH固体溶于水放热，氨水易挥发，实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，会产生氨气，与浓盐酸反应生成氯化铵，反应现象是有白烟生成，故A正确；氨气为碱性气体，能与浓硫酸发生反应，故B错误；氨气与氯化物发生复分解反应生成氢氧化物，如氯化物溶液变浑浊，可能生成难溶性氢氧化物，但不一定为Al(OH)3，也可能为Mg(OH)2等沉淀，故C错误；氨使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是与水反应生成的NH3·H2O电离生成OH－，溶液呈碱性，但氨气为非电解质，不属于碱，故D错误。 题组二　喷泉实验 4.如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置，下列叙述不正确的是(　　) A．该实验说明氨气是一种极易溶于水的气体 B．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性 C．形成喷泉的原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压 D．用氯气代替氨气，利用此装置也可进行喷泉实验 答案　D 解析　A项，NH3极易溶于水，可用来做喷泉实验；B项，氨水呈碱性，能使酚酞溶液变红色；C项，NH3极易溶于水，使烧瓶内的气压小于大气压，在压强差的作用下，烧杯中的水沿导管迅速向上流动，从而形成喷泉；D项，Cl2在水中的溶解度较小，不能用于做喷泉实验。 5．(2022·河北泊头市第一中学高一检测)已知NH3和HCl都是能用来做喷泉实验的气体，若在相同条件下用等体积烧瓶各收集满NH3和HCl气体，进行如图所示实验(实验结束后两烧瓶内充满溶液)。下列说法错误的是(　　) A．NH3和HCl分别形成蓝色、红色喷泉 B．制备干燥的NH3和HCl，所需的干燥剂分别是碱石灰、浓硫酸 C．若烧瓶中气体改为NO2，则所得溶液溶质的物质的量浓度与前两者不同 D．去掉装置中的胶头滴管，改为单孔塞，也能引发喷泉 答案　C 解析　氨气和氯化氢都是极易溶于水的气体，氨气溶于水显碱性，遇到紫色石蕊试液变蓝色，氯化氢溶于水显酸性，遇到紫色石蕊试液变红色，NH3和HCl分别形成蓝色、红色喷泉，A正确；氨气是碱性气体，氯化氢是酸性气体，制备干燥的NH3和HCl，所需的干燥剂分别是碱石灰、浓硫酸，B正确；设二氧化氮体积为V1 L，根据反应的化学方程式：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，可知反应产生硝酸物质的量n(HNO3)＝n(NO2)＝× mol，溶液的体积为HNO3的体积，所以HNO3的物质的量浓度c(HNO3)＝＝＝ mol·L－1，设氨气或氯化氢体积为V1 L，氨气和氯化氢气体形成喷泉实验形成的溶液浓度＝＝ mol·L－1，若改为NO2气体，所得溶液溶质的物质的量浓度与前两者相同，C错误；去掉装置中的胶头滴管，改为单孔塞，用双手捂住烧瓶，待导气管气泡冒出后，冷却烧瓶也会引发喷泉，D正确。 6．(2023·四川遂宁期中)用传感技术测定喷泉实验中的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法正确的是(　　) A．制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO或CaCl2 B．关闭a，将单孔塞(插有吸入水的胶头滴管)塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验。电脑绘制三颈烧瓶内压强变化曲线如图2，则E点时喷泉最剧烈 C．喷泉实验结束后，发现水未充满三颈烧瓶，肯定是因为装置的气密性不好 D．工业上，若输送氨的管道发生泄漏，可用浓盐酸检测泄漏点 答案　D 解析　CaO溶于水与水反应放出大量热，促使浓氨水分解放出大量氨气，不可用CaCl2与浓氨水制备氨气，故A错误；压强最小时，喷泉最剧烈，C点压强最小，此时喷泉最剧烈，故B错误；氨气密度比空气小，所以氨气首先聚集在三颈烧瓶的上方；若发现水未充满三颈烧瓶，可能是氨气未将烧瓶中的空气完全排尽，不一定是因为装置的气密性不好，故C错误；浓盐酸与NH3反应产生氯化铵，现象是有白烟生成，所以可用浓盐酸检测输送NH3的管道是否发生泄漏，故D正确。 题组三　氨的催化氧化 7．下列有关氨的叙述不正确的是(　　) A．氨分子中氮元素的化合价只能升高，氨具有还原性 B．氨的催化氧化反应的化学方程式是4NH3＋5O24NO＋6H2O C．氨的催化氧化反应中若氧气过量则有红棕色气体生成 D．氨的催化氧化属于人工固氮 答案　D 解析　氨分子中氮元素的化合价为最低价，只能升高不能降低，氨具有还原性；氨的催化氧化产生的一氧化氮与过量的氧气反应生成红棕色的二氧化氮气体；氨的催化氧化不属于氮的固定。 8.氨能被氧气氧化，经一系列反应得到硝酸。分析如图实验所得结论错误的是(　　) A．浓氨水具有挥发性 B．浓氨水中含有NH3·H2O C．若Pt丝始终保持红热，则该反应放热，催化剂是Pt D．锥形瓶口有少量红棕色气体出现，图中反应为4NH3＋7O2===4NO2＋6H2O 答案　D 解析　浓氨水易挥发出氨气，在红热的铂丝表面反应，故A正确；浓氨水的主要成分为NH3·H2O，故B正确；若Pt丝始终保持红热，则证明该反应为放热反应，催化剂是Pt，故C正确；锥形瓶口有少量红棕色气体出现，证明氨气催化氧化生成一氧化氮，反应的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O，故D错误。 题组四　氨的化学性质 9．如图是NH3的两个性质实验，下列有关说法正确的是(　　) A．两个实验均表现了NH3易溶于水 B．两个实验均表现了氨水易挥发 C．两个实验均表现了NH3是碱性气体 D．两个实验均表现了NH3是还原性气体 答案　C 解析　实验Ⅰ体现了NH3易溶于水，且水溶液呈碱性，实验Ⅱ体现了氨水易挥发，挥发出的氨气分子和浓盐酸挥发出的氯化氢分子结合生成白色氯化铵固体小颗粒，也能证明氨气是碱性气体，所以两个实验均体现了NH3是碱性气体，故A、B错误，C正确；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。 10．(2023·湖南怀化高一期中)工业上制硝酸的原理是将氨经过一系列反应得到硝酸，如下图所示： 下列说法不正确的是(　　) A．工业制硝酸的尾气中的NO、NO2都是大气污染物，常用碱液吸收处理 B．该流程中的所有化学反应都属于氧化还原反应 C．过程④反应中NO2既是氧化剂又是还原剂 D．该流程不涉及氮的固定 答案　D 解析　尾气中的NO、NO2都有毒，会污染空气，且可以和氢氧化钠反应而被吸收，A正确；这4个反应都存在元素化合价的变化，因此这些反应都是氧化还原反应，B正确；过程④反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中NO2既作氧化剂，又作还原剂，C正确；过程①是N2转化为化合物NH3，属于氮的固定，D错误。 11.某同学仿照“喷泉”实验的原理，在实验室中做了一个“喷烟”实验，如图所示。他在甲、乙两个烧瓶中分别充入X、Y两种无色气体，胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内，然后打开止水夹，便可看到甲烧瓶中的导管口喷出白色的烟，同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。若已知X、Y是HCl、NH3、Cl2、O2、CO2、H2、NO七种气体中的两种，则下列判断中，正确的是(　　) A．X是NH3，Y是HCl B．X是Cl2，Y是H2 C．X是CO2，Y是O2 D．X是NO，Y是O2 答案　A 解析　X必须是一种易溶于NaOH溶液的气体，或能与NaOH溶液反应的气体，才能使甲烧瓶内气压减小，导致乙中的气体进入甲，可排除D项；乙中的气体进入甲后反应产生白烟，因Cl2与H2在光照条件下能反应但无白烟产生，CO2与O2不反应，可排除B项、C项。 12．氨是氮肥工业及制取硝酸、炸药等的原料。下列说法正确的是(　　) A．N2和H2在点燃或光照条件下可合成NH3 B．NH3和HNO3溶于水后都能导电，故二者都是电解质 C．NH3遇到浓硝酸会发生反应产生大量白烟 D．由NH3制HNO3的过程中，氮元素被还原 答案　C 解析　N2和H2合成氨的条件是高温、高压、催化剂，在点燃或光照条件下，N2和H2不发生反应，故A项错误；氨水能导电是因为NH3溶于水生成一水合氨，一水合氨电离出自由移动的离子，NH3自身不能电离，因此NH3不是电解质，HNO3属于电解质，故B项错误；浓硝酸易挥发，NH3与挥发出的硝酸反应生成NH4NO3固体，现象为产生大量的白烟，故C项正确；用氨制备硝酸的过程中，发生反应的化学方程式依次为4NH3＋5O24NO＋6H2O、2NO＋O2===2NO2、4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，N元素的化合价由－3价升高至＋5价，被氧化，故D项错误。 13．(2023·江苏盐城期中)科学家研究了一种在酸性介质中利用电解原理进行电化学固氮的方法，反应机理示意图如图，氨气在催化剂电极表面产生。下列说法正确的是(　　) A．过程中存在H＋发生氧化反应转化为H原子 B．在该过程中，氮气分子中N≡N断裂产生N原子 C．在催化剂作用下，N2与H原子反应可能生成N2H4和NH3两种产物 D．与传统工业合成氨法比较，电化学固氮法会消耗大量电能，没有研究价值 答案　C 解析　由图可知H＋转化为H化合价降低，发生还原反应，A错误；由图可知，N2生成了NH3，但是不存在N原子，B错误；由图可知，在反应过程存在N2H4和NH3，C正确；与传统工业合成氨法比较，电化学固氮法不需要高温、高压，条件比较温和，具有研究价值，D错误。 14．(2023·河北唐山期中)某化学兴趣小组利用下列装置制取氨气并探究氨气的有关性质。 (1)图A是实验室制取氨气的发生装置，为探究氨气的溶解性，先利用装置B收集氨气，氨气的进气口为________(填“a”或“b”)，在实验过程中观察到装置B中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的物理性质是______________。 (2)通过上面装置制得的NH3进行如下实验(实验前旋塞1、2均关闭)。 先打开旋塞1，D瓶中的现象是____________，原因是______________________(用化学方程式表示)。 (3)已知NH3难溶于苯。以下装置(除⑤标明外，其余盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是__________(填序号)。 答案　(1)a　极易溶于水 (2)出现白烟　NH3＋HCl===NH4Cl (3)②④ 解析　(1)氨气的密度比空气小，用向下排空气法收集氨气，利用装置B收集氨气，氨气的进气口为a，在实验过程中观察到装置B中的烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的物理性质是氨气极易溶于水。(3)装置①没有出气孔，氨气无法进入，不能用①；装置②倒置的漏斗可以防止倒吸，可用②；氨气溶于水易倒吸，装置③容易引起倒吸，不能用③；装置④球形干燥管可以防止倒吸，可用④；氨气溶于水易倒吸，装置⑤容易引起倒吸，不能用⑤。 15．已知A、B、C为化合物，X为单质。其中，A是一种能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；X为双原子分子，其原子的最外层电子数为内层的3倍。A、B、C、X之间存在如下转化关系： 请回答： (1)X的化学式为__________________。 (2)B转化为C的化学方程式为____________________________________________________， C是一种____________色气体。 (3)工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸： ①NH3→NO反应的化学方程式为_________________________________________________；②NO→NO2反应的实验现象是___________________________________________________。 (4)若要实现NH3→N2，从原理上看，下列试剂可行的是________(填字母)。 A．O2 B．Na C．NH4Cl D．NO2 答案　(1)O2　(2)2NO＋O2===2NO2　红棕 (3)①4NH3＋5O24NO＋6H2O　②气体由无色变成红棕色　(4)AD 学科网（北京）股份有限公司 $$