内容正文:
第二节 氮及其化合物
第2课时 氨和铵盐
优化探究
第五章 化工生产中的重要非金属元素
[学习目标] 1.掌握NH3的性质。2.掌握铵盐的性质及N的检验方法。3.掌握喷泉实验的原理及拓展应用。
任务一 氨的性质
任务二 铵盐的性质、N的检验
课时作业 巩固提升
任务一 氨的性质
1.物理性质
状态 气味 密度 水溶性 沸点
气体
气味 比空
气 溶于水(常温常压下体积比 ) 较低,易液化,作
__ ___
无色
有刺激性
小
极易
1∶700
制冷剂
2.化学性质
(1)实验探究
实验装置 操作及现象 结论
①打开弹簧夹,并挤压胶头滴管
②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成 ,瓶内液体呈 色 氨 溶于水,其水溶液(俗称氨水)呈 性
喷泉
红
极易
碱
实验装置 操作及现象 结论
将分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近,产生_____ 氨与氯化氢均易挥发,发生反应生成 色晶体
白烟
白
(2)氨的化学性质
NH3+H2O⥫⥬NH3·H2O⥫⥬N+OH-
湿润
蓝
NH3+HCl===NH4Cl
大量白烟
4NH3+5O2 4NO+6H2O
还原性
(3)氨水
氨水呈弱碱性,且不稳定,加热时易分解成
NH3,NH3·H2O 。
NH3↑+H2O
1.从物质的类别和N元素的化合价两个角度,说明氨具有的化学性质?
提示:从物质类别来看,氨气属于碱性气体,因此溶于水显碱性,能与酸反应生成铵盐;氨分子中,氮元素的化合价为-3价,处于最低价,因此氨气具有还原性,能与某些氧化剂发生氧化反应。
2.(1)某同学做氨气溶于水的喷泉实验时,打开弹簧夹后将胶头滴管内的水挤入烧瓶内,并未产生喷泉,试分析实验失败可能的原因。
提示:①装置气密性不好;②收集的NH3纯度较低;③烧瓶不干燥等。
(2)利用下列气体与合适的吸收剂也能形成喷泉实验。请为每组气体选择合适的吸收剂。
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S、NO2 NO2与O2
吸收剂
提示:
气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2、H2S、NO2 NO2与O2
吸收剂 水或
NaOH溶液 水或
盐酸 NaOH溶液 水
1.下列说法中正确的有 (填序号)。
(1)液氨可用作制冷剂,是因为其汽化时吸收大量的热
(2)1 mol·L-1的氨水中c(NH3·H2O)为1 mol·L-1
(3)氨水可以导电,所以NH3为电解质
(4)浓氨水与所有酸反应均有白烟产生
(5)氨中氮元素的化合价为-3价,在反应中只能升高而具有还原性
(1)(5)
2.(2024·山东济宁高一期末)氨是一种重要的化工原料。下列关于氨的性质的描述不正确的是( )
A.有刺激性气味,密度比空气的小
B.与氯化氢反应产生白烟
C.能使湿润的蓝色石蕊试纸变红
D.其水溶液能使酚酞溶液变红
C
解析:NH3与HCl反应可生成NH4Cl晶体,产生白烟,B正确;能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体是酸性气体,NH3是碱性气体,C错误;NH3的水溶液中NH3与H2O反应生成NH3·H2O,溶液呈碱性,能使酚酞溶液变红,D正确。
3.喷泉是一种常见的自然现象,其产生的原因是存在压强差。
(1)如果只提供如图2的装置(气体为氨,液体为水),请说明引发喷泉的方法:
___________________________________________________________。
(2)某同学用图1所示装置,在圆底烧瓶中盛放不同的气体进行喷泉实验。
请帮助分析实验后圆底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)= 。
mol·L-1
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
mol·L-1
解析:(2)设圆底烧瓶的容积为V L,则圆底烧瓶内气体的物质的量都为
mol。①HCl气体形成喷泉后,溶液充满烧瓶,则溶液体积为V L,则c(HCl)== mol·L-1。②NO2气体形成喷泉后,溶质为HNO3,据化学方程式:
3NO2+H2O===2HNO3+NO,
mol × mol
形成喷泉后溶液体积为V L,
则c(HNO3)== mol·L-1。
任务二 铵盐的性质、N的检验
1.铵盐
铵盐在农业上常用作化肥,如 、 、 等,绝大多数铵盐 溶于水,受热易 ,与碱反应会放出 。
硫酸铵
碳酸氢铵
硝酸铵
易
分解
氨气
NH4HCO3NH3↑+
H2O+CO2↑
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
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,均使湿润的红色石蕊试纸变
蓝色
实验
原理 离子方程式:
应用 检验N的存在和制取氨
N+OH-NH3↑+H2O
(2)铵盐(N)的检验流程
红色
石蕊
变蓝
实验检验铵根时,除用湿润的红色石蕊试纸检验生成的氨气外,还可以选用什么方法检验氨气?
提示:用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟产生,则证明样品中含有N。
1.判断正误
(1)绝大多数铵盐易溶于水,可作氮肥,贮存时要密封包装且放于阴凉处。
( )
(2)向某溶液中加入稀NaOH溶液,湿润的红色石蕊试纸不变蓝,则原溶液中一定无N。( )
(3)NH4Cl受热易分解,所以可用加热的方法分离NH4Cl和NaCl。( )
(4)NH4HCO3与足量NaOH溶液共热时,发生反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O。( )
√
×
√
×
2.(2024·广东东莞期末)下列关于铵盐的叙述不正确的是( )
A.所有铵盐中,氮元素化合价都是-3价
B.绝大多数铵盐易溶于水
C.铵盐使用时应注意低温保存,深施盖土
D.铵盐多为白色晶体
解析:如果铵盐为NH4NO3,N中N元素的化合价为-3价,N中N显+5价,故A错误。
A
课时作业 巩固提升
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[A组 基础落实]
题组一 氨的性质
1.(2024·山东济南高一期末)2022年北京冬奥会雪车雪橇中心的滑雪道是以液氨作为制冷剂,以下关于氨的说法错误的是( )
A.NH3的熔、沸点低,故常用液氨作制冷剂
B.利用NH3做喷泉实验,可证明氨气极易溶于水
C.NH3中N元素显-3价,故NH3具有还原性,可被氧化
D.将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒相互靠近,产生白烟,说明氨水显碱性
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D
解析:NH3的熔、沸点低,氨气在加压时易液化,液氨汽化时吸收大量的热,工业上可使用液氨作制冷剂,A正确;氨气极易溶于水,能够使瓶内外在短时间内产生较大的气压差,所以可做喷泉实验,B正确;NH3中N元素为-3价,可以升高,故NH3在氧化还原反应中可以做还原剂,可被氧化,C正确;将分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒相互靠近,产生白烟,是氨气的性质,不能说明氨水显碱性,D错误。
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2.下列关于氨水的叙述正确的是( )
A.氨水显碱性,是因为氨气是一种弱碱
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、NH3·H2O、N的物质的量之和为1 mol
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D
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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.(2024·北京海淀高一期末)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体和溶液,能出现喷泉现象的是( )
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D
选项 气体 溶液 装置
A Cl2 饱和氯化钠溶液
B NO 稀H2SO4
C CO2 饱和
NaHCO3溶液
D NH3 稀盐酸
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解析:Cl2在饱和氯化钠溶液中溶解度不大,因此不能形成压强差,所以不能形成喷泉,A项错误;NO不溶于稀硫酸中,所以不能形成喷泉,B项错误;CO2与饱和NaHCO3溶液不反应,也不溶解,因此不能形成喷泉,C项错误;NH3与稀盐酸会发生反应生成NH4Cl,且氨也极易溶于水,能形成压强差,可以形成喷泉,D项正确。
4.(2024·河北沧州高一期末)关于下列实验现象的说法不正确的是( )
A.氨溶于水显弱碱性,因此可使酚酞溶液变为红色
B.实验1,由喷泉现象可知氨气极易溶于水
C.实验1,喷泉结束后烧瓶溶液中的含氮微
粒有NH3、NH3·H2O和N
D.实验2,加热过程中酚酞被漂白而褪色
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D
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解析:挤压胶头滴管并打开止水夹,可形成喷泉,由喷泉现象可知氨气极易溶于水,B正确;氨气与水反应生成NH3·H2O,NH3·H2O发生电离,则烧瓶溶液中的含氮微粒有NH3、NH3·H2O和N,C正确;加热会降低气体的溶解度,且促进NH3·H2O分解释放出NH3,溶液的碱性减弱,红色逐渐变浅,直至褪色,D错误。
题组二 铵盐的性质、N的检验
5.下列说法正确的是( )
A.铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
B.铵盐受热分解一定都会产生NH3
C.NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为N+OH-NH3↑+H2O
D.可以用NaOH溶液鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四种溶液
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C
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解析:NH4HCO3可以与酸反应,A错误;NH4NO3受热分解不生成NH3,B错误;N在碱性条件下加热会生成氨气,C正确;NaOH和Na2SO4、KCl不反应,Na2OH与NH4NO3、(NH4)2SO4反应现象相同,无法鉴别,D错误。
6.(2024·湖南长沙高一质检)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
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B
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解析:铵盐加水溶解,不产生任何物质,无法通过湿润的红色石蕊试纸检验,A不符合题意;铵盐加碱再加热产生了NH3,湿润的红色石蕊试纸遇NH3变蓝,该方法可检验铵盐,B项符合题意;氢氧化钠能使酚酞变红,产生的碱性物质也能使酚酞变红,该方法无法检验铵盐,C项不符合题意;铵盐与碱在加热条件下反应产生的NH3遇挥发性的酸有白烟,但遇浓硫酸没有现象,D项不符合题意。
[B组 培优训练]
7.下列化学方程式或离子方程式书写正确的是( )
A.实验室用氯化铵和熟石灰制氨:N+OH-NH3↑+H2O
B.NH4HCO3加热分解:N+HCNH3↑+CO2↑+H2O
C.氨与水反应:NH3+H2O⥫⥬NH3·H2O
D.氨水中加入氯化铁溶液:Fe2++2NH3·H2O===2N+Fe(OH)2↓
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C
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解析:A项,该反应属于固体间的加热反应,不能写成离子方程式;B项,
NH4HCO3加热分解不能写成离子方程式;D项,向氨水中滴加FeCl3溶液应生成Fe(OH)3沉淀,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3N。
8.利用某分子筛作催化剂,NH3可脱除废气
中的NO和NO2,生成两种无毒物质,其反应
历程如图所示,下列说法正确的是( )
A.反应过程中NO2、N之间的反应是氧
化还原反应
B.上述历程的总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O
C.X是HNO2,是还原产物
D.[(NH4)(HNO2)]+是反应过程中的催化剂
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解析:反应过程中NO2、N之间发生反应生成[(NH4)2(NO2)]2+,没有元素化合价的变化,不是氧化还原反应,故A错误;图示生成X的反应为[(NH4)2(NO2)]2++NO===[(NH4)(HNO2)]++X+H+,根据原子守恒判断X为N2和H2O,故C错误;由反应历程图可知,氨、二氧化氮和一氧化氮是反应物,氮气与水是生成物,所以总反应为2NH3+NO+NO22N2+3H2O,故B正确;[(NH4)(HNO2)]+为反应的中间产物,不是反应过程中的催化剂,故D错误。
9.(1)某实验小组设计了下列装置进行氨的催化氧化实验:
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①盛放氨水的实验仪器的名称为 ;在加热条件下,硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 。
②实验时发现:如果缺少乙处的干燥管,将反应后的气体直接通入烧瓶,则烧瓶中先产生白雾,随即产生白烟,其原因是 。
③烧杯中盛有氢氧化钠溶液的作用是 。
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(2)将过量的氧气与氨气分别从a、b两管进气口通入装置C中,并在b管上端点燃氨气生成氮气和水:
①两气体通入的先后顺序是 ,其理由是 。
②氨气燃烧的化学方程式是 。
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答案:(1)①锥形瓶 4NH3+5O2 4NO+6H2O ②一氧化氮、氧气和水反应生成硝酸,硝酸吸收氨气生成硝酸铵 ③吸收尾气,防止污染空气
(2)①先通氧气,后通氨气 若先通氨气,氨气在空气中不能燃烧,逸出会造成环境污染
②4NH3+3O22N2+6H2O
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解析:(1)①盛放氨水的实验仪器为锥形瓶,氨气的催化氧化反应为4NH3+5O2 4NO+6H2O。②一氧化氮、氧气和水反应生成硝酸:4NO+3O2+2H2O===4HNO3,硝酸吸收氨气生成硝酸铵:NH3+ HNO3===NH4NO3,所以如果缺少乙处的干燥管,将反应后的气体直接通入烧瓶,烧瓶中先产生白雾,随即产生白烟。③尾气中含有氮的氧化物、氨气等气体,直接排放会引起空气污染,通入氢氧化钠溶液中,可以吸收尾气,防止污染空气。
10.人类的农业生产离不开氮肥,几乎所有的氮肥都以氨为原料生产,某化学兴趣小组利用如图装置探究氨的相关性质。
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已知:①装置A用于制备NH3;
②参阅资料:Cu、Cu2O均为红色固体,其中Cu2O能溶于氨水,生成无色溶液,在空气中立即被氧化成蓝色[Cu(NH3)2]2+,而Cu不与氨水反应。
(1)装置D的作用: 。
(2)甲同学认为该实验装置不严谨,应在装置D后再连接一个装有CaCl2固体的球形干燥管,其目的是 。
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(3)实验开始时,先点燃装置 (填“A”或“C”)的酒精灯,一段时间后再点燃另一装置的酒精灯。实验结束发现:C中粉末完全变红,D中无水硫酸铜变蓝,还产生一种单质气体。为进一步确定红色固体物质,乙同学提出假设:①红色固体为Cu单质;②红色固体为Cu2O;③ 。
设计实验操作:取反应后的红色固体物质于洁净试管中,向其中滴加足量氨水并充分振荡,观察到溶液变为蓝色,固体有剩余。丙同学为验证乙同学的假设,取CuO固体4.00 g重复上述加热实验,反应后装置C中得红色固体3.52 g。请结合上述信息,写出NH3与CuO反应的化学方程式: 。
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(4)已知,将SO2通入BaCl2溶液中,无明显现象。如图若将生成的NH3与SO2同时通入BaCl2溶液中,产生白色沉淀,反应的化学方程式为 。
若向a处通入 (填字母),在E中也能产生白色沉淀,其白色沉淀为 。
A.CO2 B.N2 C.Cl2
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答案:(1)检验是否有水生成 (2)防止空气中的水分进入装置D干扰实验 (3)A 红色固体为Cu和Cu2O 5CuO+2NH32Cu2O+Cu+N2+3H2O (4)2NH3+SO2+BaCl2+H2O===2NH4Cl+BaSO3↓ C BaSO4
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解析:(3)加热时,先点燃装置A处的酒精灯,使生成的氨气充满装置C的硬质玻璃管,再点燃装置C的酒精灯,根据提出假设的逻辑关系,假设③:红色固体为Cu和Cu2O。取反应后的红色固体物质于洁净试管中,向其中滴加足量氨水并充分振荡,观察到溶液变为蓝色,固体有剩余,说明产物有Cu2O、Cu,D中无水硫酸铜变蓝,说明有水产生,还产生一种单质气体,依据原子守恒,该气体为氮气,即氨气还原CuO生成H2O、Cu2O、Cu和N2,取CuO固体4.00 g即=0.05 mol,重复上述加热实验,反应后装置C中
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得红色固体3.52 g,减少的氧原子的物质的量等于生成的水的物质的量为=0.03 mol,依据反应前后O原子守恒,生成的Cu2O的物质的量为0.02 mol,化学方程式为5CuO+2NH32Cu2O+Cu+N2+3H2O。(4)氯气能将二氧化硫氧化为硫酸根离子,硫酸根离子与钡离子结合生成硫酸钡白色沉淀。
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