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 氨和铵盐
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第五章 化工生产中的重要非金属元素
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知识整合 新知探究
01
随堂演练 知识落实
02
课时作业 知能达标
03
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无
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第五章 化工生产中的重要非金属元素
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素养目标
1.能从物质类别、元素价态角度,预测分析氨气、铵盐的性质及转化规律,培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。
2.通过利用铵盐的通性,设计氨的制备、提纯、检验等方案,掌握氨的实验室制法及铵根离子的检验,培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。
知识点一 氨气的性质与用途
1.氨气的物理性质
颜色
气味
密度
水溶性
其他
______色
__________
气味
比空气______
_______溶于水,常温下,1体积水大约可溶解_______体积氨气
易液化
2.氨气的化学性质
(1)实验探究
实验装置
操作及现象
结论
①打开止水夹。并挤压滴管的胶头;
②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成________,烧瓶内液体呈______色
氨________溶于水,其水溶液(俗称氨水)呈________性
将分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近,产生________
氨与氯化氢反应生成____________
(2)氨的化学性质
3.氨气的用途
(1)氨气是氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐和纯碱的原料。
(2)氨气易液化,可用作__________。
1.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?
若液体b为氢氧化钠浓溶液时,能产生喷泉现象的气体a可能是哪些?
提示 ③④ ①④⑤。
(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。
(3)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)=_________________________。
提示 ①eq \f(1,22.4) mol·L-1 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eq \f(V,22.4) mol。HCl气体形成喷泉后,溶液充满烧瓶,则溶液体积为V L,则c(HCl)=eq \f(\f(V,22.4) mol,V L)=eq \f(1,22.4) mol·L-1。②eq \f(1,22.4) mol·L-1 NO2气体形成喷泉后,溶质为HNO3,据化学方程式:
3NO2+H2O===2HNO3+NO,
eq \f(V,22.4) mol eq \f(2,3) ×eq \f(V,22.4) mol
形成喷泉后溶液体积为eq \f(2,3) V L,
则c(HNO3)=eq \f(\f(2,3)×\f(V,22.4) mol,\f(2,3)V L)=eq \f(1,22.4) mol·L-1。
2.氨气中氮元素的化合价为-3价,因此氨气具有还原性,在一定条件下能被Cl2、CuO、氮的氧化物(如NO2)氧化为N2,你能写出这些反应的化学方程式吗?
提示 ①被Cl2氧化:2NH3+3Cl2eq \o(=========,\s\up17(一定条件))N2+6HCl(或8NH3+3Cl2eq \o(=========,\s\up17(一定条件))N2+6NH4Cl)
②被CuO氧化:2NH3+3CuOeq \o(=========,\s\up17(一定条件))N2+3Cu+3H2O
③被NO2氧化:8NH3+6NO2eq \o(=========,\s\up17(一定条件))7N2+12H2O
1.喷泉形成原理
烧瓶内部压强减小,内外形成一定压强差。当气体接触外部的水或溶液时,由于气体大量溶解或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,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入烧瓶,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。
2.引发喷泉的实验操作
打开止水夹,挤压胶头滴管,或其他形成压强差引发液体向烧瓶中流动喷射的操作。
3.使容器内外产生较大压强差的两种方法
方法
减小内压法
增大外压法
装置
原理
减小烧瓶内压强,形成压强差,产生喷泉现象
增大锥形瓶内压强,形成压强差,产生喷泉现象
4.常见能形成喷泉的物质组合
气体
NH3
HCl
SO2、CO2
NO2与O2
吸收剂
水或
盐酸
水或氢氧
化钠溶液
浓氢氧化
钠溶液
水V(NO2)∶
V(O2)=4∶1
1.下列关于氨水的说法错误的是( )
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、NHeq \o\al(+,4)、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L-1
解析 氨水中,NH3·H2O部分电离,NH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH-,溶液显弱碱性,金属易被腐蚀,故不能用金属容器保存氨水。
答案 C
2.(2024·湖南怀化高一期中)实验是化学研究的重要手段。如图是NH3的两个性质实验,下列有关说法中错误的是( )
A.实验Ⅰ说明氨气易溶于水
B.实验Ⅰ形成喷泉的原因是烧瓶内压强小于外界大气压
C.实验Ⅱ可用于检验NH3
D.只有实验Ⅱ表现了NH3是碱性气体
解析 氨气与水反应生成的NH3·H2O电离出氢氧根离子,溶液显碱性,实验Ⅰ也能说明氨气是碱性气体,故选D。
答案 D
3.室温下,用收集到的氯气与氨按如图所示装置进行实验(实验前K1、K2关闭)。
(1)为使两种气体充分混合,气体a是____________(填化学式)。
(2)
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1,缓缓推动注射器活塞,向试管中注入气体a(约是气体b的3倍),关闭K1,恢复室温
试管内出现白烟并在试管内壁凝结
①反应的化学方程式为______________
打开K2
②___________________
③_________________
解析 (1)为使两气体充分混合,则应将密度小的NH3从注射器经长导管进入试管底部,NH3上升的过程中,与Cl2充分混合。
(2)打开K1,缓缓推动注射器活塞,向试管中注入约3倍于b气体的a气体,氨过量;关闭K1,恢复室温,试管中可观察到的现象是生成白烟,而后有白色固体凝结在试管内壁,发生反应的化学方程式为8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl。再打开K2,可观察到的现象是烧杯中的水倒流进入试管中,原因是该反应是气体体积减小的反应,试管内压强降低,在大气压的作用下烧杯中的水发生倒吸。
答案 (1)NH3 (2)①8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl ②烧杯中的水倒吸入试管中 ③该反应是气体体积减小的反应,试管内压强降低,在大气压的作用下烧杯中的水发生倒吸
知识点二 铵盐 铵根离子的检验
1.铵盐
铵根离子(NHeq \o\al(+,4))和酸根离子构成的化合物。
2.物理性质
铵盐都是白色晶体,绝大多数______溶于水。
3.化学性质
(1)受热易分解
①NH4Cl受热分解方程式:
_____________________________。
②NH4HCO3受热分解方程式:
________________________________________。
(2)与碱反应
(NH4)2SO4与NaOH反应的化学方程式为
________________________________________________。
NH4Cleq \o(=====,\s\up17(△))NH3↑+HCl↑
NH4HCO3eq \o(=====,\s\up17(△))NH3↑+H2O↑+CO2↑
(NH4)2SO4+2NaOHeq \o(=====,\s\up17(△))Na2SO4+2H2O+2NH3↑
4.NHeq \o\al(+,4)的检验
实验室中,常利用铵盐与强碱反应产生氨这一性质来检验NHeq \o\al(+,4),反应离子方程式为_________________________________。
NHeq \o\al(+,4)+OH-eq \o(=====,\s\up17(△))NH3↑+H2O
1.从NH4HCO3溶液中获得NH4HCO3晶体能否采用蒸干的方式?
提示 不能。NH4HCO3受热易分解,NH4HCO3溶液蒸干得不到固体。
2.将盛有少量NH4Cl的固体加热,发现试管底部固体消失,在试管上部出现白色固体,你知道该白色固体的成分吗?这一现象是不是升华?
提示 该白色固体的成分是NH4Cl,首先NH4Cl受热分解:NH4Cleq \o(=====,\s\up17(△))NH3↑+HCl↑,氨气和HCl气体遇冷后重新化合生成NH4Cl:NH3+HCl===NH4Cl,该变化过程不属于升华。
3.有一包白色固体,加水后能完全溶解,请设计实验方案证明该白色固体的成分是NH4Cl。
提示 ①取少量固体于试管中,加入NaOH溶液并加热,产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,说明样品中会有NHeq \o\al(+,4)。②另取少量固体于试管中,加蒸馏水使其完全溶解,再滴入几滴硝酸酸化的AgNO3溶液,若产生白色沉淀,则证明样品中含有Cl-,由实验①②判断该白色固体的成分是NH4Cl。
NHeq \o\al(+,4)的检验方法
1.下列关于铵盐的叙述正确的是( )
①所有铵盐中,氮元素的化合价都是-3价 ②绝大多数铵盐易溶于水 ③铵态氮肥不宜与碱性肥料混合施用 ④铵盐都是由离子构成的化合物 ⑤铵盐都能与碱反应,不能与酸反应 ⑥铵盐受热分解一定都能产生氨气
A.①②③
B.①③⑤
C.②③⑤
D.②③④
解析 ①如NH4NO3中,氮元素显-3、+5价;⑤弱酸的铵盐如(NH4)2CO3可以与盐酸、硫酸等酸反应;⑥铵盐受热不一定都分解生成氨气;②③④正确。
答案 D
2.(2024·河南许昌高一段考)下列说法中正确的是( )
A.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NHeq \o\al(+,4)
B.NH4HCO3与足量NaOH溶液共热时,发生反应的离子方程式为NHeq \o\al(+,4)+OH-eq \o(=====,\s\up17(△),\s\do15( ))NH3↑+H2O
C.NH4Cl含有离子键和共价键
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
解析 检验NHeq \o\al(+,4)时,应该加入浓NaOH溶液并加热,否则NH3难以溢出,不能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,A错误;NH4HCO3与足量NaOH溶液共热时,NHeq \o\al(+,4)和HCOeq \o\al(-,3)都与OH-反应,B错误;可用加热法分离NH4Cl和NaCl的混合物,但其过程为先受热分解,再降温化合,而不是升华,D错误; 故选C。
答案 C
1.(2024·黑龙江哈尔滨高一期中)合成氨在很大程度上解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿问题,是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献。下列关于氨的叙述错误的是( )
A.氨是一种极易溶于水的气体
B.氨可以与酸反应生成铵盐
C.实验室常用铵盐与强碱反应检验NHeq \o\al(+,4)
D.氨的水溶液显酸性
解析 氨气溶于水得到NH3·H2O,NH3·H2O电离得到铵根和氢氧根,溶液呈碱性,故选D。
答案 D
2.清代《本草纲目拾遗》中关于“鼻冲水(氨水)”的记载明确指出:“鼻冲水,……贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药方不减……唯以此水瓶口对鼻吸其气,即遍身麻颤出汗而愈,虚弱者忌之。宜外用,勿服。”下列有关“鼻冲水”的推断错误的是( )
A.鼻冲水是弱碱
B.鼻冲水滴入酚酞溶液中,溶液变红色
C.鼻冲水中含有分子和离子的种类为6种
D.存在平衡:NH3+H2ONH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH-
解析 鼻冲水为氨水,氨水中的主要成分NH3·H2O为弱碱,氨水本身为混合物,A错误;氨水溶液显碱性可以使酚酞溶液变红,B正确;氨水中含有的分子为NH3、H2O、NH3·H2O,离子有NHeq \o\al(+,4)、OH-、H+,共六种,C正确;氨水中存在如下反应:NH3+H2ONH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH-,D正确。
答案 A
3.能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、(NH4)2SO4四种溶液(可以加热)的一种试剂是( )
A.BaCl2溶液
B.Ba(NO3)2溶液
C.Ba(OH)2溶液
D.AgNO3溶液
解析 Ba(OH)2溶液和Na2SO4溶液混合,有白色沉淀生成;Ba(OH)2溶液和NH4NO3溶液混合,产生有刺激性气味的气体;Ba(OH)2溶液和KCl溶液混合,无明显现象;Ba(OH)2溶液和(NH4)2SO4溶液混合,既有白色沉淀生成,又产生有刺激性气味的气体。
答案 C
4.(2023·东城一中高一段考)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,下列说法错误的是( )
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发生了反应
C.若将NH3换成CO2,也能产生明显的“喷泉”
D.实验后,取出烧瓶中的溶液测得呈弱碱性,原因是:NH3+H2ONH3·H2ONHeq \o\al(+,4)+OH-
解析 二氧化碳在水中溶解度小,不能形成喷泉,C错误。
答案 C
5.(2024·河南濮阳高一段考)汽车尾气中的NOx是一种大气污染物,工业上一般用NH3将其还原为N2,小组同学设计如下装置验证该反应。
ⅰ.硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好);
ⅱ.打开K1,推动注射器活塞,使X中的NH3缓慢通入Y管中;
ⅲ.将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温,打开K2。
(1)操作ⅱ中发生反应的化学方程式为______________________,反应过程中,可观察到Y管中的现象为______________________。
(2)操作ⅲ打开K2时出现倒吸现象,简述原因: ____________________ __________。
解析 (1)操作ⅱ中氨气和NO2反应生成氮气和水:6NO2+8NH3eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15( ))7N2+12H2O;随着反应的进行,NO2被消耗,生成了无色气体氮气,同时生成水,则相应的现象是:红棕色气体颜色慢慢变浅,内壁产生水珠;
(2)由方程式6NO2+8NH3eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15( ))7N2+12H2O可知,随着反应进行,气体分子数减小,注射器中压强减小,会引起倒吸。
答案 (1)6NO2+8NH3eq \o(=====,\s\up17(催化剂),\s\do15( ))7N2+12H2O 红棕色气体颜色慢慢变浅,内壁产生水珠 (2)Y管中压强减小
$$