7.2 第1课时 氨气（Word教参）-【优化指导】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

第二单元　重要的含氮化工原料 第1课时　氨气 课程标准 核心素养目标 1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究了解氨的主要性质。 2．了解喷泉实验的原理。 3．能根据实际需要设计无机化合物转化与制备的方案。 1.(科学探究与创新意识)通过喷泉实验探究氨气的溶解性和氨水的碱性，进一步培养科学探究与创新意识的学科核心素养。 2．(宏观辨识与微观探析)能从物质的类别、元素价态的角度掌握氨气的化学性质，建立宏观辨识与微观探析的学科核心素养。 [对应学生用书P32] 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 [微点拨]液氨、氨水的区别 液氨 氨水 物质成分 纯净物 混合物 微粒种类 NH3分子 NH3、NH3·H2O、H2O、NH、OH－、H＋ 主要性质 不具有碱性 具有碱的通性， 受热易分解 存在条件 常温常压下不存在 常温常压下可存在 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，形成喷泉，瓶内液体呈红色 结论 NH3极易溶于水，水溶液呈碱性 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 烧杯中有白烟产生 主要结论 浓氨水易挥发 NH3与HCl反应生成NH4Cl(白色固体颗粒) [微点拨]可用HCl检验氨水运输管道是否漏气。 2．化学性质 (1)从氮元素化合价预测NH3的性质 ①NH3中氮元素化合价为－3，处于最低价态，因此NH3具有还原性。 ②氨气与氧气在加热和催化剂作用下生成NO的化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O。 (2)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＋H2O⥫⥬NH3·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·H2O⥫⥬NH＋OH－，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝或使酚酞溶液变红。 (3)氨气与酸反应 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。 微诊断(判断正误) (1)1 mol·L－1的氨水中c(NH3·H2O)为1 mol·L－1(　　×　　) (2)NH3可以用水作喷泉实验，说明NH3易溶于水(　　√　　) (3)NH3中氮元素为－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(　　×　　) [对应学生用书P33] 探究一__氨气的性质 如图所示是工业制硝酸流程图，从氮元素的化合价分析可知，在制备硝酸的过程中氮元素失去电子，被氧化，表现还原性。 [问题探究] (1)写出由氨气制备硝酸过程中发生的第一个反应的化学方程式。在该反应中氨气表现哪种性质？ 提示：4NH3＋5O24NO＋6H2O。氨气表现还原性。 (2)怎样利用化学实验验证含有－3价N的物质是否都具有还原性？请写出你设计的实验操作。 提示：用高锰酸钾分别与氨水、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵反应，观察溶液颜色变化，如果高锰酸钾溶液紫色褪去，则说明被测物质具有还原性。 (3)化学兴趣小组的同学利用空管生烟实验验证氨气的性质，观察现象，说明氨气具有哪些性质。 提示：浓氨水、浓盐酸扩散出的气体分子反应产生白烟，化学方程式为NH3＋HCl===NH4Cl。白烟接近浓盐酸一端，说明氨气分子运动快。 (1)氨气是常见气体中唯一的碱性气体，也是中学阶段唯一一种能与酸反应生成盐、能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，在推断题中经常用到。氨与酸反应的实质是NH3与H＋结合形成NH。 (2)氨气易与酸反应生成盐，故不能用浓硫酸来干燥氨气。 (3)浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸遇氨气会产生白烟，利用这点可以检验氨气的存在。硫酸、磷酸等难挥发性酸虽能与氨气反应生成铵盐，但不会产生白烟。 (4)除催化氧化外，氨气的还原性还体现在与CuO、Cl2、NOx的反应中，反应的化学方程式为 2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O； 8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2； 4NH3＋6NO===5N2＋6H2O； 8NH3＋6NO27N2＋12H2O。 【例1】 管道工人曾经用浓氨水检验氯气管道是否漏气，反应原理为2NH3＋3Cl2===6HCl＋N2。若管道漏气，现象是________________________________________________，原因是___________________________________________________________________(用化学方程式表示)，总反应为________________________________________________________________， 该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比是________，若有2 mol N2生成，发生氧化反应的NH3物质的量是________，转移的电子数是________。 答案：在漏气处有白烟生成　NH3＋HCl===NH4Cl　8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2　3∶2　4 mol　12NA 解析：生成的氯化氢与氨气反应，总的反应是8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2，氧化剂与还原剂的物质的量之比是3∶2，若有2 mol N2生成，发生氧化反应的NH3的物质的量是4 mol，转移的电子数是12NA。 1．下列说法正确的是(　　) A.10%和30%等体积的氨水混合，溶液的质量分数是20% B.氨气易液化，放出热量，可作制冷剂 C.CO2不易溶于水，不能做喷泉实验 D.浓硫酸不能干燥氨气和硫化氢 D　解析：氨水的密度小于水，10%和30%等体积的氨水混合，溶液的质量分数小于20%，A错误；氨气易液化，吸收热量，因此可作制冷剂，B错误；CO2不易溶于水，但用碱液作吸收剂，也能形成压强差，能做喷泉实验，C错误。 探究二__氨气的喷泉实验 在干燥的圆底烧瓶中充满氨气，用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口，倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水(含酚酞)的烧杯中，轻轻挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，装置如图所示。 [问题探究] (1)挤压滴管的胶头后，立即形成红色喷泉，该实验能说明氨气的哪些性质？ 提示：能说明氨气极易溶于水；氨气与水反应生成的氨水呈碱性。 (2)该喷泉实验成功的关键是什么？ 提示：①装置气密性良好；②圆底烧瓶要干燥；③装置内气体的纯度要高。 (3)假设烧瓶中的溶质不损失，在标准状况下，喷泉实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是多少？ 提示： mol·L－1。 1．喷泉实验的原理 喷泉产生的本质原因是烧瓶内外形成压强差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，故液体被压入烧瓶内形成喷泉。产生压强差的方法： (1)减小烧瓶内压强，如液体将气体吸收或反应等； (2)增大烧瓶外压强。 2．常见装置图 (1)图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉”。 几种常见情况： 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、 H2S、SO2 NO2、O2混合气体或NO、O2混合气体 吸收剂 水、NaOH 溶液 水、 盐酸 NaOH 溶液 H2O (2)图乙装置形成“喷泉”可采用打开止水夹，使烧瓶受热的方法，瓶内气体膨胀，气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小形成压强差而形成“喷泉”。 (3)图丙装置下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶中压入烧瓶中形成“喷泉”。 　 (1)喷烟操作： 关闭b，挤压胶头滴管，打开a，然后打开c，右面烧瓶中产生喷烟。 (2)双喷泉操作： 挤压胶头滴管，打开a，然后打开c，再打开b，两个烧瓶中形成喷泉。 【例2】 制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。 (1)用图A所示装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥的氨气，引发喷泉的操作是________________________，该实验的原理是_______________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (2)如果只提供如图B所示装置，引发喷泉的方法是______________________________ ____________________________________________________。 答案：(1)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水　氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小，水迅速进入烧瓶，形成喷泉 (2)打开止水夹，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，沿玻璃管向下移动与水接触，即产生喷泉 解析：(1)打开止水夹，从胶头滴管中挤入少量水后，因NH3极易溶于水，致使烧瓶中气压降低，形成喷泉。 (2)图B所示装置与图A所示装置相比，图B所示装置没有胶头滴管，引发该喷泉可用热毛巾捂热圆底烧瓶，赶出导管内的氨气，使NH3与水接触，从而形成喷泉。 2．如图所示的装置中，烧瓶中充满了干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开止水夹f，烧杯中的液体b经玻璃管呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。 a(干燥气体) b(液体) A NO2 水 B CO2 4 mol·L－1 NaOH溶液 C Cl2 饱和NaCl溶液 D NH3 1 mol·L－1盐酸 (1)选项________(填“A”“B”“C”或D)不满足要求。 (2)能形成图示喷泉实验的气体和液体甚多，它们需满足的条件是①__________________ _________________________________________________________； ②____________________________________。例如________(气体)和________(液体)等。 答案：(1)A、C (2)气体极易溶于液体　气体与液体反应(一般无新气体产生)　Cl2　NaOH溶液 解析：形成喷泉最根本的原因是瓶内外存在压强差。当烧瓶内气体溶于液体或与之反应时，瓶内气体大量减少，压强减小，外界的大气压将液体压入烧瓶内。B和D中所列物质可完成喷泉实验。NO2气体虽易溶于水，但与水反应产生NO气体：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，会出现“喷泉”现象，但烧杯内的水只会部分进入烧瓶内，不能几乎充满烧瓶；C中氯气不溶于饱和氯化钠溶液，不能形成压强差，无法形成喷泉。由以上分析可知，当气体极易溶于液体或气体与液体反应(一般无新气体产生)时，即可形成“喷泉”，例如Cl2和NaOH溶液等。 [对应学生用书P35] 1． 如图装置中，干燥烧瓶中盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，然后打开止水夹。下列与实验事实不相符的是(　　) 2． A．Cl2(饱和食盐水)无色喷泉 B．NH3(H2O含石蕊)蓝色喷泉 C．HCl(H2O含石蕊)红色喷泉 D．SO2(NaOH溶液)无色喷泉 A　解析：因氯气不溶于饱和食盐水，则挤压滴管的胶头，气压变化不明显，则不会形成喷泉，A错误；因氨气极易溶于水，则挤压滴管的胶头，使烧瓶中的气压减小，且小于外界大气压，则形成喷泉，又因氨水溶液显碱性，石蕊遇碱变蓝，故形成蓝色喷泉，B正确；HCl溶于水形成盐酸，石蕊遇酸变红，可形成红色喷泉，C正确；因SO2与NaOH溶液反应生成盐和水，溶液为无色，则挤压滴管的胶头，使烧瓶中的气压减小，且小于外界大气压，则形成无色喷泉，D正确。 2．下列关于氨气的说法正确的是(　　) A．氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟 B．氨水中最多的含氮微粒是NH C．氨气是一种碱性气体 D．现有1 mol·L－1的氨水，则该溶液中NH3·H2O的浓度是1 mol·L－1 C　解析：氨气与挥发性酸反应产生白烟，与硫酸反应不能产生白烟，A错误；氨水中最多的含氮微粒是NH3·H2O，NH3·H2O只有极少部分电离为NH，B错误；氨气与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O是一元弱碱，因此氨气是碱性气体，C正确；1 mol·L－1的氨水是指氨水中所有含氮微粒的总浓度为1 mol·L－1，D错误。 3．在探究氨水成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是(　　) A．氨水有刺激性气味，说明氨水中含有氨分子 B．向氨水中滴加酚酞试剂，溶液变红，说明氨水中含有OH－ C.加热浓氨水产生能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体 D．浓氨水和浓盐酸靠近产生大量白烟，说明氨气与氯化氢容易反应 C　解析：加热浓氨水产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。 4．在50 mL锥形瓶中盛有20 mL浓氨水，向氨水中鼓入空气并迅速将烧红的铂丝伸入瓶中并接近浓氨水的液面。 试回答： (1)向浓氨水中鼓入空气的目的是________________________。 (2)这个反应叫________________，化学方程式为__________。 (3)铂丝保持红热，说明此反应是_________反应，生 成的红棕色气体是________，该反应的化学方程式是_______________________________ ________________________________________。 (4)实验中，有时看到白烟，此白烟是________，生成的原因是_______________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)补充O2并将NH3吹出 (2)氨的催化氧化　4NH3＋5O24NO＋6H2O (3)放热　NO2　2NO＋O2===2NO2 (4)NH4NO3　3NO2＋H2O===2HNO3＋NO、NH3＋HNO3===NH4NO3 解析：浓氨水有挥发性，鼓入空气一是通入O2，二是将NH3吹出。铂丝为NH3与O2反应的催化剂，二者反应生成NO，NO再与O2反应生成NO2，NO2与水蒸气反应生成HNO3，HNO3遇NH3产生NH4NO3小颗粒而产生白烟。 [课时梯级训练(6)见P138] 学科网（北京）股份有限公司 $$