内容正文:
第三章 物质的性质与转化
第三节 氮的循环
第2课时 氨的转化与生成
第三章 物质的性质与转化
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目录
contents
Part 01 梳理基础 突破重点
Part 02 随堂演练 知识落实
Part 03 课时作业
第三章 物质的性质与转化
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第三章 物质的性质与转化
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梳理基础 突破重点
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第三章 物质的性质与转化
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刺激性
无
小
700
制冷剂
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有白烟产生
还原性
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白色
易
晶体
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向下
碱石灰
石蕊
浓盐酸
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随堂演练 知识落实
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课时作业(二十一)
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学习目标
核心素养
1.通过喷泉实验,理解氨气的溶解性,并能分析氨水的成分以及氨的还原性。2.通过了解铵盐的性质,知道铵态氮肥的生产使用问题。3.能够检验铵根离子,知道氨气的实验室制法,并能书写相关反应的化学方程式。4.了解氮肥的分类,体会氮肥对人类生产、生活的作用。
1.查阅资料以氮肥为线索,学习氨和铵盐的性质,应用氨和铵盐的性质,了解氮肥的使用问题。2.实验:氨的性质。3.实验:铵盐的性质。
知识点一 全面了解氨的性质
2.氨的化学性质
[实验探究] 从氨气到其他含氮化合物的转化
[实验探究1]
预期转化
NH3→NH3·H2O
设计思路
NH3溶于水,滴入酚酞试液变红
选取试剂
氨气、酚酞溶液、水
实验操作
在干燥的圆底烧瓶里充满氨气,用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口;立即倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯里
实验操作
(水里事先滴入少量酚酞溶液),按图所示安装好装置;打开橡皮管上的夹子,挤压滴管的胶头,使少量水进入烧瓶,观察现象
实验现象
烧杯中的水倒吸进入烧瓶,形成红色的喷泉。
实验结论
NH3极易溶于水,并能与水反应生成碱性物质
NH3 +H2O NH3·H2O(一水合氨)
NH3·H2O NH eq \o\al(+,4)+OH-
[实验探究2]
预期转化
NH3→NH4Cl
设计思路
NH3与HCl反应生成NH4Cl
选取试剂
氨气、氯化氢气体
实验操作
分别在两个集气瓶中滴入几滴浓氨水和浓盐酸,盖上玻璃片,如图所示放置,然后抽去中间的玻璃片,观察现象
[实验探究2]
实验现象
集气瓶中有白烟生成
实验结论
浓盐酸和浓氨水都有挥发性,浓盐酸挥发出HCl气体,浓氨水挥发出NH3,二者反应生成了固态的NH4Cl NH3+HCl===NH4Cl
[实验探究3]
预期转化
NH3 eq \o(―――→,\s\up15(O2))NO eq \o(―――→,\s\up15(O2))NO2 eq \o(―――→,\s\up15(H2O))HNO3
选取试剂
NH3、O2、H2O
实验结论
4NH3+5O2 eq \o(=====,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO+6H2O NH3逐渐被氧化,反应可生成HNO3
NH3+HCl===NH4Cl
3.一水合氨
(1)弱减性:以使紫色石蕊溶液变蓝
电离方程式: 。
(2)不稳定性:受热易分解
化学方程式: 。
NH3·H2O NH+OH-
NH3·H2O eq \o(=====,\s\up15(△))NH3↑+H2O
[互动探究]
分析下图,回答下列问题:
1.把胶头滴管中的水挤入烧瓶中,发生的反应?烧瓶内气压如何变化?
提示:把胶头滴管中的水挤入烧瓶中,氨气溶解于水,发生反应NH3+H2O NH3·H2O,烧瓶内气压迅速减小。
2.把胶头滴管中的水挤入烧瓶中后迅速打开夹着胶管的弹簧夹,将会发生什么现象?
提示:把胶头滴管中的水挤入烧瓶中后迅速打开夹着胶管的弹簧夹,烧杯中滴有酚酞溶液的水通过导管尖嘴喷入烧瓶中,由于氨水显碱性,则形成红色的喷泉。
一、喷泉实验
1.实验原理
烧瓶中气体极易溶于水(或某液体,或与水和液体易反应),使烧瓶内压强降低,与外界形成较大的压强差,在压强差作用下烧杯中的水被压入烧瓶内形成喷泉。
2.常见装置
3.引发操作
甲装置:打开止水夹,挤压胶头滴管,使少量液体进入烧瓶,形成喷泉。
乙装置;打开止水夹,用热毛巾捂住烧瓶(或微热烧瓶),使烧瓶中气体与烧杯中液体接触,然后拿开毛巾,形成喷泉。
4.成功关键
(1)装置气密性良好;(2)烧瓶要干燥;(3)烧瓶充满气体。
二、氨气与水或酸的反应
1.液氨与氨水的区别
液氨
氨水
物质的分类
纯净物
混合物
微粒的种类
NH3
H2O、NH3、NH eq \o\al(+,4)、NH3·H2O、OH-、H+
主要性质
能与酸反应生成盐,具有还原性
具有弱碱性,不稳定,受热易分解
2.氨和酸的反应,如NH3+HCl===NH4Cl,二者反应产生白烟,该反应可以用来检验氨气的存在。
3.能形成喷泉的气体不一定是极易溶于水的气体,如果烧瓶内气体与挤入的液体能发生反应使烧瓶内压强变小也可以形成喷泉。
4.氨气也能与硫酸反应生成硫酸铵,但是二者反应不产生白烟,所以不能用硫酸与氨气的反应现象来检验氨气的存在。
三、氨气与氧化剂反应
1.与氧气反应:通常情况下,氨在空气中不和氧气反应,但在催化剂(如铂、氧化铁等)存在的情况下,氨跟氧气发生反应:4NH3+5O2 eq \o(=====,\s\up15(催化剂),\s\do15(△))4NO+6H2O。
2.与其他氧化剂反应,如与氯气反应:2NH3+3Cl2===N2+6HCl(氨不足时)。
当氨过量时:8NH3+3Cl2 ===N2+6NH4Cl(氨足量时)。
(源于教材P119T5)有关氨的描述较多,下面对氨气的相关分析中,正确的是( )
A.氨气极易溶于水,可以用来做喷泉实验
B.氨气的还原性可以解释氨与HCl反应的实验
C.NH3·H2O不稳定,说明氨气不容易与水反应
D.氨气溶于水即得氨水,也称为液氨,常用作制冷剂
思路点拨:解答本题应注意以下两点:(1)明确氨气的相关性质。
(2)明确氨水和液氨的区别。
解析:选A 氨气极易溶于水,可以做喷泉实验,A正确;由于氨气和氯化氢反应没有化合价变化,不是氧化还原反应,B错误;氨气容易与水反应,NH3·H2O不稳定,受热易分解,二者没有联系,C项错误;氨气溶于水得氨水,与液氨的成分不同,液氨汽化吸收大量的热,可以用作制冷剂,但是氨水不能用作制冷剂,D错误。
【合作探究】
(1)氨气溶于水能导电,氨气属于电解质吗?
提示:不是。NH3溶于水导电是因为NH3·H2O电离出NH eq \o\al(+,4)和OH-,所以应说NH3·H2O是电解质,NH3属于非电解质。
(2)如何检验B项产物中含有NH eq \o\al(+,4)?
提示:将B项中的产物与浓NaOH于试管中共热,将湿润的红色石蕊试纸靠近管口,若试纸变蓝,则证明样品中含有NH eq \o\al(+,4)。
自学检测
1.下列有关物质性质的描述和该性质的应用均正确的是( )
A.臭氧具有氧化性,可用作自来水的消毒剂
B.氨气具有氧化性,用浓氨水检验氯气管道是否泄漏
C.SO2具有氧化性,可用于漂白纸浆
D.氨气具有弱碱性,可用作食品工业制冷剂
解析:选A A项,臭氧具有氧化性,可用作自来水的消毒剂,正确;B项,氨气具有还原性,8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl,有白烟生成,错误;C项,二氧化硫中硫元素的化合价居于中间价态,具有氧化性和还原性,但漂白纸浆是利用二氧化硫的漂白性,不是其氧化性,错误;D项,液氨挥发吸收热量,可用作食品工业制冷剂,错误。
2.探究氨气及铵盐性质的过程中,下列有关说法不正确的是( )
A.将集有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,说明氨气极易溶于水
B.将湿润的红色石蕊试纸放入集有氨气的集气瓶中,试纸由红色变为蓝色,说明氨水呈碱性
C.加热NH4HCO3固体,观察到固体逐渐减少,试管口有液滴产生,说明NH4HCO3受热不稳定
D.铵盐都易于水,受热分解均可产生氨气
解析:选D 氨气易溶于水,将集有氨气的试管倒扣于水槽中,液体迅速充满试管,故A正确;NH3+H2O NH3·H2O NH eq \o\al(+,4)+OH-,故B正确;NH4HCO3受热分解生成氨气、二氧化碳和水,故C正确;有的铵盐受热分解不一定生成氨气,如NH4NO3分解不产生氨气,故D错误。
3.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
解析:选D 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。
知识点二 铵盐的性质、氨气的实验室制法
[实验探究] 从其它含氮物质到氨气的转化
[实验探究1]
预期转化
N2→NH3
设计思路
利用N2、H2合成NH3
选择试剂
N2、H2铁触煤
实验证据
将铁触媒放到玻璃管中加热,通入N2、H2(体积比为1∶3),将反应后气体导入到紫色石蕊试剂中,试剂变蓝
得出结论
有NH3生成
[实验探究2]
预期转化
NH eq \o\al(+,4)→NH3
设计思路
将NH4Cl、NH4HCO3加热分解,能与NaOH反应
实验操作
(1)取少量氯化铵固体放在试管中加热
(2)取少量碳酸氢铵固体放在试管中加热,并将生成的气体通入新制的澄清石灰水中
实验操作
(3)在试管中加入少量氯化铵固体,再滴加适量的10% NaOH溶液,加热,并将湿润的红色石蕊试纸贴在玻璃棒上靠近试管口
实验现象
(1)固体逐渐消失,试管口有白色物质出现,产生有刺激性气味的气体(2)固体逐渐消失,产生有刺激性气味的气体,试管口有水珠生成,澄清石灰水变浑浊(3)产生有刺激性气味的气体,湿润的红色石蕊试纸变蓝
实验结论
(1)氯化铵受热易分解:NH4Cl eq \o(=====,\s\up15(△))NH3↑+HCl↑;但氯化铵分解生成的氨气与氯化氢气体遇冷又会结合生成氯化铵:NH3+HCl===NH4Cl
(2)碳酸氢铵受热易分解:NH4HCO3 eq \o(=====,\s\up15(△))NH3↑+H2O+CO2↑
(3)加热条件下,氯化铵与碱反应,有氨气放出:NH4Cl+NaOH eq \o(=====,\s\up15(△))NaCl+NH3↑+H2O
+H2O
1.物理性质
颜色
溶解性
状态
溶于水
2.化学性质
(1)受热分解(写出下列铵盐受热分解方程式)
①NH4Cl: 。
②NH4HCO3: 。
(2)与碱反应
铵盐与NaOH溶液共热,反应的离子方程式为
。
NH4Cl eq \o(=====,\s\up15(△))NH3↑+HCl↑
NH4HCO3 eq \o(=====,\s\up15(△))NH3↑+CO2↑+H2O
NH eq \o\al(+,4)+OH- eq \o(=====,\s\up15(△))NH3↑
(3)氨气的实验室制法
①药品:NH4Cl、Ca(OH)2。
②反应原理: 。
③装置(如图)。
④收集: 排空气法。
⑤干燥:NH3通过盛有 的干燥管。
⑥验满:用湿润的红色 试纸或蘸有 的玻璃棒。
2NH4Cl+Ca(OH)2 eq \o(=====,\s\up15(△))CaCl2+2NH3↑+2H2O
3.氮肥
NH eq \o\al(+,4)
NO eq \o\al(-,3)
[互动探究]
3.我们知道碘单质易升华,氯化铵受热分解过程和碘的升华过程相同吗?
提示:不同。NH4Cl由固→气,实际经历了化学变化,而I2的升华只是物质状态变化,是物理变化。
4.用什么方法来干燥氨气?
提示:用盛有碱石灰(也可直接用氧化钙和氢氧化钠固体)的干燥管或U形管,不能用酸性干燥剂如浓硫酸、P2O5等干燥,也不能用无水CaCl2干燥。
5.在收集氨气的过程中采用了什么措施来防止污染环境?
提示:试管口塞上一团棉花,在棉花外侧滴少量稀硫酸(稀硫酸难挥发,不能用盐酸或硝酸,否则试管内会产生大量白烟),吸收多余的氨气。
1.氨气的实验室制法
2.制备氨气的其他方法
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓
氨水
NH3·H2O eq \o(=====,\s\up7(△))
NH3↑ +H2O
浓氨水+
固体NaOH
NaOH溶于水放热,促使氨水分解,且OH-浓度的增大有利于NH3的放出
浓氨水+
固体CaO
NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2
CaO的作用:①吸水后放热促进NH3的放出;
②增加溶液中的OH-浓度,减小NH3的溶解度
方法总结
(1)用固体与固体加热制备气体时,试管口应略微向下倾斜。
(2)收集氨气时,试管口放置蘸有稀硫酸的棉花的作用:防止空气对流的同时也防止氨气逸出污染空气。
(3)干燥NH3不能用P2O5、浓硫酸等酸性干燥剂,因为它们能与NH3反应生成盐,也不能用CaCl2干燥,因为CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3。
(源于教材P118T4)某同学用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨气制取的实验探究。
回答下列问题:
(1) 若用装置①制取NH3,其反应的化学方程式为_____________________
若要测定生成的NH3的体积,则必须选择的装置是 (填装置序号),装置中所盛试剂应具有的性质是___________________
(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3,烧瓶内装的试剂是 ,分液漏斗中装的试剂是 ,收集装置应选择 (填装置序号)。
思路点拨:解答本题应注意以下两点:(1)实验室里用铵盐和碱混合共热的方法制取氨气。(2)了解量气装置的原理和组成特点。
解析:(1)装置①适用于固—固加热制取气体,制取NH3的试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积,必须用排液体法,而NH3极易溶于水,故所用的液体不与NH3反应,也不能溶解NH3。
(2)装置②是固—液反应且不需加热,制取NH3时,可用浓氨水和CaO(或NaOH或碱石灰)作用。
答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 eq \o(=====,\s\up15(△))CaCl2+2NH3↑+2H2O
③⑦ 氨气难溶于该试剂,且该试剂不与氨气反应
(2)CaO(或NaOH或碱石灰) 浓氨水 ⑥
【合作探究】
(1)上题装置④可用 代替。
提示:干燥管
(2)上题测量氨气体积时应注意____________
提示:①冷却至室温再读数;②调节装置③⑦的液面相平;③读数时平视。
自学检测
4.下列装置用于实验室中制取干燥的氨气的实验,能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制备氨气
B.用装置乙除去氨气中少量的水
C.用装置丙收集氨气
D.用装置丁吸收多余的氨气
解析:选D 用氯化铵和氢氧化钙固体共热制氨气,试管口应略向下倾斜,A错误;氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵,不能用浓硫酸干燥氨气,B错误;收集氨气的烧瓶不应密闭,C错误;氨气极易溶于水,吸收氨气要注意防倒吸,可用丁装置,D正确。
5.氨气是化学实验室经常制取的气体。实验室制取氨气通常有两种方法:
①用固体氢氧化钙与氯化铵共热。
②在常温下用固体氢氧化钠与浓氨水反应。
(1)下面的制取装置图中,方法①应选用装置 (填“A”或“B”,下同),方法②应选用装置 。
(2)实验中要干燥氨气,应选用的干燥剂是 。
A.浓硫酸 B.固体氢氧化钠
C.五氧化二磷
(3)检验集气瓶中是否收集满氨气的方法是
解析:A装置适用于固体与固体加热制气,B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。NH3为碱性气体,只能用碱性干燥剂。检验NH3一般用湿润的红色石蕊试纸。
答案:(1)A B (2)B
(3)将湿润的红色石蕊试纸靠近集气瓶口,若试纸变蓝,说明NH3已集满(或其他合理答案)
1.在标准状况下,将多余的氨气用水吸收,最好选用装置( )
解析:选C 氨气极易溶于水,用水吸收时要防倒吸,选项C的装置具有防倒吸功能。
2.下列实验操作或装置(略去部分夹持仪器)正确的是( )
解析:选B 分液漏斗与烧瓶用橡胶管连接,不能判断是否气密性良好,故A错误;生石灰与浓氨水反应生成氨气,故B正确;酒精与水互溶,不能用分液法分离,故C错误;氯化铵加热分解为氨气和氯化氢,故D错误。
3.都能用如图所示装置进行喷泉实验的一组气体是(注:烧杯内为NaOH溶液)( )
A.HCl和CO2
B.NH3和CH4
C.SO2和CO
D.CO2和CO
解析:选A 在上述气体中,CH4、CO不溶于NaOH溶液,也不与NaOH溶液反应,所以不能做喷泉实验,而HCl、SO2、CO2不仅可溶于NaOH溶液还可与NaOH溶液反应,所以能形成喷泉。
4.某化学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置进行NH3的制备、性质等实验。
(1)装置A中的烧瓶内的X固体宜选用 (填序号)。
a.消石灰 b.氯化钙
c.五氧化二磷 d.生石灰
烧瓶中制取NH3的化学方程式为__________
(2)为制取干燥的氨气,可将装置A与下列装置 (填序号)进行连接。
(3)装置B可用于探究氯气与氨气的反应。实验时先通过三颈瓶瓶口1通入氨气,然后关闭b活塞,再通过瓶口2通入氯气。
①实验中三颈瓶内出现白烟并在内壁凝结成固体,发生反应的化学方程式为______________
请设计一个实验方案鉴定该固体中的阳离子_______________________
②实验完毕后,观察到三颈瓶内还有黄绿色气体,简述如何处理才能不污染环境_______________
解析:(1)实验室制取氨气,采用生石灰与浓氨水混合反应的方法,其反应方程式为NH3·H2O+CaO===Ca(OH)2+NH3↑。
(2)干燥氨气应选用碱石灰,故选Ⅰ。
(3)①三颈瓶内发生的反应是氨气与氯气反应生成氯化铵和氮气的过程,其反应方程式为8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2,氯化铵的阳离子为铵根离子,欲检验铵根离子,需取少量样品加入试管中,向其中加入少量浓NaOH溶液,加热,生成的气体在试管口使湿润的红色石蕊试纸变蓝;②三颈瓶内的黄绿色气体为氯气,处理氯气,可采用碱溶液吸收。
答案:(1)d NH3·H2O+CaO===Ca(OH)2+NH3↑ (2)Ⅰ
(3)①8NH3+3Cl2===6NH4Cl+N2 取少量样品加入试管中,向其中加入少量浓NaOH溶液,加热,生成的气体在试管口使湿润的红色石蕊试纸变蓝
②将活塞b打开,氯气即被碱溶液吸收
方法总结
(1)实验装置图正误的判断方法
①看发生装置是否正确:(ⅰ)实验是否需要加热;
(ⅱ)酒精灯加热的部位及先后顺序是否正确;(ⅲ)仪器的放置位置是否合适等。
②看试剂是否符合反应原理,试剂包括反应物、干燥剂、除杂试剂、尾气吸收剂等。
③看收集方法是否正确,包括排液法选用的液体试剂、排空气法导气管伸入的位置等。
括吸收装置是否正确、选用的吸收剂是否合适。
(2)常见喷泉实验装置及操作
①图甲装置形成喷泉是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯和滴管中的液体,使烧瓶内的压强迅速减小产生压强差而形成喷泉。
②图乙装置形成喷泉可采用使烧瓶受热(如用热毛巾焐热圆底烧瓶),瓶内气体膨胀,打开止水夹,气体与液体接触而溶解,使烧瓶内压强减小产生压强差而形成喷泉。
③图丙装置下部锥形瓶内物质相互反应或挥发产生大量气体,使锥形瓶内压强增大而产生压强差,将液体从锥形瓶压入烧瓶而形成喷泉。
$$