内容正文:
大单元三 第二单元 非金属及其化合物
第6讲 氨和铵盐
【高考考向预测】
氨和铵盐主要考查氨气的物理化学性质、实验室制备、干燥与尾气处理,铵盐的通性、铵根离子检验、氨与铵盐之间的相互转化,常结合喷泉实验、离子反应、化工流程、定量计算综合出题;近三年选择、实验、工艺流程题中频繁考查,考频较高;预测2027年侧重结合工业合成氨、化肥应用等情境,强化实验装置分析、混合体系计算及离子检验的干扰排查。
【双基自测●明考向】
1.(26-27高三·全国·一轮复习)利用硫酸能够发生反应。(____)
【答案】错误
【详解】浓氨水具有挥发性,而浓硫酸不具有挥发性。在图示操作中,挥发出的氨气无法与硫酸在空气中接触并发生反应,因此不会产生白烟。故该说法错误。只有当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸(或浓硝酸)的玻璃棒靠近时,才会因二者均有挥发性,挥发出的气体反应生成铵盐固体小颗粒,从而观察到白烟现象。
2.(26-27高三·全国·一轮复习)液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂。(____)
【答案】正确
【详解】液氨沸点较低,常温下极易汽化,汽化过程会从周围环境吸收大量热量,使环境温度显著下降,因此液氨具备制冷剂的功能,该表述符合化学事实。
3.(26-27高三·全国·一轮复习)由氨制硝酸:,因和均具有氧化性。(____)
【答案】错误
【详解】中N元素为-3价,是氮元素的最低价态,仅具有还原性,无氧化性。氨催化氧化生成NO的反应中,作还原剂,体现还原性。题干认为具有氧化性的表述完全错误,因此该说法不成立。
4.(26-27高三·全国·一轮复习)制取。(_____)
【答案】错误
【详解】仅加热氯化铵时,氯化铵受热分解生成的NH3和HCl,在低温处会重新化合生成NH4Cl,无法得到氨气;实验室制取氨气需要加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物,因此该装置不能制取NH3。
5.(26-27高三·全国·一轮复习)吸收可采用如图装置。(_____)
【答案】正确
【详解】NH3极易溶于水,难溶于四氯化碳;且四氯化碳密度大于水,分层后位于下层,导管末端伸入四氯化碳层,NH3不会在四氯化碳中溶解,因此不会发生倒吸;NH3向上逸出四氯化碳层后,进入上层水被充分吸收,符合吸收氨气的防倒吸要求,题干说法正确。
6.(24-25高三·全国·一轮复习)向某无色溶液中加入稀NaOH溶液,把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸不变蓝,则原溶液中不含。( )
【答案】错误
【详解】检验需在碱性条件下加热,促使逸出,若未加热即使含,生成的可能溶解于稀溶液中未挥发,试纸无法变蓝。因此,试纸不变蓝不能证明原溶液不含。
7.(24-25高三·全国·一轮复习)用浓的溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为隔绝了空气。( )
【答案】×
【详解】受热分解生成和HCl气体,两者均不可燃,且分解过程吸热,降低温度至可燃物燃点以下,同时气体稀释氧气浓度,并非隔绝空气,因此题干结论错误。
8.(25-26高三·全国·一轮复习)向某溶液中加入稀NaOH溶液,把湿润无色酚酞试纸放在试管口,试纸不变红,则溶液中一定不存在NH。(_____)
【答案】错误
【详解】检验需加入浓NaOH并加热,使与OH-反应生成NH3。湿润酚酞试纸需NH3溶于水显碱性才会变红。若使用稀NaOH且未加热,NH3可能未逸出,试纸不变红不能证明无。因此结论错误。
9.(24-25高三上·全国·课前预习)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐。(___________)
【答案】错误
【详解】NH4Cl不稳定,受热分解生成气体挥发,因此用加热法除去NaCl中的NH4Cl,故错误。
10.(24-25高三上·全国·课前预习)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。(___________)
【答案】错误
【详解】液氨制冷是利用液氨由液态到气态吸收热量,不产生新物质,是物理变化;碘的升华是碘由固体直接到气体,不产生新物质,是物理变化;NH4Cl气化是NH4Cl分解生成NH3与HCl,是化学变化,所以错误。
【核心梳理●明考点】
考点一 氨气
1.氨的结构特征
2.氨气的物理性质
状态
密度
气味
水溶性
沸点
无色
气体
比空气
的小
刺激性
气味
极易溶于水
(1∶700)
较低
易液化
3.氨的化学性质
4.氨的工业制法
工业上用N2与H2在高温、高压、催化剂条件下合成氨气。
N2+3H22NH3
【考点突破●明方向】
1.如图所示,利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一表面皿扣在上面。表中对应的实验现象及解释正确的是( )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了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
氯化铝溶液先浑浊再澄清
氢氧化铝沉淀溶解
D
干燥红色石蕊试纸不变色,湿润红色石蕊试纸变蓝
氨气属于碱
【答案】A
【解析】A.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,与浓盐酸挥发出的HCl反应生成氯化铵固体,反应现象是产生白烟,A正确;B.氨气为碱性气体,与浓硫酸发生反应生成铵盐,由于浓硫酸不挥发,该反应无明显现象,B错误;C.氨气溶于水形成NH3·H2O,NH3·H2O与氯化铝在溶液中发生复分解反应生成氢氧化铝和NH4Cl,NH3·H2O为弱碱,不能溶解氢氧化铝沉淀,故氯化铝溶液变浑浊后不会变澄清,C错误;D.氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝的原因是氨气与水反应生成NH3·H2O,NH3·H2O电离出OH-,使溶液呈碱性,氨气为非电解质,不属于碱,D错误。
2.氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质,设计了如图所示装置。下列说法错误的是( )
A.甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B.乙装置中的干燥剂可以是碱石灰
C.丙中发生的反应是4NH3+5O24NO+6H2O
D.若戊中观察到紫色溶液变红,则说明已制得HNO3
【答案】A
【解析】甲装置需要提供氨气和氧气,如果甲装置中的固体是NaOH或CaO,只能提供氨气,不能提供氧气,X应为过氧化钠等,故A错误;戊中观察到紫色溶液变红,说明生成了酸性物质,可以说明一氧化氮、氧气与水反应生成了硝酸,故D正确。
3.联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。
(1)联氨的电子式为 ,其中氮的化合价为 。
(2)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式:
,
联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为 。
(3)实验室可用NaClO溶液与NH3反应制备联氨,反应的化学方程式为 。
已知2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1,分析联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因:
。
【答案】(1)H︰︰H -2 (2)N2H4+H2ON2+OH- N2H6(HSO4)2 (3)2NH3+NaClO===N2H4+NaCl+H2O 联氨和N2O4反应放出大量热且产生大量气体
【解析】(2)根据NH3在水中的电离可知联氨的第一步电离方程式为N2H4+H2ON2+OH-;联氨第二步电离方程式为N2+OH-,因此联氨与硫酸形成的酸式盐为N2H6(HSO4)2。
考点二 铵盐与氨气的实验室制法
1.铵盐与N的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐大多数是白色固体,绝大多数易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(3)N的检验流程
未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,则证明含N
2.氨气的实验室制法
【考点突破●明方向】
1.下列说法中正确的是( )
A.所有铵盐受热均可以分解,但产物不一定有NH3
B.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C.在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中,滴加少量NaOH溶液,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝
D.铵盐易溶于水,其水溶液只能与碱反应,不能与酸反应
【答案】A
【解析】A.铵盐分解不一定产生氨气,如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2和H2O,选项A正确;B.在加热的条件下氯化铵与碳酸氢钠均分解,不能除去氯化铵中的碳酸氢钠,选项B错误;C.盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中,滴加少量NaOH溶液,氢氧根离子与亚铁离子生成氢氧化亚铁沉淀,没有氨气生成,所以在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸不变蓝,选项C错误;D.铵盐都易溶于水,其水溶液不一定只能与碱反应不能与酸反应,例如碳酸铵溶液能和盐酸反应,选项D错误。
2.(1)在饱和NH4Cl溶液中滴加Na[Al(OH)4]溶液,产生刺激性气味的气体和白色沉淀,用离子方程式解释其现象:
,
体现N水解呈 (填“酸性”或“碱性”)。
(2)实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)溶液与亚硝酸钠(NaNO2)溶液加热来制取氮气,写出发生反应的化学方程式:
,
体现N的 (填“氧化性”或“还原性”)。
【答案】(1)N+[Al(OH)4]-===Al(OH)3↓+H2O+NH3↑ 酸性
(2)NH4Cl+NaNO2NaCl+N2↑+2H2O 还原性
3.为了在实验室制取干燥的氨气,甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套实验装置:
(1)写出实验室制氨气的化学方程式:
。
(2)实验装置和所用样品都正确的是 (填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)检验试管里是否收集满氨气的方法是
。
(4)上述装置肯定收集不到氨气的是 (填“甲”“乙”或“丙”),其原因是
(用化学方程式表示)。
(5)尾气处理时,下列装置不可以用于处理氨气的是 (填字母)。
【答案】(1)Ca(OH)2+2NH4Cl2NH3↑+CaCl2+2H2O (2)丙 (3)将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,则证明氨气已收集满[或用玻璃棒蘸取浓盐酸(或浓硝酸)放在试管口,若产生白烟,则证明氨气已收集满] (4)乙 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4(或NH3+H2SO4===NH4HSO4) (5)C
本讲感悟
疑点:
盲点:
【限时训练】
(60分钟)
1.(2026·浙江·高考真题)下列有关的说法中,不正确的是
A.是弱电解质 B.水溶液呈酸性
C.实验室用于制 D.HCl和反应制
【答案】A
【详解】A.NH4Cl是离子化合物,在水溶液中完全电离,属于强电解质,A错误;
B.NH4Cl水溶液中水解产生H+,使溶液呈酸性,B正确;
C.实验室中常用NH4Cl与Ca(OH)2加热反应制取NH3,C正确;
D.HCl和NH3直接反应生成NH4Cl,是制备NH4Cl的常用方法,D正确;
故选A。
2.(2025·天津·高考真题)下列叙述和反应方程式相对应且正确的是
A.实验室制备氨气:
B.与盐酸反应:
C.常温下,将氯气通入溶液中:
D.氯化亚铁溶液中加入稀硝酸:(稀)
【答案】C
【详解】A.实验室制备氨气需要与共热:,单独加热会分解但无法有效收集,A错误;
B.不与盐酸反应,B错误;
C.常温下通入溶液中,发生反应:,方程式书写正确,C正确;
D.稀硝酸与反应时,还原产物应为,方程式为:,D错误;
故答案选C。
3.(2024·重庆·高考真题)某小组用下图中甲作为气体发生装置,其他装置根据实验需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是
A.若制取,则a为浓氨水,b可为氧化钙
B.若制取,则乙可盛饱和食盐水以除去
C.若制取,则丙可作气体收集装置
D.若制取,则丁可盛水用作尾气处理装置
【答案】D
【详解】A.氧化钙和水反应放出大量热,促使氨水中一水合氨分解释放出氨气,A正确;
B.饱和食盐水能抑制氯气溶解,且能吸收HCl,则制取,乙可盛饱和食盐水以除去,B正确;
C.氯气密度大于空气,则丙中气体长进短出,可作氯气气体收集装置,C正确;
D.氨气极易溶于水,容易倒吸,没有防倒吸装置,D错误;
故选D。
4.(2026·福建厦门·模拟预测)一种主要成分为的钒铅矿(杂质元素为Si、Al),通过如下工艺可制得。已知:沉淀的最佳范围为7.0~8.5.
电炉焙烧步骤反应:。
下列说法错误的是
A.“出炉气”可用电解饱和食盐水的阴极区溶液进行吸收以避免环境污染
B.“浸取”中热水的作用是增大的溶解度
C.“除硅铝”经调节将转化为除去
D.“沉钒”中析出时,需要加入过量
【答案】C
【分析】钒铅矿(主要成分为Pb5(VO4)3Cl)与纯碱在电炉中通入空气焙烧,发生反应生成NaVO3、PbO、Cl2和CO2,杂质 Si、Al 也会与纯碱反应生成可溶性的硅酸钠()和,出炉气中含Cl2和CO2;用热水浸取焙烧产物,NaVO3溶于热水,PbO等不溶物形成浸渣;之后通过调节pH,使硅酸根()和转化为硅酸()和氢氧化铝沉淀除去。最后加入NH4Cl,在pH为7.0~8.5的条件下沉淀出NH4VO3晶体。
【详解】A.“出炉气”中含有有毒气体。电解饱和食盐水时,阴极区发生反应,生成 溶液。可以与溶液反应:,从而被吸收,避免污染环境,A正确;
B.“浸取”中使用热水,是为了增大NaVO3的溶解度,使其充分溶解在溶液中,提高浸取率,B正确;
C.由分析可知,“除硅铝”步骤通过调节pH,可将溶液中的转化为Al(OH)3沉淀除去,C错误;
D.沉钒过程发生复分解反应,离子方程式为,利用同离子效应,
加入过量,可以促进尽可能析出完全,D正确;
故选C。
5.(2026·四川内江·三模)用石膏为主要原料制备(NH4)2SO4的工艺流程如图:下列说法错误的是
A.应先通入NH3,再通入CO2
B.滤渣进行煅烧,所得产物可循环利用
C.为使CaSO4完全转化为(NH4)2SO4,应控制NH3与CO2的物质的量之比为2:1
D.(NH4)2SO4样品某温度下完全分解后固体质量降低12.9%,则分解所得固体为(NH4)2S2O7
【答案】D
【分析】该工艺流程的目的是利用石膏,主要成分为,制备硫酸铵,其核心化学反应为:。
【详解】A.在水中溶解度远大于,先通入可形成碱性环境,促进的溶解和反应,提高原料转化率,A正确;
B.滤渣主要成分为,煅烧生成的可返回工艺流程循环利用,B正确;
C.核心反应为,反应消耗与的化学计量数之比为2:1,控制该比例可使完全转化,C正确;
D.若分解所得固体为,对应反应为,质量降低比例为,与题干12.9%不符,实际分解反应为,质量降低的百分比为: ,D错误;
故选D。
6.(2026·江西南昌·二模)白色固体样品M,可能含有、、、、、、中的几种或全部。取三份等质量的M,分别加入足量对应试剂充分反应,实验现象记录如下:
编号
试剂
反应后不溶物
观察到生成的气体
Ⅰ
蒸馏水
白色固体
红棕色、有刺激性气味气体
Ⅱ
稀盐酸
白色固体
红棕色、有刺激性气味气体
Ⅲ
NaOH浓溶液(加热)
白色固体
无色、有刺激性气味气体
依据实验现象,下列说法错误的是
A.一定不含 B.可能含 C.可能含 D.一定含
【答案】C
【分析】由题意可知,结合实验Ⅰ、Ⅱ分析可知,这几种物质可反应生成不溶于强酸的白色固体的有Al2(SO4)3和BaCl2直接反应生成BaSO4,以及Na2SO3被氧化后生成然后和BaCl2反应生成BaSO4,故溶液中一定含有BaCl2,可能含有Al2(SO4)3;可以反应生成红棕色、有刺激性气味气体的有KNO3和Na2SO3发生氧化还原反应生成NO,NO在空气中被氧化成NO2为红棕色气体,所以溶液中一定含有KNO3、Na2SO3;分析实验Ⅲ可知,若是含有FeCl2则加入NaOH溶液时会反应生成Fe(OH)2白色沉淀,然后该沉淀会迅速转化为灰绿色最后会变成红棕色沉淀,所以M中一定不含FeCl2;由于加入NaOH浓溶液在加热的条件下还有无色、有刺激性气味气体生成,结合给出的物质可知该气体为NH3,则一定含有NH4Cl,其余的物质这三个实验中并没有验证,则为M中可能含有,据此分析回答问题。
【详解】A.由分析可知,M中一定不含,A正确;
B.若含有Al2(SO4)3,加入过量浓溶液时,会转化为可溶的,剩余不溶物为,仍为白色,符合实验现象,故可能含Al2(SO4)3,B正确;
C.加稀盐酸后仍有白色不溶物,该不溶物为,说明一定存在即,不是可能含有,C错误;
D.红棕色气体为,是被还原生成后被氧化所得,由于已经确定无,还原剂只能是,故一定含,D正确;
故答案选C。
7.(2026·河南郑州·模拟预测)一种从畜牧业废水中回收氨氮()并联产的电化学装置如图所示,其中电极a和b均为负载催化剂的惰性电极,多孔玻璃膜只允许和通过。
下列说法错误的是
A.电极a接直流电源的正极
B.回收的在①区富集
C.停止通入则电解池停止工作
D.电极b上发生的电极反应式为
【答案】C
【分析】由图可知,电极a:,发生氧化反应,是阳极,接直流电源正极;电极b:,发生还原反应,是阴极,接直流电源负极。
【详解】A.由分析可知,电极a接直流电源的正极,A正确;
B.由分析可知,电极a的电极反应式为,释放,在①区浓度升高,B正确;
C.该装置是电解池,工作动力来自直流电源,停止通入O2,电极b的反应无法进行,但电解池仍可依靠直流电源维持其他过程,只是目标产物H2O2不再生成,C错误;
D.由分析可知,电极b发生的电极反应式为,D正确;
故答案为C。
8.(2026·云南昆明·二模)大气中的氮气是取之不尽、用之不竭的天然资源。氮元素存在如图的转化关系。下列说法错误的是
A.氮气转化为氨气的过程属于氮的固定
B.熔点为3000℃,是共价晶体
C.羟胺分子间只能形成2种不同的氢键
D.向某溶液中加入溶液,加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该溶液中有
【答案】C
【详解】A.氮的固定定义是将游离态(单质)的氮转化为化合态氮的过程,氮气(游离态)转化为氨气(化合态)属于氮的固定,A正确;
B.共价晶体的特点是熔点高,BN熔点达3000℃,符合共价晶体的性质,氮化硼属于共价晶体,B正确;
C.羟胺结构为,分子中、均可作为氢键受体,、的氢均可作为氢键供体,分子间可形成、、、共4种不同氢键,不是2种,C错误;
D.向溶液中加溶液加热,产生能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体(),可证明溶液中存在,是的标准检验方法,D正确;
故选C。
9.(2026·江苏扬州·模拟预测)实验室制备晶体,下列实验操作能达到实验目的的是
A.用装置甲制备氨气 B.用装置乙吸收尾气
C.用装置丙制备 D.用装置丁析出晶体
【答案】D
【详解】A.氯化铵受热分解产生的HCl和NH3在试管口遇冷重新化合为氯化铵,无法制得氨气,A错误;
B.氨气极易溶于水,装置中导管直接插入水中,会发生倒吸;虽然上层有苯,但导管插入了水层,仍无法防止倒吸,应该将导管置于苯层,或用防倒吸装置,B错误;
C.装置丙的操作是向硫酸铜溶液中滴加少量氨水,此时溶液中会先生成Cu(OH)2蓝色沉淀,只有继续滴加过量氨水,沉淀才会溶解并生成硫酸四氨合铜配合物,因此仅滴加少量氨水无法制备目标产物,不能达到实验目的,C错误;
D.在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度,向其水溶液中加入 95% 乙醇,会降低溶剂的极性,使配合物晶体析出,该操作符合实验原理,D正确;
故答案选D。
10.(2026·北京西城·二模)NH3既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料,下图为合成NH3以及NH3制NH4NO3的物质转化示意图。
下列说法正确的是
A.Ⅰ~Ⅴ均是氮的固定
B.Ⅰ中加热的目的是为了增大化学反应速率和提高原料的平衡转化率
C.Ⅰ~Ⅳ都是氧化还原反应,氧化剂依次是N2、O2、O2、H2O
D.若在Ⅳ中加入足量水、通入足量空气可将NO2充分转化为HNO3
【答案】D
【详解】A.氮的固定是将游离态氮()转化为化合态氮的过程,仅反应Ⅰ属于氮的固定,Ⅱ~Ⅴ均为化合态氮之间的转化,A错误;
B.反应Ⅰ是合成氨反应,为放热可逆反应,加热可增大反应速率,但会使平衡逆向移动,降低原料的平衡转化率,加热的目的并非提高平衡转化率,B错误;
C.反应Ⅳ为,既是氧化剂又是还原剂,中元素化合价无变化,不是氧化剂,C错误;
D.通入足量空气时,与水、发生总反应,加入足量水、通入足量空气可将充分转化为,D正确;
故选D。
11.(25-26高三下·河南郑州·阶段检测)咪唑()是一种化工产品。某实验小组用OHC-CHO、HCHO、按物质的量之比为反应制备咪唑,装置和步骤如下:
①投料:在三颈烧瓶中加入适量硫酸铵和蒸馏水,搅拌溶解;在滴液漏斗中加入乙二醛与甲醛的混合液(含 OHC-CHO和 HCHO),滴加时三颈烧瓶中溶液的温度低于40℃,滴毕升温至85~88℃,保温4h,反应液逐渐变浑浊。
②排氨:冷却至50~60℃,分批加入氢氧化钙固体至;升温至85~90℃,保温1h排尽氨气。
③浓缩:趁热过滤,用热水洗涤滤饼2~3次;合并滤液与洗液,常压浓缩至有大量晶体析出,再减压浓缩至黏稠状。
④提纯:减压蒸馏,油泵减压,收集馏分,得淡黄色粗咪唑。
⑤精制:用苯加热溶解,趁热过滤,冷却后析出白色针状晶体;抽滤、真空干燥,得到咪唑3.06 g。
已知:乙二醛的沸点为51℃,咪唑的沸点为267℃,且咪唑在水中的溶解度随温度升高而显著增加。
回答下列问题:
(1)在图1装置中,仪器A的作用是___________。
(2)步骤②中,“分批加入氢氧化钙固体”的目的是___________。
(3)步骤③中,“趁热过滤”的目的是___________,“用热水洗涤滤饼”的目的是___________。
(4)利用图2装置完成步骤④,减压蒸馏中毛细玻璃管的作用是___________。
(5)步骤⑤中采用抽滤,与常压过滤相比,抽滤的优点是___________。
(6)本实验中,咪唑的产率为___________%。
(7)咪唑的碱性主要是由1号N体现的,判断依据是___________。
【答案】(1)冷凝回流,提高原料利用率
(2)避免反应剧烈,且能充分将排出
(3) 避免咪唑析出,减少咪唑损失 增大咪唑的溶解度,充分洗去滤饼表面附着的咪唑,提高产率
(4)作为气化核心,防止液体暴沸
(5)过滤速度快、固体更干燥
(6)45
(7)2号N中孤电子对参与形成,1号N上孤电子对能与质子形成配位键
【分析】由题意可知,该实验的实验目的是以乙二醛、甲醛与硫酸铵为原料,经过投料、排氨、浓缩、减压蒸馏、精制等实验步骤制备得到咪唑。
【详解】(1)由实验装置图可知,仪器A是球形冷凝管,作用是冷凝回流挥发出的乙二醛、甲醛,提高原料的利用率;
(2)由题意可知,加入氢氧化钙的目的是将硫酸铵转化为氨气排出,分批加入氢氧化钙固体可以有效控制反应速率,防止一次性加入过多导致反应过于剧烈,导致氨气的瞬间生成量过大而难以排出;
(3)由题给信息可知,咪唑在水中的溶解度随温度升高而显著增加,趁热过滤可防止温度降低时咪唑因溶解度下降而结晶析出,从而减少产品损失;用热水洗涤滤饼可以提高咪唑的高溶解度,将附着在滤饼表面的咪唑溶解并洗入滤液中,从而提高咪唑的产率;
(4)减压蒸馏中毛细玻璃管可以作为气化核心,起到防止液体暴沸的作用;
(5)与常压过滤相比,抽滤利用真空泵产生负压,加快过滤速度,同时负压有助于抽走固体表面的水分,得到的滤饼更干燥,便于后续干燥操作;
(6)由题意可知,乙二醛、甲醛与硫酸铵按物质的量之比为反应制备咪唑,实验所用乙二醛、甲醛的物质的量分别为:=0.1 mol、=0.2mol,则反应时乙二醛不足量,理论上完全反应生成0.1 mol咪唑,则由实验制得3.06 g咪唑可知,咪唑的产率为:=45%;
(7)由结构简式可知,咪唑分子中氮原子和碳原子的杂化方式均为sp2杂化,分子中3个碳原子和1号氮原子各提供1个未参与杂化的p电子、2号氮原子提供1对未参与杂化的p电子共同形成大π键,则2号氮原子与氢原子相连,孤电子对参与形成大π键,电子云密度降低,难以结合质子,而1号氮原子有一对孤对电子,能与氢离子形成配位键,结合质子能力更强,所以咪唑的碱性主要是由1号氮原子体现。
12.(2026·广东广州·三模)氨气及氨水广泛用于农业、化工等多个领域。
Ⅰ.制备氨气。实验室用下列装置实现氨气的制备,净化和收集。
(1)该实验生成氨气的化学反应方程式为___________。
(2)装置的接口连接顺序为(装置可重复使用):a→c→d→___________,试剂M是___________。
Ⅱ.测定常温下反应“”的平衡常数。
已知:常温下,;
(3)【实验原理】直接测定较难,可先测定常温下反应1:的平衡常数,的表达式=___________,再计算___________(用含的代数式表示)。
【实验步骤】
步骤一:配制银氨溶液:在溶液中加入氨水(,溶质以计)。
步骤二:建立反应1的平衡体系:在上述银氨溶液中逐滴加入溶液,至刚出现浑浊且不再消失时停止加入,平衡建立,记录此时消耗的NaBr溶液体积为。
步骤三:改变和重复上述操作分别进行实验,实验结果如下表所示:
序号
氨水浓度
NaBr溶液浓度
消耗NaBr溶液的体积
Ⅰ
1.0
0.01
a
Ⅱ
2.0
0.01
9.00
Ⅲ
1.0
0.005
b
(4)【数据处理】中各微粒的平衡浓度可进行近似计算:
①因平衡建立时生成的AgBr极少,此时溶液中的可计为。
②因氨水过量且较大,且平衡建立时生成的AgBr极少,此时溶液中的可计为。
③因___________,平衡建立时溶液中的可计为。
(5)用表中Ⅱ的数据,推算出___________(列计算式)。
(6)某同学在实验中看到浑浊出现即停止实验,记录数据,可能会导致测得的___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(7)表中数据a___________b(选填“>”“<”或“=”)。
(8)将NaBr溶液替换为NaI溶液,按照上述的、的浓度溶液进行上述实验,结果无法测定,原因是:___________。
【答案】(1)
(2) e→f→c→d→b 碱石灰
(3)
(4),氨水的加入量远超硝酸银的加入量,氨水的消耗量可以被忽略
(5)
(6)偏低
(7)<
(8)AgI的Ksp太小,所需要的NaI溶液体积极少(远少于1滴),无法测准
【分析】固固加热制备氨气,通过碱石灰干燥,氨气的密度比空气小,采用向下排空气法收集,集气瓶应e进f出,通过球形干燥管后进行尾气处理,防止水蒸气进入集气瓶中,氨气极易溶于水,需要防倒吸装置;
【详解】(1)固体氯化铵和氢氧化钙加热制备氨气,化学方程式为:;
(2)根据分析,装置的接口连接顺序为(装置可重复使用):a→c→d→e→f→c→d→b;试剂M是碱石灰;
(3)的平衡常数表达式=;的平衡常数 ==;
(4)因,氨水的加入量远超硝酸银的加入量,氨水的消耗量可以被忽略,平衡建立时溶液中的可计为;
(5)以第Ⅱ组实验数据计算,混合后溶液总体积为29mL,溶液中=,=,=,===,则 =;
(6)看到浑浊出现即停止实验,浑浊可能会消失,可能使记录数据偏小,可能会导致计算偏大,则测得的偏低;
(7)实验Ⅲ中NaBr溶液浓度小,需要消耗NaBr溶液的体积更大,故表中数据a<b;
(8)将NaBr溶液替换为NaI溶液,按照上述的、的浓度溶液进行上述实验,结果无法测定,原因是AgI的Ksp太小,所需要的NaI溶液体积极少(远少于1滴),就很快出现浑浊,无法测准。
13.(2026·山东临沂·模拟预测)硫氰化钾(KSCN)是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟以和为原料制备KSCN的实验装置如图。
ⅰ.按如图连接实验装置,检查装置的气密性。点燃装置A处酒精灯,打开开始反应。
ⅱ.……时,熄灭装置处酒精灯,待中无气泡产生时,关闭,使进行完全后,打开,滴入适量的溶液。
ⅲ.一段时间后,经系列操作得到KSCN晶体。
已知:不溶于。
②三颈烧瓶内盛放、水和催化剂,发生反应:,该反应缓慢,且高于170℃易分解。
③KSCN的溶解度随温度变化较大。
回答下列问题:
(1)装置为实验室制备的常用装置,其中发生的化学方程式为___________;仪器的名称为___________。
(2)装置C的作用为___________;反应过程中,装置D应保持温度处于一定范围,合理的是___________。
A. B. C.
(3)步骤ⅱ中“……”处观察到的现象为___________。E中吸收发生的离子反应方程式为___________。
(4)步骤ⅲ中反应结束后“系列操作”为将三颈烧瓶中的固体催化剂滤去,___________(填操作名称)、过滤、洗涤、干燥。
(5)KSCN含量的测定:称取样品,配制溶液,量取于锥形瓶中,加入适量稀硝酸,滴加几滴作指示剂,用标准溶液滴定至终点时消耗标准溶液。判断到达滴定终点的现象为___________,晶体中KSCN的质量分数为___________%。(用含m、a、b、c的式子表示;已知滴定时发生)。
【答案】(1) 球形干燥管
(2) 通过观察气泡流速,判断并调节装置中氨气的生成速率 B
(3) D中三颈烧瓶内液面不再分层
(4)蒸发浓缩、冷却结晶
(5) 滴入最后半滴标准溶液时,溶液由血红色变为淡黄色(或溶液血红色褪去),且半分钟内颜色不恢复
【分析】加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制取氨气,用碱石灰干燥后,在三颈烧瓶中氨气与CS2反应生成NH4SCN、NH4HS,滴入KOH生成KSCN,滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,再蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到硫氰化钾晶体,多余的氨气在E中发生反应转为氮气;
【详解】(1)A中反应为氯化铵和氢氧化钙加热生成氯化钙、水和氨气,,仪器a的名称为球形干燥管;
(2)生成氨气通过装置C中液体,可以通过装置C观察气泡流速,判断并调节装置中氨气的生成速率;三颈烧瓶内盛放、水和催化剂,发生反应:,该反应缓慢,且高于170℃易分解,则反应温度尽可能要高,且应低于170℃,故合理的是B.;
(3)步骤ⅱ中“……”处观察到的现象为D中三颈烧瓶内液面不再分层,说明三颈烧瓶中氨气与CS2完全反应生成NH4SCN、NH4HS,然后进行后续操作;E中吸收发生反应为酸性重铬酸钾氧化氨气生成氮气,同时生成铬离子,离子反应方程式为;
(4)滤去三颈烧瓶中的固体催化剂,从溶液中得到晶体的操作为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥,得到硫氰化钾晶体;
(5)由题意可知,硫氰酸根离子与铁离子发生显示反应,使溶液呈红色,当溶液中硫氰酸根离子完全反应时,溶液红色会褪去,则判断到达滴定终点的方法为:滴入最后半滴标准溶液时,溶液由血红色变为淡黄色(或溶液血红色褪去),且半分钟内颜色不恢复;
②达到滴定终点时消耗标准溶液,根据方程式可知,amL溶液中KSCN的物质的量是 bc×10-3mol,100mL溶液中KSCN的质量为bc×10-3mol××97g/mol=,样品中硫氰化钾的质量分数为。
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大单元三 第二单元 非金属及其化合物
第6讲 氨和铵盐
【高考考向预测】
氨和铵盐主要考查氨气的物理化学性质、实验室制备、干燥与尾气处理,铵盐的通性、铵根离子检验、氨与铵盐之间的相互转化,常结合喷泉实验、离子反应、化工流程、定量计算综合出题;近三年选择、实验、工艺流程题中频繁考查,考频较高;预测2027年侧重结合工业合成氨、化肥应用等情境,强化实验装置分析、混合体系计算及离子检验的干扰排查。
【双基自测●明考向】
1.(26-27高三·全国·一轮复习)利用硫酸能够发生反应。(____)
2.(26-27高三·全国·一轮复习)液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂。(____)
3.(26-27高三·全国·一轮复习)由氨制硝酸:,因和均具有氧化性。(____)
4.(26-27高三·全国·一轮复习)制取。(_____)
5.(26-27高三·全国·一轮复习)吸收可采用如图装置。(_____)
6.(24-25高三·全国·一轮复习)向某无色溶液中加入稀NaOH溶液,把湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸不变蓝,则原溶液中不含。( )
7.(24-25高三·全国·一轮复习)用浓的溶液处理过的舞台幕布不易着火是因为隔绝了空气。( )
8.(25-26高三·全国·一轮复习)向某溶液中加入稀NaOH溶液,把湿润无色酚酞试纸放在试管口,试纸不变红,则溶液中一定不存在NH。(_____)
9.(24-25高三上·全国·课前预习)能用加热法除去NaCl中的NH4Cl的原因是NH4Cl为强酸弱碱盐。(_______)
10.(24-25高三上·全国·课前预习)液氨制冷、碘的升华、NH4Cl气化都不涉及化学变化。(_______)
【核心梳理●明考点】
考点一 氨气
1.氨的结构特征
2.氨气的物理性质
状态
密度
气味
水溶性
沸点
无色
气体
比空气
的小
刺激性
气味
极易溶于水
(1∶700)
较低
易液化
3.氨的化学性质
4.氨的工业制法
工业上用N2与H2在高温、高压、催化剂条件下合成氨气。
N2+3H22NH3
【考点突破●明方向】
1.如图所示,利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用另一表面皿扣在上面。表中对应的实验现象及解释正确的是( )
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与浓盐酸挥发出的HCl反应产生了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
氯化铝溶液先浑浊再澄清
氢氧化铝沉淀溶解
D
干燥红色石蕊试纸不变色,湿润红色石蕊试纸变蓝
氨气属于碱
2.氨催化氧化法是工业生产中制取硝酸的主要途径,某同学用该原理在实验室探究硝酸的制备和性质,设计了如图所示装置。下列说法错误的是( )
A.甲装置中的固体可以是NaOH或CaO
B.乙装置中的干燥剂可以是碱石灰
C.丙中发生的反应是4NH3+5O24NO+6H2O
D.若戊中观察到紫色溶液变红,则说明已制得HNO3
3.联氨(又称肼,N2H4,无色液体)是一种应用广泛的化工原料,可用作火箭燃料。
(1)联氨的电子式为 ,其中氮的化合价为 。
(2)联氨为二元弱碱,在水中的电离方程式与氨相似。写出联氨的第一步电离方程式:
,
联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为 。
(3)实验室可用NaClO溶液与NH3反应制备联氨,反应的化学方程式为 。
已知2N2H4(l)+N2O4(l)===3N2(g)+4H2O(g) ΔH=-1 048.9 kJ·mol-1,分析联氨和N2O4可作为火箭推进剂的主要原因:
。
考点二 铵盐与氨气的实验室制法
1.铵盐与N的检验
(1)铵盐的物理性质
铵盐大多数是白色固体,绝大多数易溶于水。
(2)铵盐的化学性质
(3)N的检验流程
未知液产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝色的气体,则证明含N
2.氨气的实验室制法
【考点突破●明方向】
1.下列说法中正确的是( )
A.所有铵盐受热均可以分解,但产物不一定有NH3
B.加热可除去NH4Cl中的少量NaHCO3
C.在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中,滴加少量NaOH溶液,在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝
D.铵盐易溶于水,其水溶液只能与碱反应,不能与酸反应
2.(1)在饱和NH4Cl溶液中滴加Na[Al(OH)4]溶液,产生刺激性气味的气体和白色沉淀,用离子方程式解释其现象:
,
体现N水解呈 (填“酸性”或“碱性”)。
(2)实验室常用饱和氯化铵(NH4Cl)溶液与亚硝酸钠(NaNO2)溶液加热来制取氮气,写出发生反应的化学方程式:
,
体现N的 (填“氧化性”或“还原性”)。
3.为了在实验室制取干燥的氨气,甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套实验装置:
(1)写出实验室制氨气的化学方程式:
。
(2)实验装置和所用样品都正确的是 (填“甲”“乙”或“丙”)。
(3)检验试管里是否收集满氨气的方法是
。
(4)上述装置肯定收集不到氨气的是 (填“甲”“乙”或“丙”),其原因是
(用化学方程式表示)。
(5)尾气处理时,下列装置不可以用于处理氨气的是 (填字母)。
【限时训练】
(60分钟)
1.(2026·浙江·高考真题)下列有关的说法中,不正确的是
A.是弱电解质 B.水溶液呈酸性
C.实验室用于制 D.HCl和反应制
2.(2025·天津·高考真题)下列叙述和反应方程式相对应且正确的是
A.实验室制备氨气:
B.与盐酸反应:
C.常温下,将氯气通入溶液中:
D.氯化亚铁溶液中加入稀硝酸:(稀)
3.(2024·重庆·高考真题)某小组用下图中甲作为气体发生装置,其他装置根据实验需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是
A.若制取,则a为浓氨水,b可为氧化钙
B.若制取,则乙可盛饱和食盐水以除去
C.若制取,则丙可作气体收集装置
D.若制取,则丁可盛水用作尾气处理装置
4.(2026·福建厦门·模拟预测)一种主要成分为的钒铅矿(杂质元素为Si、Al),通过如下工艺可制得。已知:沉淀的最佳范围为7.0~8.5.
电炉焙烧步骤反应:。
下列说法错误的是
A.“出炉气”可用电解饱和食盐水的阴极区溶液进行吸收以避免环境污染
B.“浸取”中热水的作用是增大的溶解度
C.“除硅铝”经调节将转化为除去
D.“沉钒”中析出时,需要加入过量
5.(2026·四川内江·三模)用石膏为主要原料制备(NH4)2SO4的工艺流程如图:下列说法错误的是
A.应先通入NH3,再通入CO2
B.滤渣进行煅烧,所得产物可循环利用
C.为使CaSO4完全转化为(NH4)2SO4,应控制NH3与CO2的物质的量之比为2:1
D.(NH4)2SO4样品某温度下完全分解后固体质量降低12.9%,则分解所得固体为(NH4)2S2O7
6.(2026·江西南昌·二模)白色固体样品M,可能含有、、、、、、中的几种或全部。取三份等质量的M,分别加入足量对应试剂充分反应,实验现象记录如下:
编号
试剂
反应后不溶物
观察到生成的气体
Ⅰ
蒸馏水
白色固体
红棕色、有刺激性气味气体
Ⅱ
稀盐酸
白色固体
红棕色、有刺激性气味气体
Ⅲ
NaOH浓溶液(加热)
白色固体
无色、有刺激性气味气体
依据实验现象,下列说法错误的是
A.一定不含 B.可能含 C.可能含 D.一定含
7.(2026·河南郑州·模拟预测)一种从畜牧业废水中回收氨氮()并联产的电化学装置如图所示,其中电极a和b均为负载催化剂的惰性电极,多孔玻璃膜只允许和通过。
下列说法错误的是
A.电极a接直流电源的正极
B.回收的在①区富集
C.停止通入则电解池停止工作
D.电极b上发生的电极反应式为
8.(2026·云南昆明·二模)大气中的氮气是取之不尽、用之不竭的天然资源。氮元素存在如图的转化关系。下列说法错误的是
A.氮气转化为氨气的过程属于氮的固定
B.熔点为3000℃,是共价晶体
C.羟胺分子间只能形成2种不同的氢键
D.向某溶液中加入溶液,加热产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,该溶液中有
9.(2026·江苏扬州·模拟预测)实验室制备晶体,下列实验操作能达到实验目的的是
A.用装置甲制备氨气 B.用装置乙吸收尾气
C.用装置丙制备 D.用装置丁析出晶体
10.(2026·北京西城·二模)NH3既是一种重要的化工产品,又是一种重要的化工原料,下图为合成NH3以及NH3制NH4NO3的物质转化示意图。
下列说法正确的是
A.Ⅰ~Ⅴ均是氮的固定
B.Ⅰ中加热的目的是为了增大化学反应速率和提高原料的平衡转化率
C.Ⅰ~Ⅳ都是氧化还原反应,氧化剂依次是N2、O2、O2、H2O
D.若在Ⅳ中加入足量水、通入足量空气可将NO2充分转化为HNO3
11.(25-26高三下·河南郑州·阶段检测)咪唑()是一种化工产品。某实验小组用OHC-CHO、HCHO、按物质的量之比为反应制备咪唑,装置和步骤如下:
①投料:在三颈烧瓶中加入适量硫酸铵和蒸馏水,搅拌溶解;在滴液漏斗中加入乙二醛与甲醛的混合液(含 OHC-CHO和 HCHO),滴加时三颈烧瓶中溶液的温度低于40℃,滴毕升温至85~88℃,保温4h,反应液逐渐变浑浊。
②排氨:冷却至50~60℃,分批加入氢氧化钙固体至;升温至85~90℃,保温1h排尽氨气。
③浓缩:趁热过滤,用热水洗涤滤饼2~3次;合并滤液与洗液,常压浓缩至有大量晶体析出,再减压浓缩至黏稠状。
④提纯:减压蒸馏,油泵减压,收集馏分,得淡黄色粗咪唑。
⑤精制:用苯加热溶解,趁热过滤,冷却后析出白色针状晶体;抽滤、真空干燥,得到咪唑3.06 g。
已知:乙二醛的沸点为51℃,咪唑的沸点为267℃,且咪唑在水中的溶解度随温度升高而显著增加。
回答下列问题:
(1)在图1装置中,仪器A的作用是___________。
(2)步骤②中,“分批加入氢氧化钙固体”的目的是___________。
(3)步骤③中,“趁热过滤”的目的是___________,“用热水洗涤滤饼”的目的是___________。
(4)利用图2装置完成步骤④,减压蒸馏中毛细玻璃管的作用是___________。
(5)步骤⑤中采用抽滤,与常压过滤相比,抽滤的优点是___________。
(6)本实验中,咪唑的产率为___________%。
(7)咪唑的碱性主要是由1号N体现的,判断依据是___________。
12.(2026·广东广州·三模)氨气及氨水广泛用于农业、化工等多个领域。
Ⅰ.制备氨气。实验室用下列装置实现氨气的制备,净化和收集。
(1)该实验生成氨气的化学反应方程式为___________。
(2)装置的接口连接顺序为(装置可重复使用):a→c→d→___________,试剂M是___________。
Ⅱ.测定常温下反应“”的平衡常数。
已知:常温下,;
(3)【实验原理】直接测定较难,可先测定常温下反应1:的平衡常数,的表达式=___________,再计算___________(用含的代数式表示)。
【实验步骤】
步骤一:配制银氨溶液:在溶液中加入氨水(,溶质以计)。
步骤二:建立反应1的平衡体系:在上述银氨溶液中逐滴加入溶液,至刚出现浑浊且不再消失时停止加入,平衡建立,记录此时消耗的NaBr溶液体积为。
步骤三:改变和重复上述操作分别进行实验,实验结果如下表所示:
序号
氨水浓度
NaBr溶液浓度
消耗NaBr溶液的体积
Ⅰ
1.0
0.01
a
Ⅱ
2.0
0.01
9.00
Ⅲ
1.0
0.005
b
(4)【数据处理】中各微粒的平衡浓度可进行近似计算:
①因平衡建立时生成的AgBr极少,此时溶液中的可计为。
②因氨水过量且较大,且平衡建立时生成的AgBr极少,此时溶液中的可计为。
③因___________,平衡建立时溶液中的可计为。
(5)用表中Ⅱ的数据,推算出___________(列计算式)。
(6)某同学在实验中看到浑浊出现即停止实验,记录数据,可能会导致测得的___________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
(7)表中数据a___________b(选填“>”“<”或“=”)。
(8)将NaBr溶液替换为NaI溶液,按照上述的、的浓度溶液进行上述实验,结果无法测定,原因是:___________。
13.(2026·山东临沂·模拟预测)硫氰化钾(KSCN)是一种用途广泛的化学药品。实验室模拟以和为原料制备KSCN的实验装置如图。
ⅰ.按如图连接实验装置,检查装置的气密性。点燃装置A处酒精灯,打开开始反应。
ⅱ.……时,熄灭装置处酒精灯,待中无气泡产生时,关闭,使进行完全后,打开,滴入适量的溶液。
ⅲ.一段时间后,经系列操作得到KSCN晶体。
已知:不溶于。
②三颈烧瓶内盛放、水和催化剂,发生反应:,该反应缓慢,且高于170℃易分解。
③KSCN的溶解度随温度变化较大。
回答下列问题:
(1)装置为实验室制备的常用装置,其中发生的化学方程式为___________;仪器的名称为___________。
(2)装置C的作用为___________;反应过程中,装置D应保持温度处于一定范围,合理的是___________。
A. B. C.
(3)步骤ⅱ中“……”处观察到的现象为___________。E中吸收发生的离子反应方程式为___________。
(4)步骤ⅲ中反应结束后“系列操作”为将三颈烧瓶中的固体催化剂滤去,___________(填操作名称)、过滤、洗涤、干燥。
(5)KSCN含量的测定:称取样品,配制溶液,量取于锥形瓶中,加入适量稀硝酸,滴加几滴作指示剂,用标准溶液滴定至终点时消耗标准溶液。判断到达滴定终点的现象为___________,晶体中KSCN的质量分数为___________%。(用含m、a、b、c的式子表示;已知滴定时发生)。
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