内容正文:
第二节 氮及其化合物
第2课时 氨和铵盐
新课探究 课堂评价
学习任务一 氨的性质
学习任务二 铵盐 N的检验
【新知自主预习】
1.氨的物理性质
(1)物理性质
学习任务一 氨的性质
新 课 探 究
颜色、状态 气味 密度 沸点 水溶性
无色、气体 有刺激
性气味 密度比空气的 沸点低,易液化(液氨常用作制冷剂) 极易溶于水,1体积水溶解约 体积NH3
小
700
3
(2)探究氨的水溶性[教材实验5-6]
新 课 探 究
实验操作 在干燥的圆底烧瓶里充满NH3,用带有玻璃管和胶头滴管(预先吸入水)的橡胶塞塞紧瓶口。倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯中(预先在水中滴加酚酞溶液)。打开弹簧夹,挤压胶头滴管,使水进入烧瓶,观察并描述现象
实验现象 烧杯里的液体经玻璃管喷入烧瓶,形如喷泉,溶液变成
结论 氨极 溶于水,水溶液呈 性
红色
易
碱
4
2.氨的化学性质
(1)氨与水的反应
氨的水溶液俗称 ,其水溶液显弱碱性,发生反应的方程式为NH3+H2O NH3·H2O N+OH-。
氨水能使酚酞溶液变 或使红色石蕊试纸变 。
新 课 探 究
氨水
红
蓝
5
(2)氨与酸的反应
NH3可与酸反应生成铵盐,写出下列反应的化学方程式。
新 课 探 究
反应 化学方程式 备注
①NH3与HCl反应 二者反应产生大量
②NH3与稀硫酸反应 不能用浓硫酸干燥NH3的原因是二者反应生成(NH4)2SO4
NH3+HCl NH4Cl
白烟
2NH3+H2SO4 (NH4)2SO4
6
(3)氨的催化氧化
NH3中N元素显-3价,处于氮元素的最低价态,因此NH3具有 性,能与具有氧化性的物质发生反应。在加热和催化剂条件下,能被O2氧化生成NO和H2O,化学方程式为 (工业制硝酸的基础反应)。
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还原
4NH3+5O2 4NO+6H2O
7
【实验活动探究】
某研究小组利用以下两个实验探究氨的性质:①氨的喷泉实验,②氨与氯化氢的反应。观察实验现象并交流讨论。
新 课 探 究
问题一:图①中,打开止水夹,挤压胶头滴管,
使水进入烧瓶,形成红色“喷泉”。请分析
“喷泉”形成的原理。
[答案] 提示:挤压胶头滴管,滴管里少量的水被压入烧瓶,NH3溶于其中,使烧瓶内气体压强减小,在大气压作用下,下方烧杯里的水被压入烧瓶;NH3几乎全部溶于水中,使烧瓶内气压迅速降低,烧杯里的水(含酚酞)在大气压作用下被迅速压入烧瓶,形成红色的“喷泉”。
问题二:图②中,能观察到“空瓶生白烟”的现象,请分析产生白烟的原因。
[答案] 提示: HCl的密度大于NH3的密度,HCl向下扩散,NH3向上扩散,二者发生反应NH3+HCl NH4Cl,生成NH4Cl固体,产生大量白烟。
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【核心知识讲解】
1.从物质类别和元素价态角度认识氨的化学性质
新 课 探 究
2.喷泉实验
(1)喷泉形成的原理
烧瓶内外产生较大的压强差,大气压明显大于烧瓶内气体的压强,在大气压作用下,烧杯中液体倒吸入烧瓶中,形成喷泉。
(2)产生压强差的原理
烧瓶内气体极易溶于水(或气体易与溶液反应),使烧瓶内压强迅速降低,大气压明显大于烧瓶内气体的压强。下表中气体遇到相应的吸收剂,能形成喷泉:
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气体 HCl NH3 CO2、Cl2、SO2 NO2+O2
吸收剂 水或碱溶液 水或酸溶液 碱溶液 水或碱溶液
(3)注意事项
①装置的气密性要好;
②烧瓶内气体的纯度越高,实验效果越好;
③连接装置时要迅速,以防空气进入烧瓶,影响实验效果。
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3.氨水、液氨和一水合氨的比较
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氨水 液氨 一水合氨
化学式 — NH3 NH3·H2O
分类 混合物,多种成分 纯净物,氢化物 一元弱碱
成分 NH3·H2O、H2O、N、OH-、NH3、H+(极少) NH3 NH3·H2O
联系 氨溶于水形成氨水,氨水中含有NH3和NH3·H2O
【知识迁移应用】
例1 [2023·北京怀柔区期末] 下列关于氨的性质的描述不正确的是 ( )
A.无色有刺激性气味的气体 B.能使湿润的红色石蕊试纸变蓝
C.难溶于水,密度比空气的小 D.能与氧气在催化剂条件下被氧化成NO
[解析] 氨气是无色气体、有刺激性气味,A正确;
氨气溶于水呈碱性,则氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,B正确;
氨气极易溶于水,通常1体积水中大约能溶解700体积氨气,密度比空气的小,C错误;
氨气具有还原性,在催化剂、加热条件下,氨气能被氧气氧化成NO,同时生成水,D正确。
C
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例2 [2022·辽宁锦州期末] 关于下列实验现象的说法不正确的是 ( )
A.实验甲,由喷泉现象可知氨气极易溶于水
B.实验甲,烧瓶溶液中的含氮微粒有NH3、NH3·H2O和N
C.实验乙中加热前溶液显红色,说明氨水显碱性
D.实验乙,加热过程中酚酞被漂白褪色
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D
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[解析] 挤压胶头滴管,形成喷泉,由喷泉现象可知氨气极易溶于水,A正确;
氨气与水反应生成NH3·H2O(可逆),NH3·H2O一小部分发生电离,则含氮微粒有NH3、NH3·H2O和N,B正确;
氨水(含酚酞)显红色,说明氨水呈碱性,C正确;
加热降低气体的溶解度,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。
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【新知自主预习】
1.铵盐 N的检验
(1)铵盐的物理性质
绝大多数铵盐 溶于水。
学习任务二 铵盐 N的检验
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易
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(2)铵盐的化学性质(写出下列反应的化学方程式)
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NH4Cl NH3↑+HCl↑
NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑
(3)探究N的检验[教材实验5-7]
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实验操作 向盛有少量NH4Cl溶液、NH4NO3溶液和(NH4)2SO4溶液的三支试管中分别加入NaOH溶液并加热,用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口,观察现象
实验现象 加热时有气泡产生,试管口湿润的红色石蕊试纸变成
检验原理 离子方程式为
检验方法 取少量待测液于试管中,加入 并加热,用湿润的红色石蕊试纸检验产生的气体,若试纸变 ,说明原溶液中含有N
蓝色
N+OH- NH3↑+H2O
NaOH溶液
蓝色
[注意] 红色石蕊试纸用于定性检验碱性气体(或溶液);蓝色石蕊试纸用于定性检验酸性气体(或溶液),要注意区分,不能混用。
2.氨的实验室制取
(1)实验原理
实验室里,加热NH4Cl固体和Ca(OH)2固体的混合物制取氨,化学方程式为 。
(2)实验装置
实验室利用“固体+固体 气体”的气体发生装置制取NH3,装置如图所示。
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2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑
【实验活动探究】
实验室中常用于制取氨的方法有两种:一是加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物,二是将浓氨水滴加到NaOH(或CaO)固体中。制备NH3的简易装置如图所示:
新 课 探 究
问题一:图甲中碱石灰和棉花的作用分别是什么?如何检验试管中已收集满氨?如何吸收处理实验中多余的氨?
[答案] 提示:碱石灰用于干燥NH3,棉花的作用是防止NH3与空气产生对流而泄漏;用湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,则证明试管中已收集满氨;用水或稀硫酸吸收多余的氨,并在导管末端接一个倒扣漏斗,防止倒吸。
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问题二:图乙实验方法制取氨的原理是什么?还可用哪些物质代替NaOH固体?
[答案] 提示:浓氨水滴入NaOH固体中,NaOH固体溶解使溶液的碱性增强,并放出大量的热,促使NH3·H2O分解释放出大量NH3。可用生石灰、Ca(OH)2固体、KOH固体等代替NaOH固体。
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【核心知识讲解】
1.氨的实验室制法
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2.实验室利用氨水快速制取NH3的方法
新 课 探 究
方法 化学方程式 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2O NH3↑+H2O
浓氨水+
固体NaOH NaOH溶于水放热,促使NH3·H2O分解,且OH-浓度的增大有利于NH3的逸出
浓氨水+
固体CaO CaO与水反应,使溶剂(水)减少;反应放热,促使NH3·H2O分解,NH3逸出,
NH3·H2O+CaO NH3↑+Ca(OH)2
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【知识迁移应用】
例3 下列说法中正确的是 ( )
A.所有的铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.所有的铵盐都易溶于水,所有铵盐中的N均呈-3价
C.NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时发生反应的离子方程式为N+OH- NH3↑+H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
[解析] 有的铵盐受热分解产生氨(如NH4Cl),有的铵盐受热分解可能不产生氨(如硝酸铵),A项错误;
C
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【知识迁移应用】
例3 下列说法中正确的是 ( )
A.所有的铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.所有的铵盐都易溶于水,所有铵盐中的N均呈-3价
C.NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时发生反应的离子方程式为N+OH- NH3↑+H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
绝大多数铵盐易溶于水,NH4NO3中N的化合价为-3价和+5价,B项错误;
可用加热法分离NH4Cl和某些固体(不分解、不升华的固体)的混合物,但其过程为NH4Cl先受热分解,再降温化合,而不是升华,D项错误。
C
新 课 探 究
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例4 [2023·北京昌平区期末] 实验室进行氨的制备、收集及性质实验。有以下制备、收集装置可供选择,下列说法正确的是 ( )
A.选用b装置制备氨气,试管中加入固体氢
氧化钙,分液漏斗中加入氯化铵溶液
B.选用e装置收集氨气,因为氨气比空气轻
且易溶于水
C.氨能发生喷泉实验,利用了氨易液化的性质
D.氨气可与盐酸反应,体现了氨气的还原性
B
新 课 探 究
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[解析]选用b装置制备氨气,试管中加入固体
NaOH或CaO等,分液漏斗中加入浓氨水,A错误;
氨气易溶于水且密度小于空气,可选择向下排
空气法收集,故选用e装置收集氨气,B正确;
氨能发生喷泉实验,是利用了氨易溶于水的性
质,C错误;
氨气可与盐酸反应生成氯化铵,没有化合价变
化,不属于氧化还原反应,D错误。
新 课 探 究
29
[易错警示]实验室制NH3时试剂选择的误区
(1)铵盐:制取NH3时,一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2CO3或NH4HCO3,原因如下:
(2)碱:一般用熟石灰,不用NaOH或KOH,因为NaOH或KOH易吸水结块,而且对玻璃仪器的腐蚀性较强。
新 课 探 究
铵盐 不选用的理由
NH4NO3 受热分解,会发生爆炸,不安全
(NH4)2CO3或
NH4HCO3 受热分解会产生CO2,使收集到的NH3不纯
1.分别蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒相互靠近时,可观察到白烟,该白烟中的固体是 ( )
A.HCl B.NH3
C.NH4Cl D.NH3·H2O
[解析] 浓氨水和浓盐酸均具有挥发性,HCl与NH3反应生成的NH4Cl是固体小颗粒,故该白烟中的固体是NH4Cl。
课 堂 评 价
C
课 堂 评 价
2.下列关于氨与铵盐的叙述中不正确的是 ( )
A.碳酸氢铵受热分解有氨气产生
B.干燥NH3时,不可以用酸性干燥剂
C.铵盐作氮肥时,与生石灰混用的效果更好
D.绝大多数铵盐易溶于水
[解析] 碳酸氢铵受热分解能生成氨气、水和二氧化碳,故A正确;
氨气是碱性气体,会和酸性干燥剂反应,不能用酸性干燥剂来干燥氨气,故B正确;
铵盐作为氮肥使用时,与生石灰混用,生石灰可以与铵盐反应生成氨气逸出,降低肥效,故C错误;
绝大多数铵盐易溶于水,故D正确。
C
3. [2022·山东潍坊期末] 实验室制取并收集氨气。下列装置能达到实验目的的是 ( )
A.制取NH3 B.干燥NH3
C.收集NH3 D.吸收NH3
[解析] 利用NH4Cl和Ca(OH)2固体加热制取NH3,为防止试管炸裂,试管口要略低于试管底部,A错误;
NH3是碱性气体,不能被碱石灰吸收,可用碱石灰干燥NH3,B正确;
课 堂 评 价
B
3. [2022·山东潍坊期末] 实验室制取并收集氨气。下列装置能达到实验目的的是 ( )
A.制取NH3 B.干燥NH3
C.收集NH3 D.吸收NH3
NH3的密度小于空气的密度,采用向下排空气法收集NH3,气体从短导管通入,C错误;
NH3极易溶于水,导管末端接倒扣漏斗防止倒吸,漏斗边缘紧贴水面,不能插入水中,D错误。
课 堂 评 价
B
4. [2023·重庆一中期末] 喷泉是一种常见的自然现象,如图是化学教材中常用的喷泉实验装置,在烧瓶中充满干燥气体,而胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。
下列气体和液体的组合中不可能形成喷泉的是 ( )
A.HCl和水 B.CO2和水
C.NH3和水 D.CO2和氢氧化钠溶液
[解析] 在烧瓶中充满干燥气体,而胶头滴管及烧杯中分别盛有液体,若形成喷泉,则气体极易溶于液体或气体极易与液体反应。HCl极易溶于水,可形成喷泉,A不符合题意;
二氧化碳能溶于水,但溶解度较小,不能形成喷泉,B符合题意;
氨气极易溶于水,可形成喷泉,C不符合题意;
二氧化碳极易与NaOH溶液反应,会产生压强差,形成喷泉,D不符合题意。
课 堂 评 价
B
5. [2023·北京西城区期末] 只用一种试剂,将Na2SO4、NH4Cl、NaCl、(NH4)2SO4四种物质的溶液区分开,这种试剂是 ( )
A.BaCl2溶液 B.NaOH溶液
C.AgNO3溶液 D.Ba(OH)2溶液
[解析] BaCl2溶液不能鉴别NH4Cl和NaCl,也不能将Na2SO4和(NH4)2SO4溶液区分开,A错误;
NaOH溶液不能鉴别NaCl、Na2SO4溶液,也不能将NH4Cl与(NH4)2SO4溶液区分开,B错误;
课 堂 评 价
D
5. [2023·北京西城区期末] 只用一种试剂,将Na2SO4、NH4Cl、NaCl、(NH4)2SO4四种物质的溶液区分开,这种试剂是 ( )
A.BaCl2溶液 B.NaOH溶液
C.AgNO3溶液 D.Ba(OH)2溶液
AgNO3溶液与四种溶液均反应,产生白色沉淀,不能鉴别,C错误;
Ba(OH)2溶液分别与Na2SO4、NH4Cl、NaCl、(NH4)2SO4溶液作用,产生现象分别是生成白色沉淀、产生刺激性气味气体、无明显现象、产生白色沉淀和刺激性气味气体,可以鉴别,D正确。
课 堂 评 价
D
1. [2023·北京丰台区期末] 下列气体中,既能用浓硫酸又能用碱石灰干燥的是 ( )
A.Cl2 B.SO2 C.H2 D.NH3
[解析] 浓硫酸与NH3发生反应生成(NH4)2SO4,不能干燥NH3;碱石灰是碱性干燥剂,可与Cl2、SO2反应,故不能干燥这两种气体。
C
备 用 习 题
2.下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案,下列有关操作不可能引发喷泉的是 ( )
A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹
B.挤压装置②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶,然后打开止水夹
C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D.在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹
B
备 用 习 题
[解析] 氯气可以溶于四氯化碳中,且氯气易溶于氢氧化钠溶液中,因此可以引发喷泉实验,故A不符合题意;
二氧化碳不溶于饱和碳酸氢钠溶液中,不能造成负压,因此不能引发喷泉实验,故B符合题意;
通过a鼓入空气,会将氯化钠溶液压入烧瓶中,氯化氢溶于水后造成负压,能形成喷泉,故C不符合题意;
水槽中加入生石灰放热,锥形瓶中压强增大,浓盐酸被压入烧瓶,与氨反应造成负压,能形成喷泉,故D不符合题意。
备 用 习 题
3.下列装置不能达到实验目的的是 ( )
A.实验室制取并收集NH3 B.吸收NH3(NH3 不溶于CCl4)
C.检查装置气密性 D.利用排空气法收集NH3
[解析] A项,收集NH3的装置口无棉花,NH3与空气形成对流;
B项,NH3通入CCl4中,NH3不溶于CCl4,不会产生倒吸,逸出的NH3又可被稀硫酸吸收;
A
备 用 习 题
3.下列装置不能达到实验目的的是 ( )
A.实验室制取并收集NH3 B.吸收NH3(NH3 不溶于CCl4)
C.检查装置气密性 D.利用排空气法收集NH3
C项,向长颈漏斗中加一定量水,没过长颈漏斗的下端,关闭止水夹,再加一定量的水,漏斗下端与烧瓶中形成液面差,一段时间内不变,可说明气密性良好,反之,气密性不好;
A
备 用 习 题
3.下列装置不能达到实验目的的是 ( )
A.实验室制取并收集NH3 B.吸收NH3(NH3 不溶于CCl4)
C.检查装置气密性 D.利用排空气法收集NH3
D项,收集比空气密度小的气体NH3,应该短管进气长管出气。
A
备 用 习 题
4.某化学实验小组用如图所示装置制取、收集纯净干燥的氨,并探究氨的有关性质。
回答下列问题:
(1)开始实验之前要进行的操作是 。
[解析] 任何制取气体的装置在使用之前都要检查装置的气密性。
备 用 习 题
检查装置气密性
(2)写出利用装置Ⅰ制取氨的化学方程式:
。
[解析] 装置Ⅰ中的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑,注意加热条件要标注。
备 用 习 题
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑
(3)按照a、f、e、c、b、d的顺序将仪器连接,装置Ⅲ中倒置漏斗的作用是 ;装置Ⅳ中仪器的名称为 ,盛装的试剂为
。
[解析] 装置Ⅲ中倒扣的漏斗用于防止液体倒吸;装置Ⅳ是球形干燥管,盛装的固体试剂是碱石灰,注意其连接方式是大口进,小口出。
备 用 习 题
防止倒吸
球形干燥管
碱石灰
(4)向NH3的水溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,溶液颜色由无色变为 色,说明溶液显 性,写出其电离方程式: 。
[解析] 一水合氨的电离使溶液显碱性,电离方程式为NH3·H2O N+OH-,加入酚酞溶液,溶液变为红色。
备 用 习 题
NH3·H2O N+OH-
红
碱
$