创新设计必修一第四章 第四节 第1课时.docx
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创新设计必修一第四章第四节第1课时
第四节 氨硝酸 硫酸
第1课时 氨 铵盐
学习目标
核心素养建构
1.认识氨气的物理性质,掌握氨气的化学性质。
2.理解喷泉实验的原理。
3.掌握氨气的实验室制法。
4.掌握铵盐的性质及NH
的检验。
[知识梳理]
一、氮的存在及固定
二、氨气
1.物理性质
颜色
气味
密度
溶解性
沸点
无色
刺激性气味
小于空气
极易溶于水(常温下,体积比为1∶700)
较低,
易液化
2.化学性质
3.氨水的性质
【自主思考】
1.为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?
蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟?
提示 浓氨水和浓盐酸均有挥发性,挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇,化合生成NH4Cl固体小颗粒,即为白烟。
浓硫酸没有挥发性,故不可能形成白烟。
三、铵盐
1.铵盐
铵根离子(NH
)和酸根离子构成的化合物。
2.物理性质
铵盐都是无色或白色晶体,易溶于水。
3.化学性质
(1)不稳定性
①NH4Cl受热分解:
NH4Cl
NH3+HCl。
现象:
白色固体消失,在试管口重新凝结成白色固体。
②NH4HCO3受热分解:
NH4HCO3
NH3+H2O+CO2。
现象:
白色固体消失,在试管口有无色液体凝结。
(2)与碱反应
NH4Cl溶液与NaOH溶液共热的化学方程式:
NH4Cl+NaOH
NaCl+NH3+H2O。
4.NH
的检验
(1)原理:
NH
+OH-
NH3↑+H2O
(2)操作流程:
【自主思考】
2.有两瓶溶液是NH4Cl溶液和NaCl溶液,如何区分?
提示 取其中一种待测液于试管中,向其中滴加浓NaOH溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸置于管口,若变蓝则证明该溶液为NH4Cl溶液,否则为NaCl溶液。
四、氨气的实验室制法
【自主思考】
3.能加热NH4Cl制取NH3吗?
制取氨气的试管口的棉花有什么作用?
提示 NH4Cl分解产生的NH3和HCl遇冷会再次化合为NH4Cl,不能用于制取NH3。
若为干燥的棉花则起到减缓氨气与空气对流的作用;若蘸有水或稀硫酸,则还可以吸收多余的NH3。
[效果自测]
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)闪电时氮气和氧气化合,生成的氮的化合物被植物吸收的过程,属于自然固氮。
( )
(2)1mol/L的氨水中c(NH3·H2O)为1mol/L。
( )
(3)浓氨水与所有酸反应过程均可产生白烟。
( )
(4)NH3可以用水作喷泉实验,说明NH3易溶于水。
( )
(5)任何铵盐受热均生成NH3。
( )
答案
(1)√
(2)× (3)× (4)√ (5)×
2.在下列变化中,按氮元素被还原、被氧化、既被氧化又被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列正确的是( )
①大气通过闪电固氮 ②工业合成氨 ③实验室用氯化铵和消石灰制取氨气 ④二氧化氮溶于水中
A.①②③④B.②④①③
C.①③④②D.②①④③
答案 D
3.氨气是化学实验室常需制取的气体。
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反应;
②在常温下用固体氢氧化钠与浓氨水混合。
(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)在制取氨气后,如果要干燥氨气,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D.稀硫酸
(3)检验集气瓶中是否收集满氨气的方法是___________________________
______________________________________________________________。
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,说明氨气已集满
探究一、氨气的喷泉实验原理与操作
【探究讨论】
1.氨气为什么能形成喷泉?
其他气体可以吗?
提示 氨气极易溶于水,使烧瓶内气体压强减小,烧杯内的溶液在外界大气压作用下迅速进入烧瓶,形成喷泉。
HCl溶于水也易形成喷泉。
SO2溶于NaOH溶液也可做喷泉实验。
2.喷泉实验仅说明氨气极易溶于水吗?
提示 不是。
NH3溶于水后,大部分与H2O反应生成一水合氨(NH3·H2O),部分一水合氨发生电离:
NH3+H2O
NH3·H2O
NH
+OH-,溶液呈弱碱性。
【点拨提升】
使容器内外产生较大压强差的两种方法
(1)减小内压法:
如图Ⅰ所示。
烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外部液体迅速进入形成喷泉。
常见气体与吸收剂的组合
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、H2S、SO2
NO2+O2
吸收剂
水或NaOH溶液
水或盐酸
NaOH溶液
水
(2)增大外压法:
如图Ⅱ所示。
锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→锥形瓶内压强增大→锥形瓶内液体迅速流入烧瓶形成喷泉。
如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。
【典题例证1】 喷泉是一种常见的自然现象,其产生的原因是存在压强差。
(1)实验室制取氨气的化学方程式_________________________________。
①用图1装置进行喷泉实验,上部烧瓶已充满干燥氨气,引发水上喷的操作是______________。
该实验的原理是__________________________________。
②如果只提供如图2的装置,请说明引发喷泉的方法__________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)利用图3装置,在锥形瓶中分别加入足量的下列物质,反应后可能产生喷泉的是________。
A.Cu与稀盐酸
B.NaHCO3溶液与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
(3)从产生喷泉的原理分析,图1、2是________上部烧瓶内的压强。
图3是________下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。
人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图________原理相似。
解析
(1)图1引发喷泉,只需打开止水夹,挤压胶头滴管即可,图2则需先打开止水夹,再用热毛巾捂住圆底烧瓶,发现有气泡冒出后,移去热毛巾即可。
(2)能在锥形瓶内反应产生气体,压强大于圆底烧瓶内压强方可,故应选NH4HCO3和稀盐酸,其他要么不反应,要么反应不生成气体或产生气体很少。
(3)图1、2是上部压强减小导致喷泉,图3是下部压强增大导致喷泉,人造喷泉及火山爆发均与图3原理相似。
答案
(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3+2H2O ①打开止水夹,挤压胶头滴管 NH3溶于少量水中,使圆底烧瓶内压强减小,烧杯内的水进入圆底烧瓶,形成喷泉 ②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
(2)D (3)减小 增大 3
【学以致用1】 在如图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满整个烧瓶。
则a和b分别是( )
选项
a(干燥气体)
b(液体)
A
NO2
水
B
CO2
CaCl2溶液
C
Cl2
饱和NaCl溶液
D
NH3
水
解析 气体a在液体b中的溶解度很大,烧瓶中气体溶于少量液体b中导致烧瓶中气体压强急剧下降,打开弹簧夹f,烧杯中的液体b被大气压压入烧瓶,形成喷泉。
氨气极易溶于水,所以D项符合题意。
二氧化氮与水反应生成一氧化氮,气体体积变为原来的三分之一,A项不符合题意;常温下,二氧化碳在CaCl2溶液中的溶解度很小,B项不符合题意;氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,C项不符合题意。
答案 D
探究二、氨气的实验室制法
【探究讨论】
1.实验室制取氨气用的试剂是什么?
其原理呢?
提示 实验室制取氨气的试剂是Ca(OH)2和NH4Cl。
Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
2.实验中如何收集氨气,应注意什么?
提示 用向下排空气法收集NH3。
应将导气管伸至试管底部、并用棉花堵住试管口。
【点拨提升】
1.氨气的实验室制法
(1)原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)装置
①发生装置:
固体+固体
气体,与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同。
②净化装置:
通常用碱石灰干燥氨气,不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。
(3)收集方法:
向下排空气法收集,试管口塞一团疏松的棉花团,目的是防止氨气与空气形成对流,以收集到较纯净的氨气。
(4)验满方法
①方法一:
用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近,若变蓝,说明已经收集满。
②方法二:
用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,若有白烟生成,说明已经收集满。
(5)尾气处理:
多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。
在吸收时要防止倒吸,常采用的装置有:
2.实验室快速制氨气的方法
(1)加热浓氨水法:
NH3·H2O不稳定,受热易分解生成NH3:
NH3·H2O
NH3↑+H2O,故可直接加热浓氨水制备NH3。
(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法:
固体NaOH溶于水放出大量的热,会促使氨水分解,而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2,同时反应放热,也会促使氨水分解,故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。
反应装置图分别为:
【典题例证2】 某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气,并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。
请回答:
(1)实验室制备氨气的化学方程式为________________________________。
(2)用装置B收集氨气时,氨气的进气口是________(填“a”或“b”),并说明理由是______________________________________________________________。
(3)打开装置B中的止水夹c,若观察到烧瓶内产生了红色喷泉,则说明氨气具有的性质是________、________。
(4)为防止环境污染,以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是________(填序号)。
解析
(1)实验室制取氨气的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨气的密度比空气的密度小,可用向下排空气法收集,导气管要伸入到烧瓶底部。
(3)能形成喷泉,证明氨气极易溶于水;酚酞溶液变红,说明氨气的水溶液显碱性。
(4)尾气处理时不能用密闭的装置①,且导管口距液面距离过大,不利于氨气的吸收,装置②、④能防止倒吸,装置③会发生倒吸。
答案
(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)a 氨气的密度比空气的密度小
(3)极易溶于水 水溶液显碱性
(4)②④
【学以致用2】 下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是( )
A.①②B.③④
C.①③D.②④
解析 实验室制取氨气的方法有:
铵盐与碱加热制取氨气,常用NH4Cl与Ca(OH)2反应,固体与固体反应,因为有水生成,试管口应向下倾斜,③错误;向CaO固体中滴加浓氨水,CaO与水反应使溶液中c(OH-)增大,消耗了水,并且放出大量的热,使NH3·H2O分解放出氨气;加热浓氨水,加快氨气挥发。
①是错误的,因为氯化铵分解生成的NH3与HCl冷却后又生成NH4Cl,不能得到NH3。
答案 C
1.下列叙述中与氮的固定无关的( )
A.工业合成氨
B.工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物
C.豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质
D.电闪雷鸣的雨天,N2与O2会反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收
解析 氮元素由游离态转化为化合态的过程是氮的固定,工业合成氨是氮气转化为氨气,属于氮的固定,A不符合题意;工业上将氨转化成硝酸和其他氮的氧化物,不是氮的固定,B符合题意;豆科植物的根瘤菌吸收空气中的氮气使之转化成植物蛋白质,属于氮的固定,C不符合题意;电闪雷鸣的雨天,N2与O2会反应并最终转化为硝酸盐被植物吸收,属于氮的固定,D不符合题意。
答案 B
2.下列关于铵盐的叙述中正确的是( )
①所有铵盐中,氮元素的化合价都是-3价 ②所有铵盐都溶于水 ③铵态氮肥不应与草木灰混合使用 ④铵盐都是离子化合物 ⑤铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
A.①③④B.②③④
C.①②③④D.①②③④⑤
解析 NH4NO3中氮元素有-3价和+5价,①错误;NH4HCO3既能与碱反应,也能与酸反应,⑤错误,故B项正确。
答案 B
3.下列装置不能达到实验目的的是( )
解析 A项收集NH3装置口无棉花;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;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,液面不下降,可说明气密性良好,反之,气密性不好;D项,收集比空气密度小的气体NH3,应该短管进气长管出气。
答案 A
4.A是一种酸式盐,它与NaOH溶液共热,放出无色气体B,用圆底烧瓶收集干燥的气体B,按如图所示装置进行喷泉实验,挤压胶头滴管,可得到蓝色喷泉。
若向A中加入稀盐酸,产生的无色气体C能使品红溶液褪色。
请回答下列问题:
(1)A的化学式为________。
(2)可用于除去B中水分的干燥剂是________,收集气体B的方法是________。
(3)写出反应A→C的离子方程式__________________________________。
(4)A与过量NaOH溶液共热反应的离子方程式为________________________
________________________________________________________________。
解析 根据无色气体B能使石蕊试液变蓝色,推知B为NH3;根据无色气体C能使品红溶液褪色,推知C为SO2;因为A为酸式盐,所以进一步推知A为NH4HSO3,NH4HSO3与过量NaOH溶液共热时能发生反应NH4HSO3+2NaOH
Na2SO3+NH3↑+2H2O。
答案
(1)NH4HSO3
(2)碱石灰 向下排空气法
(3)HSO
+H+===H2O+SO2↑
(4)NH
+HSO
+2OH-
2H2O+NH3↑+SO
课时作业
基础巩固
1.下列关于氨气的叙述,错误的是( )
A.氨气极易溶解于水
B.氨气可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红色
C.氨气具有还原性
D.可以用玻璃棒蘸取浓盐酸检验氨气的存在
答案 B
2.1L1mol·L-1的氨水中( )
A.含有1molNH3分子
B.含NH3和NH
的物质的量之和为1mol
C.含1molNH3·H2O
D.含NH3、NH3·H2O、NH
的物质的量之和为1mol
解析 NH3溶于水形成氨水,NH3溶于水时有如下反应:
NH3+H2O
NH3·H2O
NH
+OH-,所以氨水中存在H2O、NH3、NH3·H2O、NH
、OH-等粒子,根据氮原子守恒可知,D项正确。
答案 D
3.下列离子方程式书写正确的是( )
A.实验室用氯化铵和熟石灰制氨:
NH
+OH-
NH3↑+H2O
B.NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热:
NH
+OH-
NH3·H2O
C.氨水中加盐酸:
NH3·H2O+H+===NH
+H2O
D.氨水中加入氯化铁溶液:
Fe2++2NH3·H2O===2NH
+Fe(OH)2↓
解析 A项,该反应属于固体间的加热反应,不能书写相应的离子方程式;B项,加热条件下NH3·H2O应分解为NH3和H2O,离子方程式应为NH
+OH-
NH3↑+H2O;C项,符合反应原理及离子方程式书写要求;D项,向氨水中滴加FeCl3溶液应生成Fe(OH)3沉淀,离子方程式为Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH
。
答案 C
4.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浓溶液共热时反应的离子方程式为NH
+OH-
NH3↑+H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
解析 A项,有的铵盐受热分解产生氨气(如NH4Cl),有的铵盐受热分解不产生氨气(如硝酸铵);D项,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,但其过程为先受热分解,再降温化合,而不是升华。
答案 C
5.某同学仿照“喷泉”实验的原理,在实验室做了一个“喷烟”实验,如图所示。
他在甲、乙两个烧瓶中分别充入X、Y两种无色气体,在胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液,实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶内,然后打开止水夹,便可以看到甲烧瓶中的导管口喷出白色的烟,同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅。
若已知X、Y是HCl、NH3、Cl2、O2、CH4、SO2、NO气体中的两种,则下列判断中正确的是( )
A.X是NH3,Y是HClB.X是Cl2,Y是NH3
C.X是SO2,Y是O2D.X是NO,Y是O2
解析 根据题中已知的气体,能产生白烟的是HCl和NH3或Cl2和NH3,再根据题中信息“甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅”可知X是NH3,Y是HCl,故A项正确。
答案 A
6.现欲分离氯化钠和氯化铵的混合物,可采用的方法是( )
A.加入NaOH溶液B.加入AgNO3溶液
C.加热并冷却D.加入水
解析 铵盐受热均易分解,NH4Cl加热分解,而NaCl受热没有明显变化,同时生成的NH3和HCl气体导出后又能迅速化合生成NH4Cl。
答案 C
7.为了检验某固体物质中是否含有NH
,你认为下列试纸或试剂一定用不到的是( )
①蒸馏水 ②NaOH溶液 ③红色石蕊试纸 ④蓝色石蕊试纸 ⑤稀硫酸
A.①⑤B.④⑤
C.①③D.①④⑤
解析 NH
检验一般是取少量样品与碱混合于试管中,加热,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,看试纸是否变蓝;也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口,看是否有白烟生成。
因此④、⑤一定用不到。
答案 B
8.已知X、Y、Z、W(含同一元素)之间的转化关系为X
Y
Z
W,且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐,则X可能是( )
A.N2B.NO2
C.NH3D.NO
解析 根据题意可知X、Y、Z、W(含同一元素)均含N元素,由X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐,知X是NH3,发生反应:
4NH3+5O2
4NO+6H2O,2NO+O2===2NO2,3NO2+H2O===2HNO3+NO;且HNO3+NH3===NH4NO3
答案 C
9.某学习兴趣小组探究氨气的制取实验:
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气,其中合理的是________(填序号,下同)。
A.将氯化铵固体加热分解
B.将浓氨水滴入氢氧化钠固体中
C.将氢氧化钠固体加入浓氨水中
D.将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中
(2)根据上述正确的原理,该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气,适宜的装置是________。
(3)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据,下列性质与收集方法无关的是________。
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ⑤与氧气反应
(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置,其中可行的是________,集气的原理是______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
解析
(1)加热氯化铵产生氯化氢和氨气,遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨气;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时,将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作,而且节约氨水的用量;氨气极易溶于水,若用稀溶液制取,产量较少。
(2)根据所给试剂看,不需要加热条件。
(3)收集气体可采用排空气法(密度、气体不能被氧气氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。
(4)氨气极易溶于水,采用向下排空气法收集。
答案
(1)B
(2)C (3)②④
(4)d 利用氨气密度小于空气,采用短管进氨气,长管出空气,即可收集氨气
能力提升
10.在50mL锥形瓶中盛有20mL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。
(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为__________________________________________。
(4)实验中,有时会看到白烟,此白烟是________,用化学方程式解释出现此现象的原因是:
____________________________________________________。
解析
(1)浓氨水有挥发性,鼓入空气能促使氨气挥发,得到氨气与空气的混合气体。
(2)在加热及铂丝的催化作用下,氨气被氧气氧化。
(3)氨的催化氧化反应放热,能让铂丝保持红热。
反应生成的NO与氧气继续反应,得到红棕色的二氧化氮气体。
(4)二氧化氮与水反应生成硝酸,挥发出硝酸继续与氨气反应,得到硝酸铵白色固体小颗粒,出现白烟现象。
答案
(1)补充O2并将NH3吹出
(2)氨的催化氧化 4NH3+5O2
4NO+6H2O
(3)放热 NO2 2NO+O2===2NO2
(4)NH4NO3 3NO2+H2O===2HNO3+NO,NH3+HNO3===NH4NO3
11.某课外活动小组用如图所示的实验装置探究氯气与氨气之间的反应。
其中A、F为氨气和氯气的发生装置,C为纯净、干燥的氯气与氨气反应的装置。
备选装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
请回答下列问题:
(1)装置F中发生反应的离子方程式是_______________________________。
(2)装置A中的烧瓶内固体可选用________(填字母)。
A.碱石灰 B.浓硫酸 C.生石灰 D.五氧化二磷
E.烧碱
(3)虚线框内应添加必要的除杂装置,请从如图的备选装置中选择,并将编号填入下列空格:
B:
________、D:
________、E:
________。
(4)氯气和氨气在常温下混合就能发生反应生成氯化铵和氮气,该反应的化学方程式为:
__________________________________
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