精品高中化学专题4第二单元第2课时氮肥的生产和使用学案苏教版必修4.docx

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精品高中化学专题4第二单元第2课时氮肥的生产和使用学案苏教版必修4

第2课时　氮肥的生产和使用

知识内容

必考要求

加试要求

1.氨的性质与用途。

2．工业合成氨。

3．铵盐的性质与用途。

4．氮肥的性质与科学使用。

b

b

b

a

目标

定位

1.知道NH3的物理性质特点以及氨水显碱性的原因。

2．掌握氨气的实验室制取、收集和检验方法。

3．学会铵盐的性质及NH

的检验方法。

4．知道氮肥的性能和使用氮肥的注意事项。

一　氨气的性质

1．氨气的物理性质是无色气体，有刺激性气味，密度比空气小，极易溶于水，易液化。

2．氨气易溶于水——喷泉实验

实验装置

操作及现象

结论

（1）打开止水夹，并挤压滴管的胶头

（2）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

氨极易溶于水，水溶液呈碱性

3.将分别蘸有浓氨水、浓盐酸的两支玻璃棒渐渐靠近，观察到的现象是有大量白烟产生，这是因为浓氨水挥发产生的氨气与浓盐酸挥发产生的HCl气体在空气中相遇迅速反应生成氯化铵晶体小颗粒，反应的化学方程式是NH3＋HCl===NH4Cl。

4．NH3分子中氮元素的化合价为－3价，在化学反应中氮元素化合价可能的变化是只能升高，不能降低，因此氨具有还原性。

请写出氨气与氧气在催化剂作用下反应生成NO的化学方程式：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

归纳总结

1．氨气的化学性质

（1）氨气与水反应生成一水合氨：

NH3＋H2ONH3·H2O。

（2）氨与酸反应生成铵盐：

NH3＋H＋===NH

。

（3）氨的催化氧化反应：

4NH3＋5O2

4NO＋6H2O。

[提醒]　

（1）氨遇挥发性酸（如盐酸、硝酸）产生白烟，遇难挥发性酸（如H2SO4、H3PO4）无白烟。

（2）氨气的检验：

用湿润的红色石蕊试纸检验变蓝色，或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近气体有白烟。

2．氨水的性质

（1）氨气溶于水，大部分和水反应生成NH3·H2O。

NH3·H2O很不稳定，受热易分解为氨气和水，反应的化学方程式是NH3·H2O

NH3↑＋H2O。

（2）氨气水具有弱碱性，电离方程式是NH3·H2ONH

＋OH－，能使酚酞溶液变红色（或使湿润的红色石蕊试纸变蓝色），能与氯化铝溶液反应，离子方程式是Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH

。

[提醒]　

（1）氨水中氮元素的存在形式有NH3·H2O、NH3、NH

，但计算氨水浓度时，把溶质看成NH3。

（2）氨水密度小于1g·cm－3，且溶质的质量分数越大，溶液的密度越小。

1．下列关于氨的叙述中，错误的是（　　）

A．氨易液化，常用作制冷剂

B．氨易溶于水，因此可用来做喷泉实验

C．氨极易溶于水，因此氨水比较稳定（不容易分解）

D．氨溶于水显弱碱性，因此可使酚酞溶液变为红色

答案　C

解析　氨易液化，常用作制冷剂，A项正确；极易溶于水的气体（如NH3、HCl等）可用来做喷泉实验，B项正确；氨水不稳定，受热发生分解反应（NH3·H2O

NH3↑＋H2O），放出氨气，C项错误；氨水显弱碱性，可使酚酞溶液显红色，D项正确。

2．在1L1mol·L－1的氨水中（　　）

A．含有1molNH3分子

B．含有NH3和NH

的物质的量之和为1mol

C．含NH3·H2O1mol

D．含NH3、NH3·H2O、NH

的物质的量之和为1mol

答案　D

解析　NH3溶于水后，溶液的体积为1L，此氨水的浓度为1mol·L－1，氨溶于水后大部分转变为NH3·H2O，NH3·H2O又有一小部分电离成NH

和OH－，相关的反应是NH3＋H2ONH3·H2ONH

＋OH－，根据氮原子守恒可得出正确答案。

二　铵盐的性质与氨的实验室制取

1．农业上常用的铵态氮肥，如NH4HCO3、（NH4）2SO4、NH4NO3等都属于铵盐，它们都易溶于水。

其化学性质是

（1）铵盐受热易分解

NH4Cl受热分解的化学方程式：

NH4Cl

NH3↑＋HCl↑。

NH4HCO3受热分解的化学方程式：

NH4HCO3

NH3↑＋H2O＋CO2↑。

（2）铵盐与碱反应

NH4Cl与NaOH反应的化学方程式：

NH4Cl＋NaOH

NaCl＋NH3↑＋H2O。

提醒：

在使用铵态氮肥时应避免与碱性肥料混合使用。

2．氨的实验室制法

答案　①向下排空气法　②防止NH3与空气对流，提高NH3的纯度和收集速度，浸湿后可吸收多余的氨气，防止污染空气　③2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

归纳总结

1．铵盐受热都易分解，但不一定分解都产生NH3，如NH4NO3受热分解：

2NH4NO3

2N2↑＋O2↑＋4H2O。

2．铵盐受热易分解，因此应保存在阴凉处。

3．铵盐的检验方法

取少许样品与浓NaOH溶液混合于试管中共热，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

。

4．实验室制取NH3

（1）试剂选择：

铵盐一般用NH4Cl，碱一般用Ca（OH）2。

①不能用NH4NO3和NH4HCO3代替NH4Cl，前者受热可能发生爆炸性的分解反应，后者分解生成CO2，而使制取的NH3不纯。

②Ca（OH）2不宜用NaOH代替。

原因有：

NaOH具有吸湿性，易结块，不利于生产NH3；NaOH在高温下能腐蚀试管。

（2）干燥剂选择，不宜选用H2SO4、P2O5、CaCl2等，原因是它们均与NH3发生反应。

如CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3。

通常选用碱石灰作干燥剂。

（3）制气装置的选择，属固＋固

气体，与制O2相同。

（4）多余NH3的吸收方法的选择

氨气极易溶于水，用水吸收时需考虑防止倒吸。

常采用的吸收装置如下图所示。

（5）实验室快速制取氨气的方法：

用浓氨水和固体NaOH反应或直接加热浓氨水。

（6）检验NH3收集满的方法：

可用湿润的红色石蕊试纸或浓盐酸来检验产生的氨气。

3．下列说法中正确的是（　　）

A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3

B．所有铵盐都易溶于水，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

答案　C

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NH4NO3）；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。

4．某兴趣小组探究NH3的有关性质。

（1）写出实验室制取氨气的化学方程式_____________________________________。

（2）要得到干燥的氨气可选用________作干燥剂。

A．碱石灰B．浓硫酸

C．浓硝酸D．氢氧化钠溶液

（3）下图是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是________。

（4）已知NH3极易溶于水，而难溶于有机溶剂CCl4（已知CCl4的密度大于水的密度），下列装置不适宜做NH3气体尾气吸收装置的是________。

答案　

（1）2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

（2）A　（3）AC　（4）C

解析　（3）A选项中氯化铵固体受热分解产生氨气和氯化氢气体，但两者遇冷会重新凝结并生成氯化铵，且该过程中还可能出现堵塞导管的现象。

C选项中的试管口未向下倾斜，反应产生的水倒流到试管底部会导致试管炸裂。

因此，A、C选项的装置是错误的。

B选项中由于氧化钙能吸收水分，并与水反应放出大量的热，可使氨气逸出。

D选项中加热浓氨水可制取氨气。

因此，B、D两选项的装置可用来制取氨气。

（4）NH3极易溶于水，用C装置吸收NH3会引起倒吸。

1．有关氨气的实验较多，下面对这些实验原理的分析中，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气与氯化氢的反应实验

C．NH3·H2O不稳定，实验室可用NH4Cl和石灰水制取氨气

D．NH3液化时放出大量的热，因而不能用氨作制冷剂

答案　A

解析　NH3与HCl反应为非氧化还原反应，B项错误；因NH3易溶于水，实验室制NH3用NH4Cl固体和熟石灰加热，C项错误；液氨汽化时吸收大量热，可用液氨作制冷剂，D项错误。

2．下列方法中，不能用于实验室制取氨气的是（　　）

A．将烧瓶中的浓氨水加热

B．将分液漏斗中的浓氨水滴入装有生石灰的烧瓶中

C．在试管中将熟石灰和氯化铵混合后加热

D．加热试管中的氯化铵固体

答案　D

解析　加热试管中的NH4Cl固体，生成的HCl和NH3在试管口又反应生成NH4Cl固体。

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气：

NH

＋OH－

NH3↑＋H2O

B．NaOH浓溶液与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：

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓

答案　C

解析　NH4Cl和Ca（OH）2固体加热，不是溶液中进行的反应，不存在离子浓度的变化，不属于离子反应，A项不正确；NaOH浓溶液和NH4Cl溶液混合加热放出NH3，不能写成NH3·H2O，B项不正确；氨水与酸或盐反应，实质是NH3·H2O电离出的OH－参与反应，NH3·H2O为弱碱应写成分子形式，故C项正确，D项不正确。

4．下列说法不正确的是（　　）

A．凡是铵盐均能与苛性钠共热产生氨气

B．碳酸氢铵受热分解产生的气体用碱石灰干燥后可得到纯净的氨气

C．氨气溶于水后，在水溶液中主要以铵根离子形式存在

D．在一定条件下氨可以分解生成氮气和氢气

答案　C

解析　与苛性钠共热产生氨气是铵盐的共性，故A项正确。

碳酸氢铵受热分解：

NH4HCO3

NH3↑＋H2O＋CO2↑，用碱石灰可吸收其中的CO2和H2O，从而得到纯净的氨气，故B项正确。

合成氨反应是一个可逆反应，因此在一定条件下氨可以分解生成氮气和氢气，故D项正确。

NH3＋H2ONH3·H2ONH

＋OH－，氨气溶于水生成一水合氨，一水合氨能微弱电离，氨水中主要存在一水合氨分子和部分氨分子，也有少量铵根离子存在，故C项错误。

5．下列氮肥中，不含铵根离子的是（　　）

A．碳铵B．硫铵

C．硝酸钾D．氨水

答案　C

解析　碳铵为NH4HCO3，硫铵为硫酸铵又称为“肥田粉”，它们都属于铵盐，含铵根离子；氨水中也含铵根离子，硝酸钾中不含铵根离子。

6．甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品（碱石灰为氢氧化钠和生石灰的混合物）制取氨气。

请你参与探究，并回答下列问题：

（1）制取氨气的化学方程式为______________________________________________。

（2）三位同学都用向下排空气法收集氨气，其原因是___________________________

________________________________________________________________________。

（3）三位同学用上述装置制取氨气时，其中有一位同学没有收集到氨气（实验操作都正确），你认为没有收集到氨气的同学是________（填“甲”“乙”或“丙”）。

（4）检验氨气是否收集满的方法是（简述操作方法、现象和结论）________________________。

（5）三位同学都认为，采用上述各自的装置，还可用于加热碳酸氢铵固体的方法来制取纯净的氨气，你认为哪位同学能够达到实验目的________（填“甲”“乙”或“丙”）；他们还认为，装置中的NH4HCO3固体可用NH4Cl固体代替，你认为________（填“能”或“不能”）。

答案　

（1）2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

（2）氨气的密度比空气小，氨气极易溶于水

（3）乙

（4）用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试纸变蓝，则氨气已满（或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，如果产生白烟，则氨气已满）

（5）丙　不能

解析　

（1）实验室用氢氧化钙和氯化铵在加热条件下制备氨气，反应方程式为2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

（2）氨气易溶于水，不能用排水法收集，氨气密度比空气小，应用向下排空气法收集。

（3）氨气为碱性气体，通过盛有浓硫酸的洗气瓶时，与硫酸反应而被吸收，故答案为乙。

（4）氨气为碱性气体，与水反应生成NH3·H2O，电离出OH－，溶液呈碱性，检验时可用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口，如果试纸变蓝，则氨气已满，或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，如果产生白烟，则氨气已满。

（5）碳酸氢铵加热分解生成氨气、二氧化碳和水，其中可用碱石灰吸收二氧化碳和水，只有丙能做到，氯化铵加热分解生成氨气和氯化氢，在温度较低时又重新生成氯化铵，不能只用氯化铵制备氨气。

课时作业

[经典基础题]

1．某同学在实验室中发现了一瓶无色而有刺激性气味的气体，根据气味判断可能是氨气，但不能确定是氨气。

下列提供的方法中，能帮他检验该气体是否为氨气的是（　　）

A．将湿润的红色石蕊试纸放在打开的瓶口

B．将湿润的蓝色石蕊试纸放在打开的瓶口

C．用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近打开的瓶口

D．将干燥的红色石蕊试纸放在打开的瓶口

答案　A

2．关于氨的喷泉实验形成的原理解释正确的是（　　）

A．氨水呈碱性

B．氨气极易溶于水，烧瓶内外形成压强差

C．氨气易液化

D．NH3溶于水后形成的溶液易挥发

答案　B

解析　氨之所以能做成喷泉实验，是由于胶头滴管挤入的少量水可使烧瓶内的氨气迅速溶解，烧瓶内外形成了压强差。

3．下列反应中，说明氨气有还原性和碱性的是（　　）

A．2NH3＋3CuO===3Cu＋N2＋3H2O

B．8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2

C．4NH3＋6NO

5N2＋6H2O

D．NH3＋HCl===NH4Cl

答案　B

解析　NH3表现碱性时，NH3→铵盐，NH3表现还原性时，

H3→含N物质，N的价态高于－3价。

A项，NH3→N2，N元素化合价升高，无铵盐生成，NH3只表现还原性；B项，2NH3→N2,6NH3→6NH4Cl，NH3表现还原性和碱性；C项，4NH3→2N2，无铵盐生成，NH3只表现还原性；D项，NH3→NH4Cl，N元素化合价不变，生成铵盐，NH3只表现碱性。

4.下列几种气体（括号内为溶剂或反应物溶液）按如右图所示装置进行实验，不能看到喷泉现象的是（　　）

A．HCl（H2O）

B．CO2（H2O）

C．SO2（NaOH溶液）

D．NH3（KCl溶液）

答案　B

5．相同状况下，在体积相同的三个烧瓶中分别盛有NH3、HCl和NO2气体，并分别倒立在水槽中，充分溶解后烧瓶内三种溶液物质的量浓度之比为（设烧瓶内液体未扩散到水槽中）（　　）

A．1∶1∶1B．2∶2∶3

C．3∶3∶2D．2∶2∶1

答案　A

解析　设标准状况下三个烧瓶的体积均为VL，

NH3：

V（溶液）＝VL，n（NH3）＝

，

故c（NH3）＝

mol·L－1；

HCl：

同NH3，c（HCl）＝

mol·L－1，

NO2：

V（溶液）＝

VL，n（HNO3）＝

×

mol，

故c（HNO3）＝

mol·L－1，故选A。

6．下列属于铵盐的共同性质的是（　　）

A．都是晶体，都易溶于水

B．铵盐受热均可分解生成NH3

C．铵盐都能与碱反应，不能与酸反应

D．所有铵盐中，氮元素化合价都是－3价

答案　A

解析　铵盐都是白色或无色晶体，都易溶于水；有的铵盐受热分解不一定生成NH3，如NH4NO3；铵盐都能与碱反应生成NH3，有些铵盐也能与酸反应，如NH4HCO3；铵盐中，N元素化合价不一定都是－3价，如NH4NO3中NO

中的N元素是＋5价。

7．为检验一种氮肥的成分，某学习小组的同学进行了以下实验：

①加热氮肥样品生成两种气体，其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。

②取少量该氮肥样品溶于水，并加入少量BaCl2溶液，没有明显变化。

由此可知该氮肥的主要成分是（　　）

A．NH4HCO3B．NH4Cl

C．（NH4）2CO3D．NH4NO3

答案　A

解析　能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体是氨气，能使澄清石灰水变浑浊的气体是CO2或SO2；样品溶液加入少量BaCl2溶液，没有明显变化，说明不含SO

或CO

，则该样品为NH4HCO3或NH4HSO3。

结合选项可知为NH4HCO3。

8．实验室可以按如图所示的装置干燥、贮存气体M，多余的气体可用水吸收，则M是（　　）

A．氨气B．一氧化碳

C．二氧化氮D．氯化氢

答案　A

9．在如下图所示装置中，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，最终几乎充满烧瓶。

则a和b分别是表中的（　　）

a（干燥气体）

b（液体）

A

NO2

H2O

B

NO

4mol·L－1NaOH溶液

C

Cl2

饱和NaCl溶液

D

NH3

1mol·L－1盐酸

答案　D

解析　A项能形成喷泉，但最终溶液只能充满烧瓶的2/3，不符合题意；B、C项不能形成喷泉；D项能形成喷泉，且溶液最终几乎充满烧瓶。

10．下列装置不能达到实验目的的是（　　）

答案　A

解析　A项收集NH3装置试管口无棉花，错误；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，正确；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，可说明装置气密性良好，反之，气密性不好，正确；D项，收集比空气密度小的气体NH3，应该短管进气长管出气，正确。

[能力提升题]

11．实验室采用下列方法制取NH3：

①固体Ca（OH）2与NH4Cl共热。

②NH4HCO3固体中加NaOH固体（过量），常温下即能产生NH3；装置如图甲。

③NaOH固体中加入浓氨水。

④NH4Cl浓溶液中加生石灰。

请回答下列问题：

（1）写出方法②制取氨气的化学方程式________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）说明方法③制取氨气的原理：

____________________________________________

________________________________________________________________________，

为什么此法不用加热？

_____________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）请从下面的仪器中选择方法④制取氨气的发生装置________（写序号，要求使用仪器最少、合理）。

写出用NH4Cl浓溶液与生石灰反应制取氨气的理由：

________________________________________________________________________。

（4）某同学设计了如图装置收集氨气，下列说法不正确的是________。

A．收集氨气的原理是向下排空气法

B．干燥管的作用是防止倒吸

C．当烧杯中的水变红时证明氨气已收集满

D．该装置会形成红色喷泉

答案　

（1）NH4HCO3＋2NaOH===Na2CO3＋NH3↑＋2H2O

（2）浓氨水具有挥发性　加入NaOH固体，吸水放热，使氨气溶解度减小，且NH3·H2O受热易分解，放出氨气

（3）D　CaO＋H2O===Ca（OH）2，消耗水并放热。

Ca（OH）2和NH4Cl受热发生反应：

Ca（OH）2＋2NH4Cl

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O　（4）D

12．已知氨可以与热的氧化铜反应得到N2和金属铜，用如图中的装置可以实现该反应。

回答下列问题：

（1）A中加入的物质是________________。

发生反应的化学方程式是___________________。

（2）B中加入的物质是____________，其作用是_________________________________

________________________________________________________________________。

（3）实验时在C中观察到的现象是____________________________________________

________________________________________________________________________，

发生反应的化学方程式是__________________________________________________

________________________________________________________________________。

（4）实验时在D中观察到的现象是________________，D中收集到的物质是____________，检验该物质的方法和现象是___________________________________________________。

答案　

（1）固体NH4Cl和Ca（OH）2

2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O（其他合理答案也可）

（2）碱石灰　除去NH3中的水蒸气

（3）黑色粉末变为红色且右管口有水珠出现　2NH3＋3CuO

N2＋3Cu＋3H2O

（4）出现无色液体　氨水　用湿润的红色石蕊试纸，若变蓝则说明有NH3存在（也可以用蘸有浓盐酸的玻璃棒放在容器口，若有白烟出现，也说明有NH3存在）；用无水CuSO4，若变蓝，则说明有水存在

解析　

（1）由题中信息知A装置为制取NH3；用无水CuSO4，若变蓝则说明有水存在的装置，故A中加入的物质是NH4Cl和Ca（OH）2固体，发生反应的化学方程式是2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

（2）B装置的作用是干燥NH3，所用药品为碱石灰。

（3）装置C中发生反应为2NH3＋3CuO

N2＋3Cu＋3H2O，观察到的现象是黑色固体粉末逐渐变红且右管口有水珠出现。

（4）D中冰水的作用是冷却，得到无色溶液氨水。

若检验NH3，用湿润的红色石蕊试纸，若变蓝则说明有NH3存在；也可以用蘸有浓盐酸的玻璃棒放在容器口，若有白烟出现，也说明有NH3存在。

若检验H2O的存在，则用无水CuSO4，若变蓝则说明有水存在。

13．如下图所示：

图中每一方格表示有关的一种反应物或生成物，其中A、C为无色气体，请填写下列空白：

（1）物质X可以是______________，C是____________________________________，

F