人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物优质学案
展开【教材梳理】
一、氨
1.物理性质
2.化学性质
(1)实验探究
(2)NH3的化学性质
(3)NH3·H2O的化学性质
二、铵盐
1.用途和物理性质
(1)用途:农业上常用作化肥,如硫酸铵、碳酸氢铵、硝酸铵等。
(2)物理性质
2.化学性质
并不是所有的铵盐受热分解都产生氨,如硝酸铵。
3.实验探究
三、氨的实验室制法
【自主检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)氨水能导电,故NH3是电解质。( )
(2)液氨和氨水是同一种物质。( )
(3)NH3中氮元素显-3价,处于最低价态,具有还原性,在一定条件下可被O2氧化。( )
(4)可用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验集气瓶中NH3的存在。( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)√
2.下列有关氨的性质的叙述中,正确的是( )
A.氨的催化氧化直接生成NO2
B.氨极易溶于水,所得溶液显碱性
C.氨和酸相遇都能产生白烟
D.在反应NH3+H+===NHeq \\al(+,4)中,氨失去电子被氧化
解析:选B。氨在加热和催化剂存在下与O2反应直接生成NO,A项不正确;氨溶于水时,会与水结合成一水合氨,一水合氨中有一小部分电离形成NHeq \\al(+,4)和OH-:NH3+H2ONH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-,B项正确;氨只有与挥发性酸相遇时才能产生白烟,C项不正确;NH3和H+的反应为非氧化还原反应,D项不正确。
3.将湿润的红色石蕊试纸放在进行下列实验的试管口,试纸不变蓝色的是( )
A.加热浓氨水
B.加热NH4HCO3固体
C.加热NH4Cl和Ca(OH)2的混合物
D.加热NH4Cl晶体
解析:选D。 A、B、C中均有NH3生成,D中NH4Cl晶体加热分解生成的NH3和HCl气体在试管口又凝结为NH4Cl晶体。
学习任务1 喷泉实验
1.喷泉实验的装置和实验成功的关键
(1)实验装置——以氨的喷泉实验为例
(2)实验成功的关键——“三要”
①装置气密性——要好。
②烧瓶和气体——要干。
③烧瓶内的氨——要满。
2.使容器内外产生较大压强差的两种方法
3.常见喷泉实验的组合
喷泉是一种常见的现象,其产生的原因是存在压强差。
(1)图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。下列组合中不可能形成喷泉的是________。
A.SO2和H2O B.CO2和NaOH溶液
C.NH3和H2O D.NO和H2O
(2)比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图Ⅰ是________(填“增大”或“减小”,下同)上部烧瓶内气体压强;图Ⅱ是________下部锥形瓶内气体压强。城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述______(填“图Ⅰ”或“图Ⅱ”)中装置的原理相似。
(3)某学生积极思考喷泉原理的应用,设计了如图Ⅲ所示的装置。
①如果关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管。则可能出现的现象为___________________________________________________________________;
②在①操作的基础上,打开活塞c,产生的现象是___________________。
[解析] (1)SO2和NH3均易溶于H2O,CO2能与NaOH溶液发生反应,三者均能产生足够大的压强差,形成喷泉;只有D项NO不溶于水,不能产生足够大的压强差,不可能形成喷泉。
(2)对形成喷泉的可能原因进行归纳和总结:图Ⅰ是因为烧瓶内气体压强突然减小而产生压强差,形成喷泉;图Ⅱ则是因为下部锥形瓶内的气体压强增大而产生压强差,形成喷泉。现实生活中的人造喷泉及火山爆发的原理与图Ⅱ中装置的原理相似。
(3)图Ⅲ装置中如果关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管,氨极易溶于水,右边烧瓶内气体压强减小,左边烧瓶内的HCl进入右边烧瓶,发生反应NH3+HCl===NH4Cl,在烧瓶中产生大量的白烟;左、右两烧瓶压强均急剧减小,此时打开活塞c,则两烧瓶中同时产生喷泉。
[答案] (1)D
(2)减小 增大 图Ⅱ
(3)①盛有NH3 的烧瓶中产生大量的白烟 ②两烧瓶中同时产生喷泉
1.利用如图所示装置,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与NaOH溶液
C.CaCO3与稀硫酸
D.NH4HCO3与稀盐酸
解析:选D。根据题意,只要能在锥形瓶内反应产生气体,使其压强大于圆底烧瓶内压强即可,故应选NH4HCO3与稀盐酸。A项中两物质不反应,B项中反应不生成气体,C项生成的CaSO4附着在CaCO3的表面会阻止反应的进行。
2.(2020·岳阳高一检测)物质A是一种白色晶体,它与浓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。按如图所示组装好仪器,打开止水夹,挤压胶头滴管时,可以得到蓝色喷泉。向放出气体B的溶液中加入稀硝酸酸化,再加入硝酸银溶液,产生白色沉淀。
(1)A的化学式是________。
(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)溶液显蓝色的原因是__________________________(用化学用语表示)。
(4)取实验后烧瓶中的溶液加热,观察到的现象是_____________________。
解析:(1)由溶液变蓝可知,溶液显碱性,无色气体B为NH3,由白色沉淀可知,A中含有Cl-,所以物质A为NH4Cl。(2)NH3为碱性气体,只能用碱石灰或生石灰、KOH固体等不与氨反应的干燥剂干燥。氨的密度比空气的小,且极易溶于水,应用向下排空气法收集。(3)氨水中NH3·H2O电离得到NHeq \\al(+,4)、OH-,故溶液显碱性,能使紫色石蕊溶液变蓝。(4)NH3·H2O不稳定,在加热条件下分解生成氨和水,碱性逐渐减弱,溶液由蓝色又变为紫色。
答案:(1)NH4Cl
(2)碱石灰(或生石灰或KOH固体) 向下排空气法
(3)NH3·H2ONHeq \\al(+,4)+OH-
(4)有刺激性气味的气体产生,溶液由蓝色又变为紫色
学习任务2 氨的实验室制法和NHeq \\al(+,4)的检验
1.氨的实验室制法
(1)反应原理
2NH4Cl+Ca(OH)2eq \(=====,\s\up9(△))2NH3↑+CaCl2+2H2O
(2)实验装置
(3)各部分装置的选择依据
(1)收集装置和发生装置的试管和导管必须是干燥的。
(2)发生装置的试管口略向下倾斜。
(3)由于氨的密度比空气的小,因此收集氨时,导管应伸入试管的底部。
(4)棉花团上蘸有稀硫酸,既能防止空气对流又能防止氨逸出污染空气。
(5)干燥NH3不能用P2O5、浓硫酸等酸性干燥剂,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2能与NH3反应生成 CaCl2·8NH3。
2.实验室制取氨的其他简易方法
3.NHeq \\al(+,4)的检验
(1)原理
(2)方法
(教材改编题)某学习兴趣小组探究氨的制取实验:
(1)甲同学拟用下列实验方法制取氨,其中合理的是________(填字母)。
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取气体的装置制取氨,适宜的装置是________(填字母)。
(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________(填序号)。
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ⑤是否与氧气反应
(4)下图是甲同学设计收集氨的几种装置,其中可行的是____________(填字母),集气的原理是________________________________________。
[解析] (1)加热氯化铵固体产生氯化氢和氨,二者在试管口遇冷又转化为氯化铵固体,不能制取氨;用浓氨水与氢氧化钠固体混合制取氨时,将浓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。(2)将浓氨水滴入氢氧化钠固体中制氨用C装置。(3)收集气体可采用排空气法(密度与空气差别较大、不能与氧气反应等),也可采用排水法(不易溶于水),与其他性质无关。(4)氨极易溶于水,故采用向下排空气法收集。
[答案] (1)B
(2)C
(3)②④
(4)d 氨的密度小于空气,采用短管进气,长管出气,即可收集氨
1. (2020·渭南中学月考)下列说法正确的是( )
A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3
B.检验铵盐中含有NHeq \\al(+,4)的操作是取少量该盐放入试管中,加入氢氧化钠溶液,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时,反应的离子方程式为NHeq \\al(+,4)+OH-eq \(=====,\s\up9(△))NH3↑+H2O
D.分离NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法
解析:选C。有的铵盐分解产生氨,有的铵盐分解不产生氨,如硝酸铵分解(较高温度)不生成氨,A项错误;NHeq \\al(+,4)的检验:取少量某盐放入试管中,加入氢氧化钠溶液并加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,若试纸变蓝,则说明样品中含有NHeq \\al(+,4),B项错误;NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时,发生反应产生氨和水,离子方程式为NHeq \\al(+,4)+OH-eq \(=====,\s\up9(△))NH3↑+H2O,C项正确;氯化铵受热分解为氨和氯化氢,氯化钠受热不分解,分离NH4Cl和NaCl 的固体混合物可用加热法,但不是升华法,D项错误。
2.(2020·菏泽高一检测)实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示:
(1)实验室用装置B制取氨,通常使用的药品是_________________。
(2)某研究性学习小组对实验室制取NH3进行了如下设计:
①甲同学拟用浓氨水和NaOH固体制取NH3,并用装置C作为NH3的发生装置。NaOH固体的作用为_________________________________;
②乙同学建议,将装置B的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨,并确保不污染环境,请在图D的方框内画出其气体收集装置和尾气吸收装置,标出所用的试剂(自选)名称。若用排液集气法收集NH3,可选用的试剂是__________(填字母)。
A.H2O B.浓硫酸
C.CCl4 D.饱和食盐水
解析:(1)根据装置B的特点,需要加热固体来制取氨,则可选用NH4Cl和Ca(OH)2固体。(2)①加入NaOH固体使浓氨水中c(OH-)增大,且NaOH固体溶解放热,降低了NH3的溶解度,促进NH3逸出;②氨的密度比空气的小,所以应该用向下排空气法收集,故瓶口向上来收集时气体应短进长出,还应注意尾气吸收;氨极易溶于水、能与浓硫酸反应,故用排液法收集氨只能选择CCl4。
答案:(1)NH4Cl和Ca(OH)2固体
(2)①使浓氨水中c(OH-)增大,且NaOH固体溶解放热,使NH3的溶解度降低,促进NH3逸出
② C
1.下列关于氨的说法中正确的是( )
A.氨可以用浓硫酸干燥
B.氨溶于水显弱碱性,因此氨可使湿润的酚酞试纸变蓝
C.氨本身没有毒,故发生液氨大量泄漏时,人们可不必采取任何防范措施
D.吸收NH3可用如图所示的装置防止倒吸
解析:选D。氨属于碱性气体,不能用酸性干燥剂干燥;湿润的酚酞试纸遇氨会变红;虽然氨并不能称为有毒气体,但由于氨的溶解度极高,且极易挥发,所以会被吸附在人的皮肤黏膜和眼黏膜上,从而产生刺激和炎症,故发生液氨大量泄漏时,人们必须采取一定的防范措施,故A、B、C项错误。四氯化碳是一种油状液体,氨不能溶于其中,图中装置可防倒吸,故D项正确。
2.为了检验某固体物质中是否含有NHeq \\al(+,4),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.①⑤ B.④⑤
C.①③ D.①④⑤
解析:选B。检验物质中是否含有NHeq \\al(+,4),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④⑤一定用不到。
3.下列装置用于实验室制氨或验证氨的化学性质,其中能达到实验目的的是( )
A.用装置甲制取氨
B.用装置乙除去氨中的水蒸气
C.用装置丙验证氨具有还原性
D.用装置丁吸收尾气
解析:选C。实验室采用装置甲制取氨时,分液漏斗中应盛装浓氨水,圆底烧瓶中应盛放氢氧化钠固体或生石灰,图示药品使用不正确,不能用来制取氨,A错误;氨与浓硫酸反应生成盐,不能用浓硫酸干燥氨,B错误;丙装置中发生反应:2NH3+3CuOeq \(=====,\s\up9(△))N2+3Cu+3H2O,可以验证氨具有还原性,C正确;氨与水直接接触,不能起到防倒吸的作用,D错误。
4.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( )
解析:选D。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导致烧瓶中气压急剧下降,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。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;二氧化碳在饱和NaHCO3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;氨极易溶于水,D项符合题意。
5. (2020·临沂高一测试)如图,利用培养皿探究氨的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水,立即用表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是 ( )
解析:选D。干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的红色石蕊试纸变蓝,是因为NH3与H2O发生反应生成了弱碱NH3·H2O,NH3的水溶液呈碱性,而NH3不是碱,A项错误;NH3与浓硫酸能发生反应,其化学方程式为2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4,但浓硫酸不挥发,故其附近无明显现象,B项错误;该溶液可能为MgCl2或AlCl3溶液,不可能是BaCl2溶液,C项错误;浓盐酸易挥发,挥发出的HCl气体遇NH3会反应生成白烟,该白烟是NH4Cl晶体,D项正确。
6.(2020·湖北沙市中学月考)依据如图中氮及其化合物的转化关系,回答下列问题:
(1)实验室常用NH4Cl 与Ca(OH)2制取氨,该反应的化学方程式为______________________________________________________________。
(2)工业上以NH3、空气、水为原料生产硝酸的工艺流程如下所示:
NH3eq \(――→,\s\up9(O2),\s\d9(催化剂,△))NOeq \(――→,\s\up9(O2))NO2eq \(――→,\s\up9(H2O))HNO3
写出NH3→NO的化学方程式:_____________________________________。
(3)氮及其化合物的转化关系图中X的化学式为__________,将X转化为HNO3属于________(填“氧化还原”或“非氧化还原”)反应。
(4)若要实现NH3→N2,从原理上看,下列试剂可行的是________(填字母)。
A.O2 B.Na
C.NH4Cl D.NO2
解析:(1)实验室常用NH4Cl与Ca(OH)2制取氨,生成氯化钙、氨和水,化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2eq \(=====,\s\up9(△))CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)氨的催化氧化反应为4NH3+5O2eq \(=====,\s\up9(催化剂),\s\d9(△))4NO+6H2O。 (3)由题图分析可知,X中氮元素的化合价与硝酸中的相同,均为+5价,物质类别为氧化物,则X的化学式为N2O5,从物质性质上看,X属于酸性氧化物,能发生反应N2O5+H2O ===2HNO3,因此将X转化为HNO3的反应属于非氧化还原反应。(4)若要实现NH3→N2,从原理上看,具有氧化性的试剂可行。O2具有氧化性,故A正确;Na只具有还原性,故B错误;NH4Cl与氨不反应,故C错误;NO2具有氧化性,故D正确。
答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)2eq \(=====,\s\up9(△))2NH3↑+CaCl2+2H2O
(2)4NH3+5O2eq \(=====,\s\up9(催化剂),\s\d9(△))4NO+6H2O
(3)N2O5 非氧化还原
(4)AD
[合格考检测]
1.下列关于氨的叙述中,不正确的是( )
A.液氨汽化吸收大量的热,因此可用作制冷剂
B.氨极易溶于水,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.氨溶于水所得溶液呈碱性,因此可使酚酞溶液变为红色
解析:选C。氨水不稳定,受热易分解。
2.1 L 0.1 ml·L-1的氨水中所含微粒的物质的量为( )
A.0.1 ml NH3
B.0.1 ml NH3·H2O
C.NH3和NH3·H2O共0.1 ml
D.NH3、NH3·H2O和NHeq \\al(+,4)共0.1 ml
解析:选D。根据氮原子守恒很容易得出:n(NH3)+n(NH3·H2O)+n(NHeq \\al(+,4))=0.1 ml。
3.已知X、Y、Z、W(含同一种元素)有如下所示转化关系,且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐,则X可能是( )
Xeq \(――→,\s\up9(O2))Yeq \(――→,\s\up9(O2))Zeq \(――→,\s\up9(H2O))W
A.N2 B.NO2
C.NH3 D.NO
解析:选C。能发生连续氧化的物质,中学阶段学习的有C、S、H2S、Na、N2、NH3。但符合X与W反应生成盐的只有NH3。转化关系为NH3eq \(――→,\s\up9(O2))NOeq \(――→,\s\up9(O2))NO2eq \(――→,\s\up9(H2O))HNO3。
4.(2020·广西南宁月考)下列关于铵盐的叙述正确的是( )
①所有铵盐中,氮元素化合价都是-3价
②绝大多数铵盐都易溶于水
③铵态氮肥不宜与碱性肥料混合施用
④铵盐都是由离子构成的化合物
⑤铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
A.①③④ B.②③④
C.①②③④ D.①②③④⑤
解析:选B。①硝酸铵中氮元素既有-3价又有+5价,错误;②绝大多数铵盐都易溶于水,正确;③铵态氮肥中含有NHeq \\al(+,4),能与OH-结合形成NH3·H2O,NH3·H2O受热分解产生氨并逸出,使铵态氮肥的肥效降低,因此不宜与碱性肥料混合施用,正确;④铵盐都是由铵根离子与酸根离子构成的,属于离子化合物,正确;⑤弱酸的铵盐(如碳酸铵等)能与酸反应,错误。
5.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取氨:NHeq \\al(+,4)+OH-eq \(=====,\s\up9(△))NH3↑+H2O
B.NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热:NHeq \\al(+,4)+OH-eq \(=====,\s\up9(△))NH3·H2O
C.氨水中加盐酸:NH3·H2O+H+===NHeq \\al(+,4)+H2O
D.氨水中加入氯化铁溶液:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
解析:选C。NH4Cl和Ca(OH)2固体加热制取氨,不是在溶液中进行的反应,不属于离子反应,A项不正确;NaOH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为弱碱应写分子式,C项正确,D项不正确。
6.实验室里可按如图所示的装置来干燥、收集气体R,多余的气体R可用水吸收,则气体R可能是( )
A.HCl B.Cl2
C.CO D.NH3
解析:选D。从储气瓶导管长短及用水吸收R的防倒吸装置,可看出R应是一种密度比空气的小、极易溶于水的气体,故D选项符合题意。
7.(2020·常德第一中学检测)下列反应中,氨既表现还原性,又表现碱性的是( )
A.2NH3+3CuOeq \(=====,\s\up9(△))3Cu+N2+3H2O
B.4NH3+5O2eq \(=====,\s\up9(Pt),\s\d9(△))4NO+6H2O
C.8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl
D.2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
解析:选C。A、B项,氮元素的化合价升高,氨只表现还原性;C项,可看作两个反应:2NH3+3Cl2===N2+6HCl,NH3+HCl===NH4Cl,氨既表现还原性,又表现碱性;D项,氨只表现碱性。
8.(2020·寿光现代中学检测)试管中盛有少量白色固体,可能是铵盐,检验的方法是( )
A.加水,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,滴入酚酞溶液
D.加氢氧化钠溶液,加热,滴入石蕊溶液
解析:选B。铵盐和水混合不会产生氨,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口无任何变化,不能检验,故A错误;加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口,试纸会变蓝,证明产生的气体是氨,则该固体是铵盐,故B正确;氢氧化钠溶液呈碱性,能使酚酞溶液变红或使石蕊溶液变蓝,不能检验,故C、D错误。
9. 把a L含(NH4)2SO4和NH4NO3的混合溶液分为两等份,一份加入b ml烧碱加热,恰好使NHeq \\al(+,4)全部转化为NH3逸出;另一份与含c ml BaCl2的溶液恰好反应。则原溶液中NOeq \\al(-,3)的物质的量浓度是( )
A.eq \f(2b-4c,a) ml·L-1 B.eq \f(b-2c,a) ml·L-1
C.eq \f(2b-c,a) ml·L-1 D.eq \f(b-4c,a) ml·L-1
解析:选A。 a L混合溶液分为两等份,每份的体积为a/2 L,一份加入b ml烧碱加热,恰好使NHeq \\al(+,4)全部转化为氨逸出,反应生成了硫酸钠和硝酸钠,所以钠离子的物质的量等于铵根离子的物质的量,即 n(NHeq \\al(+,4))=n(Na+)=b ml;另一份与含c ml BaCl2的溶液恰好反应,说明硫酸根离子的物质的量为c ml,硫酸铵中的铵根离子的物质的量为2c ml,所以硝酸铵中铵根离子的物质的量为(b-2c) ml,即硝酸铵的物质的量为(b-2c) ml,则硝酸铵的物质的量浓度为eq \f(b-2c,\f(a,2)) ml· L-1=eq \f(2b-4c,a) ml·L-1,故原溶液中NOeq \\al(-,3)的物质的量浓度是eq \f(2b-4c,a) ml·L-1,A正确。
10.为了在实验室制取干燥的氨,甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示三套实验装置:
(1)写出实验室制取氨的化学方程式:_____________________________。
(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的方法是____________________。
(4)上述装置中肯定收集不到氨的是________(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的是__________(填字母)。
(6)氨的催化氧化是工业制硝酸的基础反应,写出该反应的化学方程式:______________________________________________________________。
解析:(1)氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应生成氯化钙、氨和水,反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4Cleq \(=====,\s\up9(△))2NH3↑+CaCl2+2H2O。
(2)甲中没有干燥装置,得到的氨中含有水蒸气;乙中浓硫酸能与氨发生反应;丙中碱石灰与氨不反应,能够干燥氨。
(3)氨与水反应生成一水合氨,一水合氨能使红色的石蕊试纸变蓝色,可将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验氨是否已经收集满;氨和氯化氢或硝酸反应可产生白烟,所以也可用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在试管口,若产生白烟,则证明氨已经收集满。
(4)氨为碱性气体,可与浓硫酸反应,化学方程式为2NH3+H2SO4=== (NH4)2SO4(氨过量)或NH3+H2SO4===NH4HSO4(氨少量),故乙装置肯定收集不到氨。
(5)由于氨极易溶于水,所以处理氨时应防止倒吸,A中倒置的漏斗、D中的球形干燥管因容积大,可防倒吸,B中氨没有与水直接接触,可防倒吸,而C会产生倒吸。
(6)氨催化氧化可生成一氧化氮和水,该反应的化学方程式为4NH3+5O2eq \(=====,\s\up9(催化剂),\s\d9(△)) 4NO+6H2O。
答案:(1)Ca(OH)2+2NH4Cleq \(=====,\s\up9(△))2NH3↑+CaCl2+2H2O (2)丙 (3)在试管口放一块湿润的红色石蕊试纸,若试纸变蓝,则证明氨已经收集满[或用玻璃棒蘸取浓盐酸(或浓硝酸)放在试管口,若产生白烟,则证明氨已经收集满] (4)乙 2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4(或NH3+H2SO4===NH4HSO4) (5)C (6)4NH3+5O2eq \(=====,\s\up9(催化剂),\s\d9(△)) 4NO+6H2O
[等级考检测]
11.下面是实验室制取氨的装置和选用的试剂,其中错误的是( )
解析:选C。实验室用铵盐与碱加热制取氨,常用NH4Cl与Ca(OH)2反应,该反应是固体与固体的反应,因为有水生成,试管口应略向下倾斜,选项A正确、C错误。将浓氨水加入CaO中,CaO与水反应放出大量的热,使NH3·H2O分解放出氨;加热浓氨水,加快氨挥发,选项B、D正确。
12.能用如图装置进行喷泉实验的一组气体是( )
A.HCl和CO2B.NH3和CO
C.O2和CO2D.NO2和N2
解析:选A。要利用该装置进行喷泉实验,所选气体必须易溶于NaOH溶液或易与NaOH溶液反应,B项中的CO、C项中的O2、D项中的N2都不溶于NaOH溶液,也不与NaOH溶液反应。
13.已知反应:HCl+NH3===NH4Cl(固体)。如图所示,抽去装置中的玻璃片,使两种气体充分反应(整个过程中认为装置气密性良好),等温度恢复到原来温度,下列说法正确的是( )
A.反应后瓶内压强是反应前的1/10
B.装置中氢元素的总质量为0.42 g
C.生成物的分子数为0.1NA
D.反应结束后,两个集气瓶能很容易分开
解析:选B。NH3与HCl反应的化学方程式为HCl+NH3===NH4Cl(固体),二者反应生成0.1 ml氯化铵固体,剩余0.02 ml HCl。反应前两瓶内压强相同,反应后两瓶内压强仍然相同,在一定条件下物质的量与压强成正比,反应后两瓶内压强为反应前的eq \f(0.02 ml,0.12 ml+0.1 ml)=eq \f(1,11),A错误;根据质量守恒可知,装置中含有H原子的总物质的量为0.12 ml+0.1 ml×3=0.42 ml,质量为1 g/ml×0.42 ml=0.42 g,B正确;生成物为盐,不存在氯化铵分子,C错误;该反应前后气体体积减小,容器中的压强减小,反应结束后,两个集气瓶不容易分开,D错误。
14.(2020·宜昌协作体高一期末)已知A为正盐。根据下列变化进行推断,回答有关问题:
(1)推断A、B、C、D的化学式:A________;B________;C________;D________。
(2)写出下列反应的离子方程式:
反应①生成气体B______________________________________________;
反应②白色沉淀溶解____________________________________________。
解析:气体B遇HCl冒白烟,则气体B为NH3,加入氯化钡溶液后产生的白色沉淀C遇盐酸产生无色无味的气体D,D能使澄清石灰水变浑浊,则C为BaCO3,D为CO2,据此可推断无色溶液中应含有铵根离子和碳酸根离子或碳酸氢根离子,又已知A是正盐,则A为(NH4)2CO3。
(1)根据上述分析可知,A为(NH4)2CO3,B为NH3,C为BaCO3,D为CO2。
(2)反应①中生成氨的离子方程式为NHeq \\al(+,4)+OH-eq \(=====,\s\up9(△))NH3↑+H2O,反应②为碳酸钡和盐酸的反应,离子方程式为BaCO3+2H+===Ba2++CO2↑+H2O。
答案:(1)(NH4)2CO3 NH3 BaCO3 CO2
(2)NHeq \\al(+,4)+OH-eq \(=====,\s\up9(△))NH3↑+H2O
BaCO3+2H+===Ba2++CO2↑+H2O
15.(2020·西安高一检测)某课外活动小组欲利用CuO与NH3的反应探究NH3的某种性质并测定其组成,设计了如图实验装置(夹持装置未画出)进行实验。请回答下列问题:
(1)仪器a的名称为__________;仪器b中可选择的试剂为____________。
(2)实验室中,利用装置A,还可制取的无色气体是__________(填字母)。
A.Cl2 B.O2
C.CO2 D.NO2
(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色粉末,量气管中收集到无色无味的气体,上述现象证明NH3具有________性,写出相应的化学方程式:__________________________________________________________________。
(4)装置E中浓硫酸的作用是_____________________________________。
(5)读取气体体积前,应对装置F进行的操作是_____________________。
(6)实验完毕,若测得干燥管D增重m g,装置F中收集到气体的体积为n L(已折算成标准状况),则氨分子中氮、氢原子个数之比为____________(用含m、n的代数式表示)。
解析:(1)仪器a为分液漏斗;装置A是利用分液漏斗中滴入的浓氨水使b中的固体溶解放热,促进一水合氨分解生成氨,氢氧化钠固体、生石灰、碱石灰等均可。
(2)氯气为黄绿色气体,A不符合;可以利用双氧水和MnO2制备O2,B符合;可以利用稀盐酸和大理石反应制备CO2,C符合;NO2是红棕色气体,D不符合。
(3)实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色粉末,量气管中收集到无色无味的气体,说明氨和氧化铜反应生成铜、氮气和水,氨被氧化铜氧化,表现还原性,结合原子守恒配平反应的化学方程式:3CuO+2NH3eq \(=====,\s\up9(△))3Cu+3H2O+N2。
(4)依据实验目的分析,装置E中浓硫酸可吸收过量的氨,并阻止装置F中水蒸气进入装置D。
(5)读取气体体积前,应对装置F进行的操作是慢慢上下移动右边漏斗,使左右两管液面相平,保持内外压强相等再读数。
(6)干燥管D增重m g,则生成的水的物质的量为eq \f(m g,18 g·ml-1),装置F中收集到气体(N2)的体积为n L(已折算成标准状况),则N2的物质的量为eq \f(n L,22.4 L·ml-1),依据元素守恒得到氮原子和氢原子的物质的量之比为(eq \f(n L,22.4 L·ml-1)×2)∶(eq \f(m g,18 g·ml-1)×2)=9n∶11.2m,则氨分子中氮、氢原子个数之比为9n∶11.2m。
答案:(1)分液漏斗 生石灰(或氢氧化钠固体或碱石灰)
(2)BC
(3)还原 3CuO+2NH3eq \(=====,\s\up9(△))3Cu+3H2O+N2
(4)吸收未反应的氨,并阻止装置F中水蒸气进入装置D
(5)慢慢上下移动右边漏斗,使左右两管液面相平
(6)9n∶11.2m课程标准
核心素养
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氨和铵盐的主要性质。
2.能利用铵盐的性质和反应,设计氨的制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。
3.认识氨和铵盐在生产中的应用和对生态环境的影响。
1.宏观辨识与微观探析:能说明氨、铵盐的性质与应用之间的关系。
2.科学探究与创新意识:能正确选择常见的实验仪器、装置和试剂,完成氨的制备、净化、收集和检验的实验方案。
色、态
气味
密度
溶解性
特性
无色气体
有刺激性气味
比空气的小
极易溶于水,常温常压下,1体积水大约能溶解700体积氨
易液化
装置
操作
打开弹簧夹,挤压胶头滴管
将分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近
现象
烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成红色喷泉,瓶内液体呈红色
产生大量白烟
结论
氨极易溶于水,水溶液呈碱性
氨与氯化氢气体反应生成白色晶体
颜色
状态
溶解性
无色或白色
晶体
绝大多数易溶于水
装置
现象
试管中有气泡产生,试纸变蓝
结论
铵盐与强碱反应生成氨,离子方程式为NHeq \\al(+,4)+OH-eq \(=====,\s\up9(△))NH3↑+H2O
应用
(1)检验铵根离子的存在;(2)制取氨
形成原理
当气体接触外部的水或溶液时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应,从而使容器内气压迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入容器,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉
引发操作
打开止水夹,挤压胶头滴管
方法
减小内压法
增大外压法
装置
原理
减小烧瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉
增大锥形瓶内气体压强,形成压强差,产生喷泉
气体
NH3
HCl
SO2、CO2、
NO2、Cl2
NO2和O2
吸收剂
水或盐酸
水或氢氧化钠溶液
浓氢氧化钠溶液
水
装置
选择依据
发生
装置
固+固eq \(――→,\s\up9(△))气
反应原理
净化
装置
装有碱石灰的干燥管
NH3具有碱性,不与碱石灰反应
不用浓硫酸和无水氯化钙
NH3能被浓硫酸和无水氯化钙吸收
收集
装置
向下排空气法
NH3的密度比空气的小,且常温下不与空气中的成分反应
不采用排水法
NH3极易溶于水
验满
将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸变蓝色
氨水显碱性
将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口,有白烟产生
氨遇挥发性酸反应生成固体铵盐小颗粒
尾气
处理
①在试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球;
②在吸收氨时要防止倒吸,常采用的装置如下:
NH3极易溶于水,能与酸反应
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2Oeq \(=====,\s\up9(△))NH3↑+H2O
浓氨水+
固体NaOH
NaOH溶于水放热,促使氨水分解,且OH-浓度增大有利于NH3的逸出
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的逸出。(2)增加溶液中的OH-浓度,减小NH3的溶解度
选项
a(干燥气体)
b(液体)
A
NO2
水
B
CO2
饱和NaHCO3溶液
C
Cl2
饱和NaCl溶液
D
NH3
水
选项
实验现象
解释
A
干燥的红色石蕊试纸不变色,湿润的红色石蕊试纸变蓝
NH3是一种可溶性碱
B
浓硫酸附近无明显现象
NH3与浓硫酸不能发生反应
C
氯化物溶液变浑浊
该溶液可能是BaCl2溶液
D
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晶体
高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物学案设计: 这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物学案设计,共5页。学案主要包含了氮原子的结构及氮的存在,氮气与氮的固定,氮的氧化物,氮的氧化物溶于水的计算等内容,欢迎下载使用。
人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物学案: 这是一份人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物学案,共6页。学案主要包含了硝酸的物理性质,硝酸的化学性质,酸雨及防治等内容,欢迎下载使用。
人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物导学案: 这是一份人教版 (2019)必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物导学案,共7页。学案主要包含了铵盐等内容,欢迎下载使用。