苏教版必修一专题4 硫、氮和可持续发展第二单元 生产生活中的含氮化合物导学案及答案

第二单元 生产生活中的含氮化合物

课标解读

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1．   氨分子的结构

写出氨的化学式、电子式和结构式，_________________________。氨分子氮的化合价为____，分子中含有________（极性、非极性）键，键角为_____，分子构型为______，氨分子为_________（极性、非极性）分子。

2．   氨的物理性质

氨是没有颜色、有______气味的气体；密度比空气____；______溶于水且能快速溶解，在常温、常压下1体积水能溶解____体积氨。证明氨极易溶于水的实验是___________。

3．   氮的喷泉实验

（1）实验操作：

（2）实验观察到的现象：

（3）为什么【实验1】能形成喷泉？

  当挤压滴管的胶头，胶头滴管中的水进入烧瓶，氨迅速溶解，使烧瓶内______减小，在______作用下，烧杯内的水迅速进入烧瓶形成喷泉。

4．   氨的化学性质

（1）氨与水反应

氨溶于水时，大部分NH3与H2O结合，形成NH3•H2O。NH3•H2O可以部分电离生成______和______，所以氨水显碱性，它能使酚酞试液变红。请写出有关方程式：__________________________。

（2）氨与酸反应

【实验2】w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

①实验步骤：_____________________________；

②观察到的现象：__________________________________；

③实验结论：挥发性的强酸与氨气在空气中相遇便产生_________的现象，如HCl，HBr，HI、HNO3等遇氨气均有该现象产生，而H2SO4、H3PO4无此现象。

（3）氨的还原性

 工业上利用氨在催化剂（如铂等）存在的情况下跟氧气反应来制取硝酸。写出有关化学方程式，并指出反应的氧化剂、还原剂。

­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ __________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________

5．常见的铵盐有：______、______、______。铵盐是____溶于水的____色晶体。

   （1）铵盐的受热分解

    氯化铵、碳酸氢铵受热会发生分解反应，特别是碳酸氢铵在______以上即可分解，写出有关化学方程式。

     __________________________________________________________

     __________________________________________________________

    （2）铵盐与碱反应

     写出下列反应的化学方程式：

     I．硫酸铵与氢氧化钠溶液反应；                                                     

     II．硝酸铵与氢氧化钠溶液反应。                                                  

        铵盐遇碱会产生_________________,其离子方程式为_________________________。

    （3）NH3的实验室制法

     实验室一般用_____或_____与_____混合加热来制取氨气，不用硝铵或碳铵的原因是____________________；不用NaOH，KOH的原因是___________________________。

     氨气的收集与验满：用_______收集，并用_________检验氨所是否收集满。

6．   化学氮肥

（1）化学氮肥主要包括铵态氮肥（主要成分为______）、硝态氮肥（主要成分为_______）和有机态氮肥——尿素_______。

(2)铵态氮肥

①常见的铵态氮肥如______________________________是历史上最长的氮肥。

②如何科学储存和施用铵态氮肥？____________________________________________

铵盐受热易______，在储存铵盐时，应密封包装并放在____通风处。施肥时，应将其埋在土下以保持肥效，且不能跟______物质如______、______等混合施用。

③尿素和复合化肥

尿素的分子式________，它的含氮量高达______，是目前含氮量最高的氮肥。

尿素作为氮肥有什么优点？__________________________________

工业上是怎样合成尿素的？_____________________________________

复合化肥：目前使用较多的主要是含氮和磷的一类复合化肥。如磷酸一铵（NH4H2PO4）和磷酸二铵[（NH4）2HPO4]等。

例题解析w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

【例1】如图，实验形成的“喷泉”的颜色为红色。请回答下列问题：

①烧杯内装的是什么气体？

②为什么会产生此种现象？

③在实验中即使每一步都无误，喷泉停止后，烧瓶也不能被水充满，为什么？

【解析】①因为气体遇酚酞试液变红，必为碱性气体—NH3。

②此现象包含两层含意：一是“喷泉”，二是“红色”。当小滴管中的水进入烧瓶后，由于NH3极易溶于水（1 ：700），使烧瓶内压强减小，当其压强小于大气压时，烧杯中的水被压入烧瓶，进入烧瓶的水进一步溶解NH3，使烧瓶中的压强急剧下降，水会越来越迅速地沿尖嘴导管进入烧瓶内而形成“喷泉”的现象，直至烧瓶内的NH3完全溶解为止。

NH3 + H2O        NH3•H2O        NH4+ + OH-

而使酚酞变红，从而产生红色的喷泉。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

③因为NH3极易溶于水，只能用向下排空气法收集，这样很难使NH3充满烧瓶，其中会残留少量空气，所以喷泉停止时，烧瓶内一般不能充满水。

【例2】某同学学习了氨的催化氧化反应后，想自己设计并做一个探究实验，探究氨在催化剂的作用下被空气中的氧气氧化的情况。经过仔细考虑，他设计了如下实验，请你认真分析他设计的实验，然后回答问题：

实验方法：在锥形瓶中加入浓氨水，然后将铂丝加热到红热状态，将红热的铂丝插入锥开瓶中，观察现象。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

（1）该同学想探究氨的催化氧化，他为什么选择浓氨水？若想快速看到实验现象，应向浓氨水中加入什么物质或进行什么操作？

（2）你推测他会看到什么现象？为什么？

【解析】浓氨水具有挥发性，挥发出氨气，氨在催化剂和加热的条件下被氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸（具有挥发性），硝酸遇到氨气产生大量的白烟。

    氨水除具有碱性外，还具有易挥发性，且浓度越大越易挥发，温度越高越易挥发。所以，氨水保存时要注意密封，且放到低温处保存。

    由于氨水具有易挥发性，因此，向浓氨水中加入氢氧化钠或加热是实验室中制备氨气的一种简便快捷的方法。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

【答案】（1）浓氨水具有挥发性，可以挥发出氨气，进行氨的催化氧化实验；该同学可向浓氨水中加入氢氧化钠或加热来加快浓氨水的挥发。（2）该同学会看到有红棕色气体出现，随后又消失，然后出现白烟；原因是氨在催化剂的加热的共同作用下被氧化生成一氧化氮和水，一氧化氮与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸（具有挥发性），硝酸遇到氨气产生大量的白烟。

【例3】能鉴别Na2SO4、NH4NO3、KCl、（NH4）2SO4四种溶液（可以加热）的一种试剂是（   ）

A．BaCl2    B.Ba(NO3)2    C.Ba(OH)2    D.AgNO3

【解析】NH4+的检验方法是：将待检物取出少量置于试管中，加入NaOH溶液后，加热，用湿润的红色石蕊试纸在管口检验，若试纸变蓝色，则证明待检物中含铵盐（NH4+）：

NH4+ + OH-      NH3↑ + H2O

    上述四种物质中，有两种含NH4+，另有两种含SO42-，SO42-的检验用Ba2+,所以选择Ba(OH)2来鉴别。将Ba(OH)2溶液分别加入到上述四种溶液中的现象分别为：只有白色沉淀；只有刺激性气味的气体；无现象；既有白色沉淀又有刺激性气味的气体。

【答案】C w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

【例4】某同学在实验室里发现了一瓶白色固体，加入水中迅速溶解，加入CaCl2溶液中无任何现象，加入澄清石灰水中有白色沉淀生成；加热时有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝；加热固体粉末，发现有气体和水滴生成，最后不留任何残渣。该同学发现的白色固体是什么？你能帮助他分析产生这些实验现象的原因吗？并写出有关的化学方程式。

【解析】固体加入CaCl2溶液中任何现象，加入澄清石灰水中有白色沉淀生成，说明白色固体中有HCO3-；加热反应后的溶液，有刺激性气味的气体产生，该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，说明白色固体中有NH4+。所以，白色固体为碳酸氢铵。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

【答案】白色固体为碳酸氢铵；HCO3-与OH-反应生成CO32-和水，CO32-与Ca2+反应生成碳酸钙白色沉淀，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，沉淀消失；加热碳酸氢铵，碳酸氢铵完全分解生成氨气、二氧化碳和水，最后无残渣剩余。

    有关的化学方程式为：

    NH4HCO3 + Ca(OH)2     NH3↑ + CaCO3↓ + 2H2O

    NH4HCO3       NH3↑ + CO2↑ + H2O

【例5】下图表示A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系图。其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。

（1）各物质的化学式

 A________ B_________ C_________ D__________ E__________

（2）各步反应的化学方程式

A C _______________________________

D         C _______________________________

B         E _______________________________

E         C _______________________________

C         B _______________________________

【解析】本题的突破口B为红棕色，B是NO2，C与O2能生成气体B，故C为NO。E在常温下不是气体，故E为HNO3，由图转化关系进一步分析知A为N2，D为NH3。

【答案】略。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

【例6】在标准状况下，用以下气体做喷泉实验，请根据情况，填写烧瓶中溶液的物质的量浓度（假设烧瓶中溶质不能扩散出来）。

（1）用氯化氢气体做喷泉实验，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为_______；

（2）用NH3做喷泉实验，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为_______；

（3）用NO2气体做喷泉实验，喷泉结束后，水充至烧瓶容积的2/3处，则溶液的物质的量浓度为________；

（4）用NO2和O2按4 ：1体积比混合，喷泉结束后，水充满烧瓶，则溶液的物质的量浓度为________；

【解析】（1）由于HCl气体极易溶于水，最终所得溶液的体积和原HCl气体的体积相等，即相当于V L溶液中溶解了HCl气体：（设烧瓶体积为V L），溶液的物质的量浓

度为：mol•L-1=0.045 mol•L-1。

（2）由于NH3也极易溶于水，最终所得溶液的体积和原NH3的体积是相等的。故所得溶液的物质的量浓度也为 mol•L-1，约为0.045 mol•L-1。

（3）由反应方程式3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO知，NO2气体有2/3被氧化成HNO3，喷泉结束后所得溶液的体积亦为原NO2气体体积的2/3，故该溶液的物质的量浓度为 mol•L-1，约为0.045 mol•L-1。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

（4）由反应方程式4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3知，NO2与HNO3的物质的量相等，NO2的体积占混合气体总体积的4/5，即相当于1L溶液中溶有的HNO3为：，约为0.036mol，其物质的量浓度为0.036 mol•L-1。

【答案】见解析