人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物第2课时学案

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第二节 氮及其化合物第2课时　氨和铵盐学习目标核心素养1．结合真实情境并通过实验探究，了解氨气的主要性质及制备，认识氨气在工业和农业生产中的重要意义。2．通过实验探究，了解铵盐的主要性质，认识铵盐在农业生产中的应用和对生态环境的影响。宏观辨识与微观探析：能从物质类别和元素化合价的角度，预测氨气及铵盐的性质及转化科学态度与社会责任：1．具有理论联系实际的观念，能依据实际条件并运用所学的化学知识的方法提出解决合理施用氮肥的措施，逐步形成循环利用、保护环境的观念2．能主动关心与环境保护有关的氮肥的合理施用等社会热点问题，形成与环境和谐共处、合理利用自然资源的观念 新课情景呈现课前素能奠基新知预习一、氨1．物理性质颜色状态气味密度溶解性特性__无色__气体 __刺激性__气味__小于__空气__极易__溶于水，1体积水能溶解__700__体积的氨气易液化 2．化学性质(1)实验探究：实验装置操作打开止水夹，并挤压胶头滴管的胶头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____氨气与氯化氢气体反应生成白色晶体__ (2)氨气的性质氨的催化氧化是工业__制硝酸__的基础。(3)氨水的性质二、铵盐1．用途与物理性质(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：颜色溶解性状态白色__易溶于__水晶体 2．化学性质(1)铵盐的化学性质易错提醒：并不是所有的铵盐受热分解都产生氨气，如硝酸铵。(2)实验探究实验装置铵盐溶液NH4Cl溶液NH4NO3溶液(NH4)2SO4溶液现象__试管中有气泡产生，试纸变蓝__结论__铵盐与强碱反应生成氨气__，离子方程式为__NH＋OH－NH3↑＋H2O__应用①__检验铵根离子的存在__②__制取氨__ 三、氨气的实验室制法预习自测1．判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)向某溶液中加入稀NaOH溶液，湿润的红色石蕊试纸不变蓝，则原溶液中一定无NH。(　×　)(2)NH4Cl受热分解，所以可用加热的方法分离NH4Cl和NaCl。(　√　)(3)氨气的制备实验中可以采用碱石灰干燥氨气。(　√　)解析：(1)某溶液中加入稀NaOH溶液，即使生成NH3·H2O，没有加热，也不会放出氨气。(2)NH4Cl受热分解生成NH3和HCl脱离固体，到达温度低的部位两者再反应生成NH4Cl，达到分离NH4Cl和NaCl的目的。(3)氨气溶于水溶液显碱性，不与碱石灰反应，故可用碱石灰干燥氨气。2．下列关于氨的叙述中，错误的是(　C　)A．氨易液化，因此可用作制冷剂B．氨易溶解于水，因此可用来作喷泉实验C．氨极易溶解于水，因此氨水比较稳定(不容易分解)D．氨溶于水显弱碱性，因此可使酚酞试剂变为红色解析：氨易液化，液氨挥发为气体吸热，因此可用来做制冷剂，A项正确；氨易溶于水，减小容器中的压强形成喷泉，B项正确；氨极易溶于水，和氨水的稳定性无关，氨水不稳定，C项错误；氨气溶于水反应生成一水合氨在溶液中电离生成OH－离子，溶液显碱性，使酚酞试剂变红色，D项正确。3．关于铵盐的叙述：①铵盐易溶于水；②铵盐中氮元素均为－3价；③铵盐受热易分解；④铵盐只能跟碱反应，不能跟酸反应；⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合使用。其中正确的是(　B　)A．①②③④⑤　　　　 B．①③⑤C．③④⑤  D．①②④解析：①铵盐易溶于水，②在NH4NO3中，NH中氮为－3价，NO中氮为＋5价，③铵盐受热易分解，④含有碳酸根或碳酸氢根的铵盐，[如(NH4)2CO3和NH4HCO3]既可与碱反应也可以与酸反应，⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合使用，铵盐遇碱生成氨气，降低肥效，所以选B。4．试管中盛有白色晶体，检验它是否是铵盐的方法中不可行的是(　A　)A．加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口B．加浓氢氧化钠溶液，加热，将湿润的pH试纸放在试管口C．加浓氢氧化钠溶液，加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口D．加浓氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口解析：若铵盐为NH4Cl，NH4Cl在试管底部受热分解，在试管口重新反应生成NH4Cl，无法检验NH3，A项错误；加入NaOH溶液加热，将湿润的pH试纸放在试管口，试纸变蓝，B项正确；加NaOH溶液加热，将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口，若产生大量白烟(NH4Cl)，证明固体为铵盐，C项正确；加NaOH溶液加热，将湿润的红色石蕊试纸放在管口，若试纸变蓝，证明含有铵盐，D项正确。5．有一位农民伯伯看到自己买的一袋碳酸氢铵化肥受潮了，就放在太阳下面晒，下午取的时候发现少了许多。请解释相关原因？__在太阳光的照射下，碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2、水蒸气，故固体减少。__课堂素能探究喷泉实验,知识点问题探究喷泉，指由地下喷射出地面的泉水，是一种将水或其他液体经过一定压力通过喷头喷洒出来具有特定形状的组合体。某同学组装了一套喷泉实验装置(如下图所示)。(1)如何操作才能引发该喷泉实验？提示：打开止水夹，用手(或热毛巾等)焐热烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内氨气溶于水)(2)某同学做课本中喷泉实验时，打开止水夹后将胶头滴管内的水挤入烧瓶内，可并未产生喷泉，试分析实验失败可能的原因是什么？提示：①装置气密性不好；②收集的NH3纯度较低；③烧瓶不干燥等。知识归纳总结1．原理和装置(1)氨气喷泉实验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，挤压胶头滴管的胶头，或其他形成压强差引发液体向容器中流动喷射的操作。 (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烧瓶内的氨气——要满。2．喷泉的常见类型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，产生喷泉现象增大锥形瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象 3．常见产生喷泉实验的组合气体NH3HClSO2、CO2、NO2、Cl2NO2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 ┃┃典例剖析__■ 典例1 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__D__。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__减小__上部烧瓶内气体压强；图Ⅱ是__增大__下部锥形瓶内气体压强(填“增大”或“减小”)。(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__HCl气体进入盛有NH3的集气瓶，产生大量的白烟__。②在①操作的基础上，打开活塞c，产生的现象是__两烧瓶同时产生喷泉__。解析：(1)极易溶于水或气体与溶液易发生化学反应可形成图Ⅰ中喷泉，A、C利用气体的溶解性形成喷泉，B中发生化学反应形成喷泉，而D中NO不溶于水，不能形成喷泉；(2)图Ⅰ和图Ⅱ两套装置，均产生压强差，形成喷泉，图Ⅰ是减小上部烧瓶内气体压强，而图Ⅱ是增大下部锥形瓶内气体压强；(3)①如果关闭活塞c，打开活塞a、b，再挤压胶头滴管，有氨气的烧瓶内气压减小，移动到指定处，则观察到HCl气体进入盛有NH3的烧瓶，HCl与氨气结合生成氯化铵，产生大量的白烟；②在①操作的基础上，打开活塞c，烧瓶内气体减少，外压大于内压，形成喷泉，则现象为①②两烧瓶同时产生喷泉。 ┃┃变式训练__■1．如图的装置中，干燥烧瓶中盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压胶头滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是(　A　)A．Cl2(饱和食盐水)　无色喷泉B．NH3(H2O含石蕊)　蓝色喷泉C．HCl(H2O含石蕊)　红色喷泉D．CO2(NaOH溶液)　无色喷泉解析：氯气在饱和食盐水中溶解度很小，不会形成压强差，不会产生喷泉，A项不符；氨气极易溶于水，可形成喷泉，又因氨水溶液显碱性，石蕊遇碱变蓝，所以形成蓝色喷泉，B项符合；HCl极易溶于水，可形成喷泉，又因盐酸溶液显酸性，石蕊遇酸变红，C项符合；CO2与NaOH反应，形成压强差而产生喷泉，Na2CO3溶液无色，所以喷泉颜色为无色，D项符合。氨气的实验室制法和NH的检验,知识点问题探究1．实验室制取氨气时，碱不选用NaOH、KOH，其原因是什么？提示：消石灰不能用NaOH、KOH代替，原因是NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生氨气，在加热条件下还会腐蚀试管。2．某同学根据铵盐受热分解的性质，认为可以采用加热NH4Cl来制备氨气，你怎么看？提示：不行。NH4Cl分解得到NH3和HCl，两种气体在试管口遇冷反应又生成NH4Cl，得不到氨气。知识归纳总结1．氨气的实验室制法(1)反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)装置：(3)氨气制备实验各部分装置的选择：装置选择选择原因制备装置固＋固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的密度远小于空气，且常温下不与空气成分反应不采用排水法NH3极易溶于水验满方法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，有白烟产生氨气遇挥发性酸反应生成固体铵盐小颗粒尾气处理试管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球NH3极易溶于水，与酸反应 2．氨气的其他制法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2ONH3↑＋H2O浓氨水＋固体NaOHNaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的放出浓氨水＋固体CaONH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2，CaO的作用：①吸水后放热促进NH3的放出；②增加溶液中的OH－浓度，减小NH3的溶解度 3．NH的检验方法(1)原理：(2)方法：―→―→特别提醒：实验室制备氨气的几个注意事项(1)收集装置和反应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)由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管口应插入试管的底部。(4)棉花团上蘸有稀硫酸，既防止空气对流又防止氨气逸出污染空气。(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与NH3反应生成CaCl2·8NH3。┃┃典例剖析__■ 典例2 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B装置制取氨气，通常使用的药品是__NH4Cl和Ca(OH)2固体__。(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固体NaOH制取NH3，并用图C装置作为NH3的发生装置。固体NaOH的作用为__加入NaOH使浓氨水中c(OH－)增大，促进NH3逸出，NaOH固体溶解放热，使NH3的溶解度降低，NH3逸出__。②乙同学建议，将实验室制取氨气装置B的收集装置由大试管改为集气瓶且瓶口向上来收集氨气，并确定不污染环境，请根据其设想回答：若用排空气法收集NH3，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。若用排液取集气法收集NH3，可选用的试剂是__C__(填序号)。A．H2O  B．浓硫酸C．CCl4  D．饱和食盐水____解析：(1)利用装置B的特点，需要加热来制取氨气，则可选用NH4Cl和Ca(OH)2固体；(2)①加入NaOH使浓氨水中c(OH－)增大，促进NH3逸出，且NaOH固体溶解放热，降低NH3的溶解度，NH3逸出；②氨气的密度比空气小，所以应该用向下排空气法收集，故瓶口向上来收集时应短进长出，还应注意尾气吸收，氨气易溶于水、浓硫酸、饱和食盐水，故用排液法收集氨气只能选择CCl4。 ┃┃变式训练__■2．关于实验室制取氨气的说法中正确的是(　D　)A．虽然氨水受热分解可产生氨气，在实验室也不能用加热浓氨水的方法制得氨气B．通常可选择浓硫酸为干燥剂，除去氨气中的水蒸气C．既可用向下排空气法收集NH3，又可用排水法收集NH3D．用碱石灰代替消石灰与NH4Cl固体加热制取NH3，可使反应速率加快解析：可以用加热浓氨水的方法制得氨气，A项错误；浓硫酸与氨气反应生成(NH4)2SO4，不能用浓硫酸干燥氨气，B项错误；氨气易溶于水，不能用排水法收集氨气，C项错误；碱石灰中的CaO与H2O反应，可加快生成氨气的速率，D项正确。名师博客呈现1．氨气和氨水性质小结(1)NH3是中学阶段所学的唯一的碱性气体，也是中学阶段唯一一种能与酸反应生成盐、能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，这在推断题中经常用到。(2)NH3·H2O是一种弱碱，氨的水溶液(俗称氨水)显弱碱性，能使酚酞溶液变红或使红色石蕊试纸变蓝。(3)氨水中溶质是NH3·H2O，但在计算时，将NH3视为溶质，注意氨水浓度越大，其密度越小。(4)NH3还能与其他具有氧化性的物质反应，如氯气、氧化铜、氮氧化物等。2NH3(少量)＋3Cl2===N2＋6HCl,8NH3(过量)＋3Cl2===N2＋6NH4Cl，可用于检验输送Cl2的管道是否泄漏；2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O，可用于实验室制备氮气；2xNH3＋3NOxN2＋3xH2O，是治理氮氧化物污染的原理。2．尾气处理时注意防倒吸多余的氨气要吸收(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。在用水吸收氨气时要防止倒吸，常采用的装置有：〔即时训练〕氨(NH3)是重要的含氮化合物。为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如图三套实验装置：(1)实验装置和所用药品都正确的是__丙__(填“甲”“乙”或“丙”)。(2)写出实验室制取氨气的化学方程式__2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O__。(3)该实验装置与实验室制备__氧气__的装置相同。解析：实验室制取氨气反应的原理是2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O，是固体与固体需要加热的反应，故与实验室制取O2的装置相同，制取的氨气应用碱石灰干燥，而不能用浓硫酸干燥。