高中化学第二单元 重要的含氮化工原料第1课时导学案

第二单元　重要的含氮化工原料

第1课时　氨气

新课程标准

1．了解氨的性质及应用，理解喷泉实验的原理。

2．能从不同视角认识含氮化合物之间转化的条件和方式。

学业质量水平

合格性要求

能运用化学变化的规律说明氨气的化学性质。(水平1)

等级性要求

能依据氨气的喷泉实验方案进行改进，敢于质疑勇于创新。(水平4)

图说考点

基础知识——自学·思记·尝试

[新知预习]

一、氨气

1．物理性质

2.化学性质

(1)氨与水反应

氨溶于水，大部分和水结合成一水合氨(NH3·H2O)，NH3·H2O能微弱电离产生和OH－，所以氨水显弱碱性，能使酚酞溶液变红色或使湿润的红色石蕊试纸变蓝。氨在水中的反应可表示如下：

＋OH－；NH3·H2O不稳定，受热易分解：NH3·H2ONH3↑＋H2O。

(2)氨与酸反应

氨与酸反应生成铵盐，如：

NH3＋HCl===NH4Cl(产生白烟，可用于检验NH3)。

NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3(工业制造NH4HCO3)。

2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4(工业上吸收NH3)。

(3)氨的氧化反应

①氨的催化氧化：4NH3＋5O24NO＋6H2O。工业上常利用此反应来制取生产硝酸所需要的一氧化氮。

②氨的一般氧化：在氨(NH3)中，氮元素处于最低价，因此氨具有还原性，除能发生催化氧化外，还能与Cl2、CuO以及氮氧化物等氧化剂反应。具体反应如下：

a．2NH3＋3Cl2===N2＋6HCl或

8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl(利用此反应可产生“白烟”的原理，检验输送氯气的管道是否泄漏)。

b.2NH3＋3CuON2＋3Cu＋3H2O(实验室用来制取氮气)。

二、氨气的喷泉实验

氨气易溶于水——喷泉实验

三、用途

氨

【学而思】

1.思考：氨气在发生喷泉实验的过程中主要发生了哪些反应？

2．质疑：喷泉实验与现实生活中喷泉的形成原理相同吗？

3．探索：工业制取硝酸步骤：氨→一氧化氮→二氧化氮→硝酸，试写出三步反应的化学方程式。

[即时自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)1 mol·L－1的氨水中，c(NH3·H2O)为。(　　)

(2)浓氨水与所有酸反应过程均可产生白烟。(　　)

(3)NH3可以用水作喷泉实验，说明NH3易溶于水。(　　)

(4)NH3可作制冷剂，是由于NH3易溶于水。(　　)

(5)NH3的热稳定性比H2O强。(　　)

2．如图是实验室进行氨溶于水的“喷泉实验”的装置，下列叙述不正确的是(　　)

A．该实验说明氨气极易溶于水

B．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性

C．氨水很稳定，将烧瓶内的红色溶液加热颜色不会发生变化

D．形成“喷泉”的主要原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压

3．氨水显弱碱性的主要原因是(　　)

A．通常状况下，氨的溶解度不大

B．氨水中的NH3·H2O少量电离

C．溶于水的氨分子只有少量发生电离

D．氨本身的碱性弱

4．如图所示是的两个性质实验，下列有关说法中正确的是(　　)

A．两个实验均表现了NH3易溶于水

B．两个实验均表现了NH3易挥发

C．两个实验均表现了NH3是碱性气体

D．两个实验均表现了NH3是还原性气体

技能素养——合作·探究·分享

例1 如图，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一培养皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是(　　)

例2 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)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________(填字母)。

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装置是________(填“增大”或“减小”)上部烧瓶内的压强，图3装置是________(填“增大”或“减小”)下部锥形瓶内气体的压强。人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图________原理相似。

关键能力　归纳提升

一、氨气的性质

1．氨气溶于水得氨水，氨水中含有的微粒有NH3、NH3·H2O、H2O、、OH－、H＋，氨气溶于水后计算浓度时，溶质直接使用氨气，氨水的密度小于1 g·cm－3，而且浓度越大密度越小。

2．碱性：氨水具有弱碱性，不能溶解Al(OH)3、Al2O3等，氨气是常见气体中唯一的碱性气体，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，这是检验氨气存在常用的方法。

3．还原性：能被O2、Cl2、NOx和CuO等金属氧化物氧化。

4．氨气与无水氯化钙反应生成CaCl2·8NH3，故不能用无水氯化钙干燥，可用CaO或碱石灰干燥。

二、喷泉实验原理

1．实验原理

当气体接触外部的水溶液时，由于气体大量溶解或与溶质反应，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，引发喷泉的关键是造成内外压强差。

2．两种方法

(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：

(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。

状元随笔　喷泉实验成功的关键

(1)装置的气密性良好(2)烧瓶干燥(3)烧瓶充满气体

课堂检测——夯实·测控·演练

1.下列关于氨气的说法中不正确的是(　　)

A．氨气易液化，汽化时吸热，可用作制冷剂

B．氨气可以用浓硫酸干燥也可用碱石灰干燥

C．用水吸收氨气可用图1的装置防止倒吸

D．氨气密度比空气密度小，可用图2收集NH3

2．某市民闻到买来的大虾有一股刺鼻的氨水味，他联想到液氨是制冷剂，认为虾的氨水味肯定是因为冷冻处理时的氨污染。而大学食品系教授指出海虾的消化道里也能分解出氨，至于氨作为制冷剂而导致虾有氨水味，这个原因得到了否定。

下列关于氨水的说法不正确的是(　　)

A．氨水和液氨不同，氨水是由多种粒子构成的，液氨的组成中只有氨分子

B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O(除水外)

C．氨水显弱碱性，故通常保存在金属容器中

D．在1 mol·L－1氨水中，NH3·H2O、、NH3的物质的量浓度之和为1 mol·L－1

3．如图的装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和胶头滴管内盛放某种溶液。打开止水夹挤压胶头滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是(　　)

A．CO2(浓NaOH溶液)/无色喷泉

B．NH3(H2O含酚酞)/红色喷泉

C．SO2(浓NaOH溶液)/红色喷泉

D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉

4．氯气是一种重要的工业原料，工业上利用反应3Cl2＋2NH3===N2＋6HCl检查氯气管道是否漏气。下列说法错误的是(　　)

A．若管道漏气遇氨可能会产生白烟

B．该反应利用了Cl2的强氧化性

C．该反应属于复分解反应

D．该反应生成1 mol N2时有6 mol电子发生转移

5．若以w1和w2分别表示浓度为a mol·L－1和氨水的质量分数，且知2a＝b，则下列推断正确的是(氨水的密度比纯水的小)(　　)

A．2w1＝w2 B．2w2＝w1

C．w2＞2w1 D．w1＜w2＜2w1

6．下列有关氨及其化合物性质的说法中，不正确的是(　　)

A．NH3可以用湿润的蓝色的石蕊试纸检验

B．可用排水法收集NO气体

C．工业上以NH3的催化氧化法生产硝酸

D．从原理上看，可用NH3实现对氮氧化物的净化处理

7.如图为氮元素的价—类二维图。下列说法正确的是(　　)

A．X属于酸性氧化物

B．NO2转化为HNO3一定需要加入氧化剂

C．一定条件下，NO2和NH3反应可以转化成N2

D．实验室采用加热分解NH4Cl固体的方法制取NH3

8．已知氨可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用如图中的装置可以实现该反应(夹持仪器略去)。

(1)A是装有氯化铵和氢氧化钙的混合物，发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

(2)B中加入的是碱石灰，其作用是____________________。

(3)实验时C中观察到的现象是____________，发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。

(4)试管D中收集到的物质是________，向其中滴加酚酞试液，溶液变________色，原因是____________________(用离子方程式表示)。

第二单元　重要的含氮化工原料

第1课时　氨气

基础知识

新知预习

一、

1．无色　刺激性　小于　极易　1∶700

二、

喷泉　红色　易　碱

学而思

1．提示：氨气在发生喷泉实验的过程中主要发生了氨气与水反应生成一水合氨以及一水合氨电离的反应。

2．提示：不相同。虽然二者均是由压强差所引起的，但是喷泉实验是烧瓶中压强的减小导致的，而现实生活中的喷泉是由底部压强增大引起的。

3．提示：工业制取硝酸：

第一步：4NH3＋5O24NO＋6H2O

第二步：2NO＋O2===2NO2

第三步：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

即时自测

1．答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×

2．解析：由于氨气极易溶于水，当挤压胶头滴管时，少量水进入烧瓶将氨气溶解会使烧瓶内压强迅速减小且小于大气压，使烧杯内的水喷入烧瓶形成喷泉，A项、D项正确；由于氨水有弱碱性，从而使酚酞由无色变为红色，B项正确；氨水不稳定，受热易分解放出氨气，从而使碱性减弱，故滴有酚酞呈红色的氨水受热后红色变浅或褪去，C项错误。

答案：C

3．解析：氨气极易溶于水，溶于水的氨气大部分与水结合成一水合氨(NH3·H2O)，NH3·H2O少部分电离成和OH－，因此氨水呈弱碱性。氨气本身不能电离，也不显碱性。

答案：B

4．解析：A错，左边实验表现了NH3易溶于水和水溶液呈碱性，右边实验体现了氨气的挥发性。B错，左边实验表现了NH3易溶于水，而不是挥发性。C对，滴加酚酞的溶液变红色，证明氨气是碱性气体，发烟证明氨气遇到氯化氢发生反应生成氯化铵，证明氨气是碱性气体。D错，两个实验中都未发生氧化还原反应，所以无氧化性和还原性的体现。

答案：C

技能素养

例1　解析：向NaOH固体上滴几滴浓氨水，会产生氨气，氨气和酸反应生成相应的铵盐，遇到挥发性酸(如浓盐酸、浓硝酸)会产生白烟，B选项错误；氨水能够和某些难溶性碱的氯化物溶液(如AlCl3、FeCl3、CuCl2等)反应生成相应的难溶性碱，C选项错误；NH3的水溶液呈碱性，NH3·H2O是一种可溶性碱，D选项错误。

答案：A

例2　解析：(1)图1装置引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管即可，图2装置引发喷泉则需先打开止水夹，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，使锥形瓶内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装置是上部压强减小引发喷泉，图3装置是下部压强增大引发喷泉，人造喷泉及火山爆发均与图3装置原理相似。

答案：(1)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，在压强差的作用下，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

课堂检测

1．答案：B

2．答案：C

3．解析：气体与液体易发生反应或易溶即可形成喷泉。CO2→NaOH溶液反应，无色喷泉；NH3→H2O(酚酞)，易溶显红色，形成喷泉；SO2→NaOH溶液反应，无色喷泉；HCl→AgNO3溶液反应，生成白色沉淀，形成喷泉。

答案：C

4．答案：C

5．解析：对于溶质相同的溶液，由c＝有：＝即＝，又2a＝b，所以＝，即2ρ1w1＝ρ2w2。由于氨水越浓其密度越小，即ρ2＜ρ1，所以w2＞2w1。

答案：C

6．解析：A错，氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨电离产生氢氧根离子，溶液显碱性，遇到湿润的红色的石蕊试纸变蓝，不能用湿润的蓝色的石蕊试纸检验。B对，一氧化氮不溶于水，可以用排水法收集。C对，氨气催化氧化生成一氧化氮，一氧化氮氧化生成二氧化氮，二氧化氮与水反应生成硝酸，工业上以NH3的催化氧化法生产硝酸。D对，氨气具有还原性，氮氧化物具有氧化性，故氨气可实现对氮氧化物的净化处理。

答案：A

7．答案：C

8．答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

(2)除去NH3中的水蒸气

(3)固体从黑色变为红色　3CuO＋2NH3N2＋3H2O＋3Cu

(4)氨水　红　＋OH－