化学必修 第二册第五章 化工生产中的重要非金属元素第二节 氮及其化合物第2课时学案设计

第2课时　氨和铵盐

一、氨

氨的电子式为，结构式为。

1．氨的物理性质

(1)氨是无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，很容易液化。

(2)氨极易溶于水：在常温常压下，1体积水大约可溶解700体积氨。可利用喷泉实验证明NH3极易溶于水。

　液氨作制冷剂的原因是什么？

提示：氨易液化，液氨汽化时要吸收大量的热，使周围温度急剧降低。

2．氨的化学性质

(1)NH3与水反应的化学方程式为NH3＋H2ONH3·H2O。

(2)NH3与酸反应生成铵盐

①浓氨水挥发出的NH3与浓盐酸挥发出的HCl相遇形成白烟，即NH4Cl晶体小颗粒，其反应的方程式为NH3＋HCl===NH4Cl。

②氨通入稀硫酸中反应的离子方程式为NH3＋H＋===NH。

(3)氨的催化氧化

写出氨催化氧化制HNO3的系列反应方程式依次为4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。

　为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟？蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟？

提示：浓氨水和浓盐酸均有挥发性，挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇，化合生成NH4Cl固体小颗粒，即为白烟。浓硫酸没有挥发性，故不可能形成白烟。

二、铵盐——铵根离子(NH)与酸根离子构成的化合物

绝大多数铵盐易溶于水，受热分解，与碱反应生成NH3。

1．不稳定性：NH4Cl、NH4HCO3受热分解的化学方程式分别为NH4ClNH3↑＋HCl↑、NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑。

2．与碱的反应

(1)固体反应：NH4Cl与NaOH反应的化学方程式为NH4Cl＋NaOHNH3↑＋NaCl＋H2O。

(2)溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(加热)：NH＋OH－NH3↑＋H2O。

稀溶液中铵盐与强碱反应的离子方程式(不加热)：NH＋OH－===NH3·H2O。

3．铵盐与碱反应的两个应用

(1)检验NH：待测液中加NaOH溶液并加热，用湿润的红色石蕊试纸放置于试管口，若试纸变蓝，说明溶液中含NH。

(2)实验室制备NH3

　用长试管加热NH4Cl能制取NH3吗？为什么？

提示：不能。因为NH4Cl分解产生的NH3和HCl遇冷会再次化合为NH4Cl，不能用于制取NH3。

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)NH3溶于水溶液呈弱碱性故NH3为弱碱。 (　　)

(2)氨的喷泉实验说明NH3易溶于水。 (　　)

(3)NH3通入盐酸和氨水加入盐酸中，两离子反应方程式相同。 (　　)

(4)NH3的催化氧化反应中还原产物只有H2O。 (　　)

(5)碘易升华，可用加热升华法除去NH4Cl中混有的I2。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×

2．氨是一种重要的化工原料。下列关于氨气性质的描述不正确的是(　　)

A.有刺激性气味，密度比空气小

B.遇氯化氢产生白烟

C.能使湿润的蓝色石蕊试纸变红

D.其水溶液能使酚酞溶液变红

[答案]　C

3．写出下列转化的化学方程式

NH4ClNH3NONO2HNO3

①___________________________________________________。

②___________________________________________________。

③___________________________________________________。

④___________________________________________________。

[答案]　①2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O

②4NH3＋5O24NO＋6H2O

③2NO＋O2===2NO2

④3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

氨与氨水的主要性质

1．氨气通入水中形成的溶液使酚酞变红的原因是什么？(用相关方程式表示)

提示：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。

2．氨水的粒子成分主要有什么？

提示：NH3·H2O、NH3、NH、OH－、H2O。

3．向AlCl3、FeCl3溶液中分别加入足量的氨水，分别写出反应的离子方程式。

提示：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH、

Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。

4．稀盐酸中通入NH3和将氨水加入稀盐酸中，分别写出反应的离子方程式。

提示：H＋＋NH3===NH，H＋＋NH3·H2O===NH＋H2O。

1．工业制HNO3的反应原理及流程

其主要流程是将氨和空气的混合气(氧∶氮≈2∶1)通入灼热(760～840 ℃)的铂铑合金网，在合金网的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮结合反应后残余的氧气继续被氧化为二氧化氮，随后将二氧化氮通入水中制取硝酸。各步反应的化学方程式如下：

4NH3＋5O24NO＋6H2O

2NO＋O2===2NO2

3NO2＋H2O===2HNO3＋NO

2．氨水的主要化学性质

(1)弱碱性：NH3·H2ONH＋OH－

(2)不稳定性：NH3·H2ONH3↑＋H2O

(3)与某些盐溶液生成沉淀，如AlCl3、MgCl2、FeCl3等。

1．下列有关氨的叙述不正确的是(　　)

A.氨分子中氮元素的化合价只能升高，氨具有还原性

B.氨的催化氧化反应的化学方程式是4NH3＋5O24NO＋6H2O

C.氨的催化氧化反应中，若氧气过量，则有红棕色气体生成

D.NH3与酸的反应为中和反应

D　[氨分子中氮元素是－3价，处于最低价态，只具有还原性，A项正确；NH3具有还原性，在催化剂作用下可与氧气发生反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O，B项正确；氨的催化氧化是NH3在催化剂作用下被O2氧化为NO的反应，若O2过量，生成的NO与O2反应生成红棕色气体NO2，C项正确；NH3与酸的反应为化合反应，D项错误。]

2．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，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是(　　)

A　[NH3能与HCl发生化合反应，生成NH4Cl白色固体；NH3也能与H2SO4发生化合反应，生成(NH4)2SO4；NH3与氯化物溶液反应生成氢氧化物沉淀，该氯化物可以是氯化铝、氯化镁等；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O属于碱，NH3不属于碱。]

3．已知X、Y、Z、W(含同一元素)之间的转化关系为XYZW，且X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐，则X可能是(　　)

A．N2　　　 B．NO2

C．NH3　　　 D．NO

C　[根据题意可知X、Y、Z、W(含同一元素)均含N元素，由X能与W发生反应生成一种易溶于水的盐，知X是NH3，发生反应：4NH3＋5O24NO＋6H2O，2NO＋O2===2NO2，3NO2＋H2O===2HNO3＋NO；且HNO3＋NH3===NH4NO3。]

NH3的实验室制法

1．氨气的实验室制法

(1)原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

(2)装置

①发生装置：固体＋固体气体，与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同。

②净化装置：通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥。

(3)收集方法：向下排空气法收集，试管口塞一团疏松的棉花团，目的是防止氨气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气。

(4)验满方法

①方法一：用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明已经收集满。

②方法二：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。

(5)尾气处理：多余的氨气要吸收掉(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。在吸收时要防止倒吸，常采用的装置如图所示：

2．实验室快速制氨气的方法

(1)加热浓氨水法：NH3·H2O不稳定，受热易分解生成NH3：NH3·H2ONH3↑＋H2O，故可直接加热浓氨水制备NH3。

(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法：固体NaOH溶于水放出大量的热，会促使氨水分解，而生石灰可与水反应生成Ca(OH)2，同时反应放热，也会促使氨水分解，故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH3。反应装置图分别为：

4．实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置中，其中正确的是(　　)

A．①是氨气发生装置　 B．③是氨气发生装置

C．②是氨气吸收装置   D．④是氨气收集、检验装置

B　[①中NH4Cl受热易分解生成NH3和HCl，但在试管口附近两者又能结合生成NH4Cl，所以不能用于制取NH3；③可用于NH3的发生装置，利用浓氨水和生石灰等制取NH3；②中的漏斗位置过低，不能防止倒吸，漏斗要紧贴水面；④的试管口应放一团干燥的棉花，减少NH3与空气的对流。]

5．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所示三套实验装置：

(1)写出实验室制氨气的化学反应方程式：___________________________

_______________________________________________________________。

(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气的方法是____________________________

______________________________________________________________。

(4)上述装置中肯定收集不到氨气的是________(填“甲”“乙”或“丙”)，其原因是______________________(用化学方程式表示)。

[解析]　(2)甲中没有干燥装置，得到的氨气中含有水蒸气；乙中浓硫酸能够与氨气发生反应；丙中碱石灰与氨气不反应，能够干燥氨气。

(3)氨气与水反应生成一水合氨，一水合氨遇红色的石蕊试纸显蓝色，可将湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验氨气是否已收集满；氨气和氯化氢或硝酸反应可产生大量白烟，所以可用玻璃棒蘸取浓盐酸或浓硝酸放在试管口，若产生大量白烟，可证明氨气已经收集满。

(4)氨气为碱性气体，可与浓硫酸反应，反应的化学方程式为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气。

[答案]　(1)Ca(OH)2＋2NH4Cl2NH3↑＋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，则证明氨气已经集满[或用玻璃棒蘸取浓盐酸(或浓硝酸)放在试管口，若产生大量白烟，则证明氨气已经集满]　(4)乙　2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4===NH4HSO4)

喷泉实验原理及操作

喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。在实验室中可以利用喷泉实验，验证氨气等气体的溶解性。

图1　　　图2　　　　图3

1．用图1装置进行喷泉实验，圆底烧瓶已充满干燥氨气，怎样操作可以形成喷泉？该实验的原理是怎样的？

提示：打开弹簧夹，挤压胶头滴管。NH3溶于少量水中，使圆底烧瓶内压强减小，烧杯内的水进入圆底烧瓶，形成喷泉。

2．如果只提供图2的装置，请说明引发喷泉的方法。

提示：打开弹簧夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出，移去热毛巾。

3．增大下方压强，也能形成喷泉。利用图3装置，在锥形瓶中分别加合适的物质，反应后可能产生喷泉。利用所学化学知识，试举一例。

提示：在图3装置的锥形瓶中加入NH4HCO3与稀盐酸。

4．若图1烧瓶中充满干燥NH3做喷泉实验，在标准状况下，所得溶液的物质的量浓度为多少？

提示：设烧瓶容积为V L，则溶液充满为V L，

故c＝＝ mol·L－1。

5．若用NaOH的浓溶液代替图1装置中的水，CO2代替NH3，能发生喷泉实验吗？为什么？

提示：能。因为CO2与NaOH反应，被吸收，压强减小，可以形成喷泉。

6．用图1装置做喷泉实验，形成喷泉的原理是什么？

提示：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。

7．用图3装置做喷泉实验，形成喷泉的原理是什么？

提示：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。

通过对喷泉实验的原理和装置分析，培养学生“科学探究与模型认知”的核心素养。

1．下列有关氨的叙述中，正确的是(　　)

①氨气极易溶于水，可以用来做喷泉实验　②可用湿润的蓝色石蕊试纸检验氨气　③可用向上排空气法收集氨气　④氨易液化，工业上可用氨作制冷剂　⑤实验室制取的氨气用碱石灰干燥

A．①②③　　 B．②③④　　

C．③④⑤　　 D．①④⑤

D　[氨气极易溶于水，使容器内压强减小，可以用来做喷泉实验，①正确；氨气的水溶液呈碱性，可用湿润的红色石蕊试纸检验氨气，②错误；氨气的密度比空气的小，可用向下排空气法收集氨气，③错误；氨易液化，工业上可用氨作制冷剂，④正确；氨气是碱性气体，实验室制取的氨气可用碱石灰干燥，⑤正确；故选D。]

2．(素养题)标准状况下，在干燥的烧瓶中充满纯净的NH3，进行如图所示的喷泉实验，下列说法错误的是(　　)

A．本实验之所以能够产生喷泉是因为氨气极易溶于水，导致烧瓶内外产生压强差

B．若烧瓶内的氨气中混有少量空气，则喷泉实验后的水不能充满烧瓶

C．本实验若将NH3换成HCl，也能产生红色的喷泉

D．实验结束后，烧瓶中氨水的物质的量浓度为

 mol·L－1

C　[氨气极易溶于水，使烧瓶内气压迅速小于大气压，从而形成喷泉，A项正确；若烧瓶内的氨气中混有少量空气，由于空气中的氮气等难溶于水，也不与水反应，则喷泉实验后的水不能充满烧瓶，B项正确；若将NH3换成HCl，因HCl也极易溶于水，也能形成喷泉，但由于HCl的水溶液显酸性，故滴有酚酞的水形成的喷泉溶液显无色，C项错误；设烧瓶容积为V L，则标准状状况下烧瓶内氨气的物质的量n＝＝mol，由于氨水充满烧瓶，所以最终形成氨水的物质的量浓度c＝＝＝ mol·L－1，D项正确。]

3．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　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　⑥铵盐受热分解一定都会产生氨气

A．①③④     B．②③④

C．①②③④⑥     D．①②③④⑤⑥

B　[①硝酸铵中氮元素既有－3价又有＋5价，错误；②绝大多数铵盐易溶于水，正确；③铵态氮肥中含有NH，能与OH－结合形成NH3·H2O，NH3·H2O受热分解产生氨气并逸出，使铵态氮肥的肥效降低，因此不应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；⑥铵盐受热分解不一定生成氨气，如硝酸铵等，错误。]

4．现欲分离氯化钠和氯化铵的混合物，可采用的方法是 (　　)

A.加入NaOH溶液     B．加入AgNO3溶液

C．加热并冷却     D．加入水

C　[铵盐受热均易分解，NH4Cl加热分解，而NaCl受热没有明显变化，同时生成的NH3和HCl气体导出后又能迅速化合生成NH4Cl。]

5．(素养题)实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制取氨气，如图A和B是常用的气体发生装置。

(1)实验室制氨气时反应的化学方程式是______________________________

________________________________________________________________，

应选用的装置是________；若改用浓氨水和NaOH固体制氨气时，应选取的装置是________。

(2)为了得到干燥的氨气，实验室常使用________作干燥剂(请从碱石灰、浓硫酸、氯化钠中选出一种物质)。

(3)实验室常用________法收集氨气。

[解析]　(1)实验室制氨气时利用熟石灰与氯化铵加热反应制取，反应的化学方程式是2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，反应需要加热，应选用的装置是A；若改用浓氨水和NaOH固体制氨气时，由于不需要加热，应选取的装置是B。

(2)氨气是碱性气体，因此为了得到干燥的氨气，实验室常使用碱石灰作干燥剂，氯化钠不能作干燥剂。

(3)氨气极易溶于水，且密度小于空气，实验室常用向下排空气法收集氨气。

[答案]　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑　A　B

(2)碱石灰　(3)向下排空气