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 氮及其化合物第2课时导学案

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课时2　氨和铵盐 课标解读内容要求学业要求1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氨的主要性质和制备。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。1.能在讨论交流的基础上提出有关氨的制备、性质检验的实验方案,基于实验现象和数据进行分析并得出结论。2.能从物质类别和元素化合价的角度,预测氨和铵盐的性质及转化。 学习任务一　氨的性质　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1918年,举世瞩目的诺贝尔化学奖,在因第一次世界大战停发两年后,终于重新颁发,而获奖者是来自德国的化学家弗里茨·哈伯。在经历无数次失败后,哈伯终于在实验室采用600 ℃、200个大气压和金属铁作催化剂的条件下,人工固氮成功,这种人工固氮技术具有世界性意义。合成氨的原料来自空气、煤和水,因此是最经济的人工固氮法,从而结束了人类完全依靠天然氮肥的历史,给世界农业发展带来了福音。你能写出哈伯法生产氨的反应的化学方程式吗?答案　哈伯法生产氨的反应的化学方程式为N2+3H2 2NH3。 1.氨的物理性质(1)氨是无色、有①　刺激性　气味的气体,密度比空气的小。 (2)氨很容易液化,液化时放热。液氨汽化时要吸收大量的热,使周围温度急剧降低,可用作②　制冷剂　。 (3)氨极易溶于水,在常温常压下,1体积水大约可溶解③　700　体积氨。 2.氨的喷泉实验实验装置操作及现象结论a.打开弹簧夹,挤压胶头滴管;b.烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成喷泉,烧瓶内液体呈④　红　色 氨⑤　极易　溶于水,水溶液(俗称氨水)呈⑥　碱　性,能使无色酚酞溶液变红  3.氨水的化学性质4.氨的化学性质 判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。1.氨溶于水能电离出氢氧根离子,所以氨属于碱(　✕　)2.液氨和氨水都属于纯净物(　✕　)3.浓氨水与所有酸反应均可产生白烟(　✕　)4.NH3可以与水做喷泉实验,说明NH3易溶于水(　√　)1.如图是工业制硝酸流程图的一部分。请你根据上述流程图,写出在制备硝酸时氨参与反应的化学方程式。该反应中氨表现了什么性质?答案　在制备硝酸时氨参与反应的化学方程式为4NH3+5O2 4NO+6H2O。反应中氨表现了还原性。2.从性质角度分析,氨是一种碱性气体。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?答案　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,即白烟。浓硫酸没有挥发性,故与氨水不形成白烟。3.1 mol/L的氨水中NH3·H2O的浓度是1 mol/L吗?该氨水中含氮元素的微粒有哪些?答案　不是,因为NH3·H2O在水中发生电离,所以c(NH3·H2O)小于1 mol/L。因为氨水中存在没有与水反应的氨气分子和一水合氨的电离:NH3·H2ON+OH-,所以氨水中存在NH3、N和NH3·H2O三种含氮元素的微粒。4.某同学组装了一套喷泉实验装置,如图所示。(1)如何操作才能引发该喷泉实验?是先挤出胶头滴管中的水还是先打开止水夹?(2)若将NH3换为NO2,能否形成喷泉?若能形成,则实验后液体能否充满烧瓶?(3)某同学做喷泉实验时,打开止水夹后将胶头滴管内的水挤入烧瓶内,并未产生喷泉,试分析实验失败可能的原因是什么?答案　(1)先打开止水夹,然后挤出胶头滴管中的水,氨极易溶于水,烧瓶内气体压强减小,外界大气压将水压入烧瓶内,形成喷泉。(2)能形成喷泉,但实验后液体不能充满烧瓶。NO2易溶于水并能与水发生反应:3NO2+H2O 2HNO3+NO,有NO气体产生,故能形成喷泉,但用NO2与H2O做喷泉实验时,液体只能充满烧瓶容积的。(3)①装置气密性不好;②收集的NH3纯度较低;③烧瓶不干燥等。1.氨属于碱性气体,能与酸反应;氨也具有还原性,可以作还原剂。2.关于喷泉实验(1)使烧瓶内外产生较大压强差的两种方法方法装置成因减小内压增大外压 (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烧瓶内的气体——要满。(3)常见能形成喷泉的物质组合气体NH3HClCO2、SO2、Cl2NO2+O2吸收剂水或盐酸水或NaOH溶液NaOH溶液水或NaOH溶液  1.下列有关氨的叙述中不正确的是(　　)A.氨分子中氮元素的化合价为最低价,氨具有还原性B.氨的催化氧化反应的化学方程式是4NH3+5O2 4NO+6H2OC.氨的催化氧化反应中,若氧气过量,则有红棕色气体生成D.可以用玻璃棒蘸取浓硫酸检验氨的存在答案　D　氨分子中氮元素的化合价为最低价,只能升高不能降低,因此氨具有还原性;氨的催化氧化产生的一氧化氮能与过量的氧气反应生成红棕色气体二氧化氮;浓硫酸与氨反应没有明显现象,所以D项错误。2.如图是实验室进行氨溶于水的喷泉实验装置,下列叙述不正确的是(　　)A.该实验说明氨是一种极易溶于水的气体B.进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色,说明氨水显碱性C.形成喷泉的原因是氨溶于水后,烧瓶内的气压小于外界大气压D.用氯气代替氨,利用此装置也可进行喷泉实验答案　D　A项,NH3极易溶于水,可用来做喷泉实验;B项,氨水呈碱性,能使无色酚酞溶液变成红色;C项,NH3极易溶于水,使烧瓶内的气压小于外界大气压,在压强差的作用下,烧杯中的水沿导管迅速向上流动,从而形成喷泉;D项,Cl2在水中的溶解度较小,不能用Cl2做喷泉实验。3.下列关于氨水的叙述正确的是(　　)A.氨水显碱性,是因为氨水是一种弱碱B.氨水和液氨成分相同C.0.1 mol·L-1氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3(除水外)D.1 L 1 mol·L-1的氨水中含有的含氮微粒有NH3、NH3·H2O、N答案　D　氨水是一种混合物,NH3·H2O是弱碱,在水中发生部分电离,使溶液显碱性,故A错误;氨水中共有六种粒子,分别是H2O、NH3、NH3·H2O、N、OH-和少量的H+,是一种混合物,液氨是纯净物,故B错误;溶于水的氨大部分与水反应生成NH3·H2O,所以除水外,0.1 mol·L-1氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O,故C错误。4.氮元素在地球上含量丰富,其中氨在工、农业生产、生活中有着重要的作用。(1)某兴趣小组用如图装置探究氨的催化氧化,加热装置2一段时间后,挤压装置1中打气球鼓入空气,观察到装置2中物质呈红热状态;停止加热后仍能保持红热,说明该反应过程中是　　　　　　(填“吸收”或“放出”)能量的。 (2)上图中若撤掉装置3,在装置4中仅观察到大量白烟,该白烟的化学式可能为　　　　　　。 (3)按下图装置进行氨的性质实验(旋塞1和旋塞2实验前关闭),G、H是两个等体积的容器。先打开旋塞1,H瓶中的现象是　　　　　　　　　　　　。一段时间后,关闭旋塞1,再打开旋塞2,则H瓶中的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)放出　(2)NH4NO3　(3)有白烟生成　石蕊溶液倒吸入H瓶,石蕊溶液变成了红色解析　(1)实验过程中停止加热,由于装置自然散热,温度原本应当降低,但是实际装置2仍然能保持红热,说明该反应过程中放出能量。(2)装置2中存在的是NH3与O2以及部分反应生成的NO、H2O,装置3的作用是除去没有反应的NH3,如果撤掉装置3,装置4中发生的化学反应有2NO+O2 2NO2、3NO2+H2O 2HNO3+NO、HNO3+NH3 NH4NO3,所以装置4中生成的白烟是NH4NO3。(3)装置中旋塞1打开后,HCl与NH3混合生成NH4Cl,所以H中能够看到有白烟产生;一段时间后,氨反应完,有剩余的HCl,关闭旋塞1,再打开旋塞2,因为HCl也极易溶于水,所以烧杯中的石蕊溶液会被倒吸进入H瓶,石蕊溶液遇酸变红。学习任务二　铵盐　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.铵盐的物理性质绝大多数铵盐易溶于水。2.铵盐的化学性质(1)受热易分解a.NH4Cl受热分解:①　NH4Cl NH3↑+HCl↑　。 b.NH4HCO3受热分解:②　NH4HCO3 NH3↑+H2O+CO2↑　。 (2)与碱反应(NH4)2SO4溶液与NaOH溶液共热:③　(NH4)2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O+2NH3↑　。 3.N的检验(1)化学原理:④　N+OH- NH3↑+H2O　(用离子方程式表示)。 (2)检验方法:把NaOH溶液加到某物质的固体或溶液里,加热后产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸⑤　变蓝　,就可以判断该物质是铵盐。 4.氨气的制备判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“✕”)。1.任何铵盐受热均生成NH3(　✕　)2.铵盐易溶于水,可用作氮肥,储存时要密封包装且放于阴凉处　(　√　)3.NH4HCO3与足量NaOH溶液共热时,发生反应的离子方程式为N+OH- NH3↑+H2O(　✕　)4.可以用直接加热氯化铵固体的方法制备氨(　✕　)1.并不是所有的铵盐分解都会产生氨,例如硝酸铵分解就不会产生氨。查阅资料可知,185~200 ℃时,硝酸铵分解得到两种氧化物,其中之一是水,请你写出该温度时硝酸铵分解的化学方程式(可不注明条件)。答案　硝酸铵分解的化学方程式为NH4NO3 N2O↑+2H2O。2.碳酸氢铵化肥是重要的庄稼肥料。下图是碳酸氢铵化肥的标签,请你解释该化肥为何不能在高温天气施用,同时不能与碱性物质混合施用?碳酸氢铵化学式　NH4HCO3净重　50 kg含氮量　16%保存注意事项　防潮,阴凉处施用注意事项　避免雨天、高温天气施用,不要与碱性物质混用答案　在高温条件下,碳酸氢铵受热分解生成NH3、CO2、水蒸气,会造成化肥损失;碳酸氢铵能与碱反应生成氨,如果与碱性物质混合施用,会造成肥效降低。3.如图是某化学兴趣小组对氨的制备和性质实验的改进装置,其中装置中的a、b、c、d、e、f均为注射器(部分)。(1)B装置中注射器c装有浓氨水。若将浓氨水注入氢氧化钠固体,即可制备氨。请你结合氨水的性质等知识,说明产生氨的原因。如果将氢氧化钠固体换成氧化钙固体,其他不变,还能产生氨吗?(2)打开K2,关闭其他开关,将注射器c的浓氨水慢慢注入试管中,看到注射器b中的现象是什么?若关闭K1、K2、K4、K6,打开K3、K5,如何判断C装置中的烧瓶已经收集满氨?待烧瓶中充满氨,关闭K5,打开K6,将会观察到哪些现象?(3)装置C为喷泉实验装置。若烧杯中的水换成氯化铁溶液,则喷泉实验开始后,可在烧瓶中看到什么现象?(4)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,你认为正确吗?为什么?答案　(1)氨水中存在电离:NH3·H2O N+OH-,氢氧化钠固体溶于水的过程是放热的,温度升高能够促使NH3·H2O分解放出氨。氧化钙与水反应也放出热量,所以也可以产生氨。(2)可以看到注射器b中产生大量白烟,因为发生反应:NH3+HCl NH4Cl,白烟为NH4Cl固体小颗粒。待注射器e中棉团(酚酞)变红,说明氨已经收集满。关闭K5,打开K6,f中的润湿的红色石蕊试纸变为蓝色。(3)可看到美丽的红褐色喷泉,因为生成了氢氧化铁沉淀。(4)不正确。NH4Cl分解得到NH3和HCl,两种气体在试管口遇冷又反应生成NH4Cl,得不到氨。 4.实验室制备的氨为何常用碱石灰干燥而不用浓硫酸干燥?氯化钙也可以吸收水分,能用氯化钙干燥氨吗?答案　不能用浓硫酸等酸性干燥剂干燥NH3,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2与NH3反应生成CaCl2·8NH3。1.并不是所有的铵盐分解都会产生氨,所以检验铵根离子时应将被检测物与浓碱共热,如果产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体,就可以判断该物质是铵盐。注意最好是浓碱溶液并且要加热。2.氨的实验室制法(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,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,目的是防止氨与空气形成对流,以收集到较纯净的氨。(4)验满方法①方法一:用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近,若试纸变蓝,说明氨已经收集满。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,说明氨已经收集满。(5)尾气处理:多余的氨要吸收掉(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,常采用的装置有:3.实验室制取氨的简便方法简便方法装置反应原理加热浓氨水NH3·H2O NH3↑+H2O浓氨水与固体烧碱或生石灰混合将浓氨水滴加到固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)上,消耗浓氨水中的水,同时反应放热,促进NH3·H2O分解产生NH3 1.下列关于铵盐的叙述:①铵盐中氮元素的化合价都是-3;②绝大多数铵盐易溶于水;③铵盐与碱共热放出氨;④铵盐都不能与酸反应;⑤绝大多数铵盐受热易分解。其中正确的是(　　)A.①②③　　 B.②③④　　C.③④⑤　　 D.②③⑤答案　D　①硝酸铵中氮元素的化合价是-3和+5,错误;②绝大多数铵盐易溶于水,正确;③铵盐与碱共热,能够反应放出氨,正确;④碳酸铵能够与酸反应放出二氧化碳,错误;⑤绝大多数铵盐不稳定,受热易分解,正确。2.将湿润的红色石蕊试纸放在进行下列实验的试管口,试纸不变成蓝色的是(　　)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晶体答案　D　A、B、C项中均有NH3生成,D项中NH4Cl分解生成的NH3和HCl气体在试管口又凝结为NH4Cl晶体。3.实验室制取少量干燥的氨用到下列装置,其中正确的是(　　)A.①是氨发生装置B.②是氨吸收装置C.③是氨发生装置D.④是氨收集、检验装置答案　C　①中氯化铵固体受热分解生成氨和氯化氢,但是在试管口处温度降低,氨和氯化氢又重新化合成固体氯化铵,因此无法得到氨;②中漏斗没入水中起不到防倒吸的作用,应使倒置漏斗的上边缘紧挨液面;③氧化钙能与浓氨水中的水反应生成氢氧化钙,同时放出大量热,使浓氨水分解放出氨;④中的收集装置应在试管口塞一团棉花,防止空气对流而引起氨逸出。4.甲、乙、丙三位同学分别用如下三套实验装置及化学药品(其中碱石灰为固体氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨。请你参与探究,并回答下列问题:甲　　　　　　　　　　　乙丙(1)三位同学制取氨的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)三位同学用上述装置制取氨时,其中一位同学没有收集到氨(实验操作都正确),你认为没有收集到氨的同学是　　　　　　(填“甲”“乙”或“丙”)。 (3)为确定试管内是否已收集满氨,应将湿润的红色石蕊试纸置于收集气体的试管口处,若观察到　　　　　　  ,则说明氨已收集满。 (4)三位同学都认为他们的实验装置还可用于加热碳酸氢铵固体来制取纯净的氨,你判断能够达到实验目的的同学是　　　　　　(填“甲”“乙”或“丙”)。 答案　(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O　(2)乙　(3)试纸变蓝　(4)丙解析　(1)根据题述装置图可知,三位同学制取氨的反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)氨是碱性气体,能与浓硫酸反应,所以没有收集到氨的同学是乙。(3)氨是碱性气体,因此为确定试管内是否已收集满氨,应将湿润的红色石蕊试纸置于收集气体的试管口处,若观察到试纸变蓝,则说明氨已收集满。(4)碳酸氢铵分解生成氨、水和CO2,要制备氨需要除去CO2和H2O,需要利用碱石灰,因此能够达到实验目的的同学是丙。