化学鲁科版 (2019)第3节 氮的循环第2课时导学案

这是一份化学鲁科版 (2019)第3节 氮的循环第2课时导学案，共11页。

1．通过氨气的转化与生成的实验探究认识氨气、铵盐的物理性质、化学性质，知道它们的主要应用；建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法，培养变化观念与平衡思想的化学学科核心素养。
2．通过对氨气的转化与生成的实验探究以及NHeq \\al(＋,4)的检验方法，培养科学探究与创新意识的化学学科核心素养。
eq \a\vs4\al(氨的转化)
[实验1] 如图A，在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和胶头滴管(预先吸入水)的塞子塞紧瓶口；立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯中(预先在水中滴入少量酚酞溶液)，按如图所示组装好仪器；挤压胶头滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，观察现象。实验现象：烧杯中滴有酚酞的水倒吸入烧瓶中，形成红色喷泉。
[实验2] 如图B，分别在两个集气瓶中滴入几滴浓氨水和浓盐酸，盖上玻璃片，如图所示放置，然后抽去中间的玻璃片，观察现象。
实验现象：集气瓶中有白烟生成。
[问题探讨]
(1)图A装置中形成喷泉的原理是什么？
提示：烧瓶内的气体极易溶于水或易与溶液中的溶质发生化学反应，使烧瓶内气压迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体被压入烧瓶中，从而形成喷泉。
(2)运用所学知识归纳：哪些气体和吸收剂通过A装置可以形成喷泉？
提示：下面是几种常见的能形成喷泉的气体和吸收剂
(3)装置A烧瓶中是否一定盛有气体才能形成喷泉？
提示：不一定。如果利用加压的方法把下面的液体压入烧瓶也能形成喷泉。
(4)若利用装置A均充满气体分别进行NH3和HCl的喷泉实验，所得溶液的物质的量浓度是否相等？
提示：相等。液体均能充满烧瓶，气体的物质的量相等，实验后溶液的体积相等，所以溶液的物质的量浓度相等。
(5)装置B中集气瓶中产生白烟的原因是什么？
提示：NH3＋HCl===NH4Cl(白烟)。
1．喷泉产生的本质原因
喷泉产生的本质原因是容器内外产生压强差。
产生压强差的方法：
(1)减小容器内气体的压强，如用液体将气体吸收或与其反应等；(2)增大容器外的压强。
2．喷泉实验成功的关键
(1)装置气密性良好；(2)容器要干燥；(3)容器内要尽量收集满干燥的气体，即气体的纯度要高；(4)玻璃导管插入液体的部分不能太短，以防导管过早与液体脱离而导致喷泉停止。
3．氨的性质
(1)物理性质
[名师点拨]
氨易液化，液氨汽化时吸收热量，液氨常做制冷剂。
(2)化学性质
4．氨水
氨气极易溶于水，1体积水能溶解约700体积氨气。
(1)氨水中的粒子有NH3·H2O、NH3、H2O、NHeq \\al(＋,4)、OH－、H＋。
(2)NH3·H2O为可溶性一元弱碱，易挥发，不稳定，易分解：
NH3·H2Oeq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O，NH3可与多种酸反应。
(3)氨水与盐溶液反应
氨水与FeCl3、AlCl3、MgCl2溶液发生反应的离子方程式分别为
Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)；
Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NHeq \\al(＋,4)；
Mg2＋＋2NH3·H2O===Mg(OH)2↓＋2NHeq \\al(＋,4)。
1．下列关于氨气的叙述错误的是( )
A．氨气极易溶于水
B．氨气可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C．氨气具有还原性
D．可以用玻璃棒蘸取浓盐酸检验氨气的存在
解析：选B 常温常压下，1体积水约溶解700体积的氨气，A项正确；氨气是碱性气体，可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，B项错误；氨气中氮元素显－3价，为最低价态，故NH3具有还原性，C项正确；氨气遇浓盐酸可产生白烟，故可以用浓盐酸来检验氨气的存在，D项正确。
2．如图所示，在干燥的圆底烧瓶中充满气体a，打开弹簧夹f，将胶头滴管中的液体b挤入圆底烧瓶内，轻轻振荡圆底烧瓶，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满整个圆底烧瓶。则a和b分别是( )
解析：选D NO2与水发生反应：3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，而NO难溶于水，故最终水不能充满圆底烧瓶，A项不符合题意；NO难溶于水，也不溶于盐酸，B项不符合题意；Cl2几乎不溶于饱和氯水，C项不符合题意；NH3极易溶于水，D项符合题意。
3．如图所示，利用培养皿探究NH3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( )
解析：选A 浓氨水具有挥发性，向NaOH固体上滴加浓氨水，由于NaOH与H2O作用放热从而使NH3挥发。NH3能与HCl发生化合反应生成NH4Cl白色固体，NH3也能与浓H2SO4发生化合反应生成(NH4)2SO4，A正确，B错误；NH3与氯化物溶液反应生成沉淀，该氯化物可能是AlCl3或MgCl2等，C错误；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O是可溶性碱，NH3是氢化物，D错误。
eq \a\vs4\al(氨的生成)
1．铵盐的“热解”
(1)NH4HCO3受热分解：NH4HCO3eq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋CO2↑＋H2O。
(2)NH4Cl受热分解：NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑。
[名师点拨]
(1)铵盐均易溶于水。
(2)并不是所有铵盐受热分解的产物中都存在NH3。如NH4NO3eq \(=====,\s\up7(△))N2O↑＋2H2O。
2．铵盐的“碱解”
(1)稀溶液中不加热(离子方程式)：
NHeq \\al(＋,4)＋OH－NH3·H2O。
(2)浓溶液中加热(离子方程式)：
NHeq \\al(＋,4)＋OH－eq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。
3．NHeq \\al(＋,4)的检验
(1)一般流程
eq \x(铵盐NH\\al(＋,4))eq \(――→,\s\up7(强碱),\s\d5(△))eq \x(无色气体NH3)eq \(―――――→,\s\up7(湿润的红色),\s\d5(石蕊试纸))eq \x(试纸变蓝)
(2)具体操作
4．氨的实验室制法
(1)常用方法
[名师点拨]
(1)采用加热分解NH4Cl的方法不能制取NH3，因为NH4Cleq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑，NH3＋HCl===NH4Cl。
(2)不能使用NaOH、KOH代替Ca(OH)2与NH4Cl反应制取NH3，因为NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于NH3的逸出，且在加热条件下会腐蚀玻璃。
(3)不能用NH4NO3代替NH4Cl，因为NH4NO3加热可能发生爆炸，也不能用NH4HCO3或(NH4)2CO3代替NH4Cl，因为它们分解还产生CO2，会引入杂质气体。
(2)氨气的其他制取方法
(3)NH3吸收装置的创新
5．喷泉实验的有关计算
(1)实验完成后，溶液充满烧瓶，若溶质为气体，则溶液物质的量浓度可由体积换算确定。标准状况下，若烧瓶内气体的体积为V，则有V(aq)＝V，nB＝eq \f(V,22.4 L·ml－1)，cB＝eq \f(nB,Vaq)＝eq \f(\f(V,22.4 L·ml－1),V)＝eq \f(1,22.4) ml·L－1。
(2)若溶质由气体反应生成，则依实际情况判断。
如用V体积NO2与O2按体积比4∶1混合后的气体做喷泉实验，发生的反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，则有
nB＝eq \f(4,5)·eq \f(V,22.4 L·ml－1)，V(aq)＝V，
cB＝eq \f(\f(4,5)·\f(V,22.4 L·ml－1),V)＝eq \f(1,28) ml·L－1。
1．下列关于铵盐的叙述中不正确的是( )
A．都易溶于水
B．受热都易分解
C．都能与碱反应
D．所有铵盐中，氮元素的化合价都是－3价
解析：选D 铵盐都易溶于水，受热都易分解，与碱共热时都能产生氨气，铵盐中，氮元素的化合价不一定都是－3价。如NH4NO3中的NOeq \\al(－,3)中的氮元素是＋5价。
2．试管中盛有少量白色固体，可能是铵盐，检验的方法是( )
A．加水，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B．加氢氧化钠溶液，加热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C．加氢氧化钠溶液，加热，滴入酚酞溶液
D．加氢氧化钠溶液，加热，滴入石蕊溶液
解析：选B 向固体中加入NaOH溶液，加热发生反应：NHeq \\al(＋,4)＋OH－eq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O，产生的气体若能使湿润的红色石蕊试纸变蓝(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验，冒白烟)，则证明该白色固体是铵盐。
3．如图是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( )
解析：选A A项，NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，冷却时二者又化合生成NH4Cl，错误；B项，CaO＋H2O===Ca(OH)2，同时放热，使NH3·H2O分解，同时降低了NH3的溶解度，有利于NH3的产生和逸出，正确；C项，试管口应略向下倾斜，正确；D项，浓氨水受热挥发出NH3，正确。
[分级训练·课课过关]
1．下列叙述不正确的是( )
A．NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水
B．NO和NH3均可用排空气法收集
C．NH3中的N元素只具有还原性
D．NH3遇到挥发性强酸能产生白烟
解析：选B A项，NH3的喷泉实验说明氨气极易溶于水，正确；B项，NO能被氧气氧化生成NO2，所以不能用排空气法收集，NH3可用向下排空气法收集，错误；C项，NH3中的氮元素为－3价，为氮元素的最低价态，只具有还原性，正确；D项，NH3遇到挥发性强酸能产生白烟，如与浓盐酸相遇能生成氯化铵而产生白烟，正确。
2．下列关于氨水的说法中不正确的是( )
A．向氨水中滴加酚酞溶液，溶液变红色
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，是因为氨水是一种弱碱
D．在1 ml·L－1的氨水中，NH3·H2O、NHeq \\al(＋,4)、NH3的物质的量浓度之和为1 ml·L－1
解析：选C 氨水呈碱性，向氨水中滴加酚酞溶液，溶液变红色，A正确；溶于水中的氨大部分与水反应生成NH3·H2O，NH3·H2O只有少部分电离，氨水中存在的主要微粒为NH3·H2O(除水外)，B正确；氨水显弱碱性，是因为NH3·H2O是一种弱碱，在水中部分电离使溶液呈碱性，氨水是混合物，不属于碱，C错误；氨水中，氮元素的存在形式共有NH3·H2O、NH3、NHeq \\al(＋,4)三种，由元素守恒可知，三者的物质的量浓度之和为1 ml·L－1，D正确。
3．下列说法正确的是( )
A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3
B．检验铵盐中含有NHeq \\al(＋,4)的操作是取少量某铵盐放入试管中，加入稀氢氧化钠溶液，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
C．NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时，反应的离子方程式为NHeq \\al(＋,4)＋OH－eq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O
D．NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离
解析：选C 铵盐受热易分解，但不一定产生氨气，如NH4NO3在400 ℃以上分解生成N2、NO2、H2O等，A错误；检验NHeq \\al(＋,4)时，取少量某铵盐放入试管中，应加入浓氢氧化钠溶液共热，将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，B错误；NH4Cl溶液中加入NaOH溶液共热时，会发生反应生成氨气和水，离子方程式为NHeq \\al(＋,4)＋OH－eq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O，C正确；氯化铵受热分解为氨气和氯化氢，发生化学变化，但是氯化钠受热不分解，NH4Cl和NaCl的固体混合物可用加热法分离，不能用升华法分离，D错误。
4．下列关于如图进行的实验说法中正确的是( )
A．若甲烧瓶内是氨气，要产生喷泉，则烧杯中溶液一定呈酸性
B．若乙烧瓶内是二氧化碳，烧杯中是碱溶液，用热毛巾捂热烧瓶片刻即可产生喷泉
C．若丙装置中X为HCl，则烧瓶内可产生白雾
D．若丙装置中通入的气体为Cl2，则烧瓶内一定无喷泉产生
解析：选B 因氨气极易溶于水，故烧杯中可以是水，水呈中性，A错误；通过捂热赶出烧瓶中的二氧化碳而使NaOH与CO2反应，导致烧瓶内压强减小，引发喷泉，B正确；NH3＋HCl===NH4Cl，产生的是白烟而非白雾，C错误；发生反应：8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2，生成固体NH4Cl，气体体积减小，烧瓶内可能会产生喷泉，D错误。
5．某学习兴趣小组探究氨气的制取实验：
(1)甲同学拟用下列实验方法制备氨气，其中合理的是________(填字母，下同)。
A．将氯化铵固体加热分解
B．将浓氨水滴入氢氧化钠固体中
C．将氢氧化钠固体加入浓氨水中
D．将氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中
(2)根据上述正确的原理，该同学欲用下列常见的实验室制气装置制取氨气，适宜的装置是________。
(3)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据，下列性质与收集方法无关的是________(填标号)。
①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ⑤与氧气反应
(4)下图是甲同学设计收集氨气的几种装置，其中可行的是________(填字母)，集气的原理是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)加热氯化铵产生的氯化氢和氨气，遇冷又转化为氯化铵固体，不能用加热氯化铵的方法制取氨气；用浓氨水与氢氧化钠固体混合制氨气时，将氨水滴入氢氧化钠固体中更方便操作，而且节约氨水的用量；氨气极易溶于水，若用氯化铵稀溶液滴入氢氧化钠固体中生成的是NH3·H2O，得不到NH3。
(2)由所给试剂可知，不需要加热条件。
(3)收集气体可采用排空气法(密度与空气有较大差别、气体不能被O2氧化等)，也可采用排水法(不易溶于水)，与其他性质无关。
答案：(1)B (2)C (3)②④
(4)d 利用氨气密度小于空气密度的性质，采用短管进氨气，长管出空气，即可收集氨气
气体
HCl
NH3
CO2、Cl2、SO2、H2S
NO2
NO、O2(体积比为4∶3)
吸收剂
水、NaOH溶液
水
NaOH溶液
水
水
化学(或离子)方程式
现象
说明
能与水反应
NH3＋H2ONH3·H2ONHeq \\al(＋,4)＋OH－
形成喷泉
可用湿润的红色石蕊试纸检验氨气
能与酸反应
HCl
(挥发性酸)
HCl＋NH3=== NH4Cl
产生白烟
可用浓盐酸检验氨气；氨气与不挥发性酸也反应
H2SO4
(难挥发性酸)
H2SO4＋2NH3===(NH4)2SO4
无现象
能与氧气反应
(催化氧化)
4NH3＋5O2eq \(=====,\s\up7(催化剂),\s\d5(△))4NO＋6H2O
反应放热
是工业制HNO3的基础
能与Cl2反应
8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2
产生白烟
用浓氨水检验输送氯气的管道是否漏气
能与CuO反应
2NH3＋3CuOeq \(=====,\s\up7(△))3Cu＋N2＋3H2O
黑色固体变为红色
可用排水法收集产生的N2
a
b
A
NO2
水
B
NO
4 ml·L－1盐酸
C
Cl2
饱和氯水
D
NH3
水
选项
实验现象
解释
A
浓盐酸附近产生白烟
NH3与HCl反应生成NH4Cl固体
B
浓硫酸附近无现象
NH3与浓硫酸不反应
C
氯化物溶液变浑浊
该溶液一定是AlCl3溶液
D
干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝
NH3是可溶性碱
方法
化学方程式(或原理)
气体发生装置
加热浓氨水
NH3·H2Oeq \(=====,\s\up7(△))NH3↑＋H2O
浓氨水＋固体NaOH
NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的逸出
浓氨水＋固体CaO
NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2
CaO的作用：①吸水后放热促进NH3的逸出；②增大溶液中OH－的浓度，减小NH3的溶解度