高中化学苏教版 (2019)必修 第二册第二单元 重要的含氮化工原料导学案

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第二单元　重要的含氮化工原料基础课时8　氨气学 习 任 务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。2.了解喷泉实验的原理。3.能根据实际需要设计无机化合物转化与制备的方案。知识点　氨气1．氨气的物理性质颜色气味密度水溶性液化难易无色刺激性气味比空气小极易溶于水，1体积水大约可溶解700体积氨气易被液化微点拨：液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降，所以液态氨在工业上常用来作制冷剂。2．喷泉实验实验装置操作及现象结论①打开橡皮管上的止水夹，挤压胶头滴管②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色氨气极易溶于水，氨水显弱碱性3.氨水的性质(1)氨气溶于水，大部分和水反应生成NH3·H2O，反应的化学方程式是NH3＋H2ONH3·H2O。NH3·H2O很不稳定，受热易分解为氨气和水，反应的化学方程式是NH3·H2ONH3↑＋H2O。(2)氨水具有弱碱性，电离方程式是NH3·H2ONH＋OH－，能使酚酞溶液变红色(或使湿润的红色石蕊试纸变蓝色)。4．氨气与氯化氢的反应(1)将分别蘸有浓氨水、浓盐酸的两支玻璃棒渐渐靠近，观察到的现象是有大量白烟产生。(2)这是因为浓氨水挥发产生的氨气与浓盐酸挥发产生的氯化氢在空气中相遇迅速反应生成氯化铵晶体小颗粒。(3)反应的化学方程式是NH3＋HCl===NH4Cl。微点拨：(1)氨气能与酸反应生成铵盐，其离子方程式是NH3＋H＋===NH。(2)铵盐大多是无色晶体，运输、储存比较方便，并且都能溶于水，易被农作物吸收。因此，固态氮肥已经代替了氨水，成为目前使用最广泛的化肥。5．从氮元素的化合价分析氨的性质(1)NH3中氮元素的化合价为－3价，在化学反应中氮元素化合价可能的变化是只能升高，不能降低，因此氨气具有还原性。(2)请写出氨气与氧气在催化剂作用下生成NO的化学方程式：4NH3＋5O24NO＋6H2O。　判断下列说法是否正确。(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)1 mol/L的氨水中c(NH3·H2O)为1 mol/L。 (×)(2)浓氨水与所有酸的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)氨水加热可以制NH3，说明NH3·H2O易分解。 (√)　根据氨水的性质分析，直接施用氨水作氮肥合理吗？理由是什么？提示：不合理。氨水易挥发，用氨水作氮肥，肥效低，浓度较大时还会烧伤作物茎叶，必须加大量的水稀释。氨水对眼睛、呼吸道等有强烈的刺激作用，贮存、运输和施用的要求也比较高。探究氨气的性质如图是工业制硝酸流程图，从氮元素的化合价分析可知，在制备硝酸的过程中氮元素失去电子，被氧化，表现还原性。[问题1]　写出氨气在制备硝酸时发生反应的其中一个重要化学方程式。在该反应中氨气表现了哪种性质？提示：4NH3＋5O24NO＋6H2O。氨气表现还原性。[问题2]　怎样利用化学实验验证含有－3价N的物质是否都具有还原性？请写出你设计的实验操作。提示：用高锰酸钾分别与氨水、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵反应，观察溶液颜色变化，如果高锰酸钾溶液紫色褪去，则说明NH3·H2O、氯化铵、硫酸铵、碳酸氢铵都具有还原性。[问题3]　化学兴趣小组的同学利用空管生烟实验验证氨气的性质，观察现象，说明氨气具有哪些性质。提示：浓氨水、浓盐酸扩散出的气体分子反应产生白烟，化学方程式为NH3＋HCl===NH4Cl。白烟接近浓盐酸一端，说明氨气易挥发且NH3分子比HCl分子运动快。1．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．NOC　[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。]喷泉实验在干燥的圆底烧瓶中充满氨气，用带有玻璃管和胶头滴管(预先吸入少量水)的塞子塞紧瓶口，倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水(含酚酞)的烧杯中，轻轻挤压胶头滴管，使少量水进入烧瓶，装置如图。[问题1]　挤压滴管的胶头后，立即形成红色喷泉，该实验能说明氨气的哪些性质？提示：能说明氨气极易溶于水；氨气与水反应生成的氨水呈弱碱性。[问题2]　该喷泉实验成功的关键是什么？提示：①装置气密性良好；②圆底烧瓶要干燥；③装置内气体的纯度要高。1．喷泉实验的原理喷泉产生的本质原因是烧瓶内外形成气压差，由于烧瓶内气体的压强小于烧瓶外的压强，故液体被压入烧瓶内形成喷泉。产生气压差的方法有：(1)减小烧瓶内气压，如液体将气体吸收或反应等；(2)增大烧瓶外压强。2．常见装置图　甲　　　　乙　　　　丙　(1)图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉”。几种常见情况：气体HClNH3CO2、Cl2、H2S、SO2NO2、O2混合气体或NO、O2混合气体吸收剂水、NaOH溶液水、盐酸NaOH溶液H2O(2)图乙装置形成“喷泉”可采用使烧瓶受热的方法，瓶内气体膨胀，打开止水夹，气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小形成压强差而形成“喷泉”。(3)图丙装置下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶中压入到烧瓶中形成“喷泉”。【例题】　(2020·全国Ⅲ卷)喷泉实验装置如图所示。应用下列各组气体­溶液，能出现喷泉现象的是(　　) 气体溶液AH2S稀盐酸BHCl稀氨水CNO稀H2SO4DCO2饱和NaHCO3溶液【解题指南】　如图的装置要想形成喷泉现象，气体应该极易溶于溶液，如NH3、HCl等气体；或者能与溶液发生反应，如CO2、SO2、H2S等酸性气体与NaOH溶液；乙烯、乙炔与溴水等。B　[H2S与稀盐酸不反应，且在稀盐酸中的溶解度较小，向圆底烧瓶中挤入少量稀盐酸，不能造成圆底烧瓶内气压明显减小，不能形成喷泉，A项错误；HCl能与稀氨水反应，向圆底烧瓶中挤入少量稀氨水会造成圆底烧瓶内气压明显减小，能形成喷泉，B项正确；NO与稀硫酸不反应，且在稀硫酸中溶解度非常小，向圆底烧瓶中挤入稀硫酸，不能造成圆底烧瓶内气压明显减小，不能形成喷泉，C项错误；CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度较小，向圆底烧瓶中挤入饱和NaHCO3溶液，不能造成圆底烧瓶内气压明显减小，不能形成喷泉，D项错误。]2．如图所示的装置中，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。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C　[气体易与液体发生反应或易溶于液体即可形成喷泉。CO2→NaOH溶液反应，无色喷泉；NH3→H2O(含酚酞)，易溶显红色，形成红色喷泉；SO2→浓NaOH溶液反应，无色喷泉；HCl→AgNO3溶液，反应生成白色沉淀，形成白色喷泉；C项与实验事实不相符。]3．如图所示为氨气喷泉实验的装置(图中夹持装置均已略去)。(1)收集氨气应使用________法，要得到干燥的NH3可选用________作干燥剂。(2)用图甲装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥的氨气，引发水上喷的操作是______________________________________________________________________________，该实验的原理是_________________________________________________________________________________________________________。(3)如果只提供如图所示的乙装置，请说明引发喷泉的方法_____________________________________________________________________________。[解析]　(1)对于难溶于水的气体，最好用排水法收集，这样得到的气体较纯净。但NH3极易溶于水，只能用排空气法，且NH3的相对分子质量比空气小，故用向下排空气法。(2)干燥气体时，最基本的要求是干燥剂不能与被干燥的气体发生化学反应。(3)产生喷泉的“动力”是烧瓶内外有压强差。[答案]　(1)向下排空气　碱石灰(2)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水　氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小，与烧瓶外形成压强差(3)打开止水夹，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃管内的空气，氨气与水接触，即产生喷泉1．下列气体通入水中所得溶液呈碱性的气体是(　　)A．NH3　　　 B．NO2C．SO2 D．HClA　[NH3通入水中发生反应NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，溶液呈碱性。]2．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．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH3(除水外)D．1 mol·L－1的氨水指在1 L溶液中含NH3、NH3·H2O、NH物质的量之和为1 molD　[溶于水的氨气大部分与水反应生成NH3·H2O，所以，除水外，物质的量浓度最大的粒子是NH3·H2O；NH3·H2O是一种弱碱，在水中发生部分电离使溶液呈碱性；氨水中共含有六种粒子，分别是H2O、NH3、NH3·H2O、NH、OH－和少量的H＋，是一种混合物，液氨是纯净物，只有NH3分子。]3．某同学在实验室中发现了一瓶无色而有刺激性气味的气体，根据气味判断可能是氨气，但不能确定是氨气。下列提供的方法中，能帮他检验该气体是否为氨气的是(　　)A．将湿润的红色石蕊试纸放在打开的瓶口B．将湿润的蓝色石蕊试纸放在打开的瓶口C．用蘸有浓硫酸的玻璃棒靠近打开的瓶口D．将干燥的红色石蕊试纸放在打开的瓶口A　[氨气使湿润的红色石蕊试纸变蓝色。]4．利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是______________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是___________________________________________________________________。(3)通过挤压胶头滴管和控制活塞的开关，在烧瓶Ⅰ中产生“喷泉”现象，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是________________________________________________________________________________________________。[解析]　本题主要从NH3的性质和喷泉实验原理出发。(1)若要在烧瓶Ⅱ中产生喷泉实验，必然使烧瓶Ⅱ中压强小于大气压强，则根据NH3的性质，先打开a、b，再挤压胶头滴管即可。(2)若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，则在Ⅱ中NH3被水吸收，形成负压，Ⅰ中HCl进入Ⅱ中，HCl和NH3反应生成固体NH4Cl，生成白烟。(3)要在烧瓶Ⅰ中形成喷泉，就要形成负压，先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管。片刻后，关闭a，打开b。[答案]　(1)先打开a、b活塞，再挤压胶头滴管(2)烧瓶Ⅱ导管口处产生白烟(3)先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管(或先打开a活塞，挤压胶头滴管，再打开c活塞)，片刻后，关闭a，然后打开b活塞