高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 氮及其化合物精品学案设计

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知识精讲
知识点01 氨气的结构和性质
1．氨气的结构
（1）结构式：____________________
（2）电子式：____________________
2．物理性质
（1）色味态：_____色、有__________气味的气体
（2）密度：密度比空气的_____
（3）溶解性：_____溶于水（1∶700）
（4）物理特性：易_____，液氨汽化时_____大量的热，可用作__________。
3．喷泉实验
（1）操作：打开弹簧夹，并挤压滴管的胶头。
（2）现象：烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成_____，瓶内液体呈_____色。
（3）结论：氨_____溶于水，其水溶液呈_____。
3．化学性质
（1）与水反应：___________________________________
①NH3·H2O的电离方程式：______________________________，能使红色石蕊试纸变_____。
②NH3·H2O不稳定，易分解：___________________________________。
（2）与酸反应
①操作：将蘸有浓盐酸的玻璃棒和蘸有浓氨水的玻璃棒相接近
②现象：产生大量__________
③反应：_________________________
（3）催化氧化（_____性）：______________________________
【即学即练1】关于氨的下列叙述中，错误的是（ ）。
A．氨易液化，液氨常用来作制冷剂
B．氨气易溶于水，可用来做喷泉实验
C．实验室常用向下排空气法收集氨气
D．氨气溶于水能导电，氨气是电解质
知识点02 铵盐的性质和NH4+的检验
1．铵盐：铵根离子（NH4+）与酸根离子形成的化合物。
2．物理性质：绝大多数铵盐_____于水。
3．化学性质
（1）不稳定性
①NH4Cl受热分解：______________________________
②NH4HCO3受热分解：______________________________
（2）与碱反应：以（NH4）2SO4溶液与NaOH溶液加热反应为例
①化学方程式：__________________________________________
②离子方程式：____________________________________
4．NH4+检验
（1）实验探究
①现象：试管中____________，试纸______。
②结论：铵盐与强碱在加热条件下反应生成______，离子方程式为______________________________。
（2）NH4+检验方法：
取溶液（或固体）少许于小试管中，滴加浓NaOH溶液，加热，能产生使湿润的______试纸______的气体证明NH4+的存在，反之则没有。
【即学即练2】关于铵盐的叙述：①铵盐易溶于水；②铵盐中氮元素均为－3价；③铵盐受热易分解；④铵盐只能跟碱反应，不能跟酸反应；⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合使用。其中正确的是（ ）。
A．①②③④⑤ B．①③⑤ C．③④⑤ D．①②④
知识点03 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
（2）净化装置：通常用碱石灰干燥氨气。
3．收集方法：向下排空气法收集
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：在吸收氨气尾气时要防止倒吸，常采用的装置有
【即学即练3】某化学实验小组同学利用以下实验装置制取氨气，并探究氨气的性质（部分仪器已略去）。请回答：
（1）实验室制备氨气的化学方程式为__________________________。
（2）用装置B收集氨气时，应选择氨气的进气口是________（填“a”或“b”），并说明选择的理由是__________________。
（3）打开装置B中的止水夹c，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是________________，____________________。
能力拓展
考法01 氨气的性质及应用
【典例1】某课外活动小组欲利用CuO与NH3的反应研究NH3的某种性质并测定其组成，设计了如图实验装置（夹持装置未画出）进行实验。请回答下列问题：
（1）仪器a的名称为______________；仪器b中可选择的试剂为__________。
（2）实验室中，利用装置A，还可制取的无色气体是________（填字母）。
A．Cl2 B．H2 C．CO2 D．NO2
（3）实验中观察到装置C中黑色CuO粉末变为红色固体，量气管有无色无味的气体，上述现象证明NH3具有______性，写出相应的化学方程式：_________________。
（4）E装置中浓硫酸的作用：_________________________。
（5）读取气体体积前，应对装置F进行的操作：_____________________________。
（6）实验完毕，若测得干燥管D增重m g，装置F测得气体的体积为n L（已折算成标准状况），则氨分子中氮、氢的原子个数比值为__________（用含m、n字母的代数式表示）。
【知识拓展】氨气和氨水的性质
1．氨气的还原性
NH3分子中氮显－3价，处于其最低价态，具有还原性，在反应中可以被氧化成较高价态的N2、NO、NO2等物质。
（1）4NH3+5O24NO+6H2O
（2）2NH3+3CuON2+3Cu+3H2O
（3）6NO+4NH35N2+6H2O
（4）6NO2+8NH37N2+12H2O
2．氨气的氧化性
NH3分子中氢显+1价，处于其最高价态，具有氧化性，可以被活泼金属还原成H2，同时生成氨基化合物（NH2－）。
（1）2Na+2NH32NaNH2+H2↑
（2）6NH3+3MgMg（NH2）2+3H2↑
3．氨水的组成和性质
（1）三个可逆反应
①氨气和水的反应：NH3+H2ONH3·H2O
②一水合氨的电离：NH3·H2ONH4++OH－
③水的电离：H2OH++OH－
（2）“三分子”、“三离子”成分
①三分子：NH3、H2O、NH3·H2O
②三离子：NH4+、OH－、H+
（3）物理性质 “两特殊”
①密度：比水小，浓度越大，密度反而越小
②挥发性：易挥发出氨气，所以氨水应密封保存
（4）化学性质“两性”
①弱碱性：
2NH3·H2O+H2SO4（NH4）2SO4+2H2O
AlCl3+3NH3·H2OAl（OH）3↓+3NH4Cl
②不稳定性：NH3·H2ONH3↑+H2O
考法02 氨气的喷泉实验
【典例2】现用传感技术测定喷泉实验中三颈瓶内的压强变化来认识喷泉实验的原理。下列说法不正确的是（ ）。

A．制取氨气时烧瓶中的固体常用CaO
B．将湿润的红色石蕊试纸置于三颈瓶口c处，试纸变蓝，说明NH3已经集满
C．关闭a，用单孔塞（插有吸入水的胶头滴管）塞紧颈口c，打开b，完成喷泉实验，电脑绘制三颈瓶内压强变化曲线如图2，则E点时喷泉最剧烈
D．工业上，若出现液氨泄漏，喷稀盐酸比喷洒NaHCO3溶液处理效果好
【知识拓展】喷泉实验的原理
1．原理和装置
（1）氨气喷泉实验
（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烧瓶内的氨气——要满。
2．喷泉的常见类型
3．常见产生喷泉实验的组合
【规律方法】常见喷泉装置的引发喷泉的操作：
图Ⅰ形成喷泉的原理：当挤压滴管的胶头，胶头滴管中的水进入烧瓶，大量的氨(约占挤入水体积的700倍)迅速溶解，使烧瓶内压强迅速减小形成负压，在外界大气压作用下，烧杯内的水迅速进入烧瓶形成喷泉。要使图Ⅱ装置也能形成喷泉，关键是一开始如何使烧瓶内形成负压，即找到形成喷泉的“诱因”。与装置Ⅰ比较，本装置没有滴管，不可能有水“挤”入烧瓶内形成负压，就考虑让烧瓶中的氨气溶于烧杯的水中，所以考虑打开止水夹，用热毛巾捂烧瓶片刻，烧瓶中的氨受热膨胀，扩散到烧杯中而迅速溶解，烧瓶内形成负压而形成喷泉。
考法03 制氨气的相关实验
【典例3】（2022·山西临汾高一期末联考）氮化铝（AlN）是一种灰白色固体，能与水缓慢反应。利用NH3和Al在800℃以上反应可制备AlN，实验装置如下：
回答下列问题：
（1）装置②中盛放的药品为__________；装置④的作用是吸收氨气和__________。
（2）实验时先点燃①处酒精灯，其目的是_______________。
（3）为使实验安全，装置④的尾气处理方法是_____________________。
（4）装置①中发生反应的化学方程式为_____________________；装置③中发生反应的化学方程式为____________________。
【知识拓展】氨气的实验室制法
1．固－固加热法
2．两种快速制取氨气的方法
（1）加热浓氨水法
（2）将浓氨水滴加到固体强碱或生石灰上制取氨气
【特别提醒】
（1）制取氨气时，不能用硝酸铵代替氯化铵。因为硝酸铵在加热过程中可能发生爆炸，发生危险。
（2）固－固加热法制取氨时，不能用氢氧化钠代替熟石灰。因为氢氧化钠具有吸湿性而易结块，不利于产生NH3。此外，加热条件下氢氧化钠易腐蚀试管。
（3）氨气是碱性气体，不能用酸性干燥剂（浓硫酸等）干燥，也不能用无水CaCl2干燥。这是因为它们均能与氨气发生反应，因此常用碱石灰作干燥剂。
（4）收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。
（5）发生装置的试管口略向下倾斜。
（6）由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管口应插入试管的底部。
（7）收集完氨气，可用蘸有稀硫酸的棉花团来吸收剩余的少量氨气，防止氨气逸出污染空气。
考法04 铵盐的性质及应用
【典例4】在100mL NaOH溶液中加入NH4NO3和（NH4）2SO4的固体混合物，加热充分反应，如图表示加入的混合物的质量与产生的气体体积（标况）的关系。试计算：
（1）NaOH溶液的物质的量浓度为____________。
（2）当NaOH溶液的体积为140mL，固体混合物的质量是51.6g时，充分反应后，生成气体的体积（标准状况）为________L。
（3）当NaOH溶液的体积为180mL，固体混合物的质量仍为51.6g时，充分反应后，生成气体的体积（标准状况）为________L。
【知识拓展】铵盐的性质及铵根离子的检验
1．铵盐的性质易错点
（1）铵盐受热一定会分解，但是不一定都生成氨气，如5NH4NO34N2↑+9H2O↑+2HNO3
（2）铵态氮肥不能与碱性物质混合使用，以免生成氨气，降低肥效。
（3）铵盐和碱反应常温生成NH3·H2O，加热生成NH3。
2．NH4+的检验：
（1）原理
（2）方法
【特别提醒】为使实验现象明显，一般用浓的碱溶液与之反应，且需加热。步骤是①取样，②加浓NaOH溶液，③加热，④使湿润的红色石蕊试纸变蓝或遇蘸有浓盐酸的玻璃棒冒白烟。
分层提分
题组A 基础过关练
1．可用来干燥氨气的是（ ）。
A．浓硫酸 B．碱石灰 C．氯化钙 D．五氧化二磷
2．（2021·潍坊高一检测）下列关于氨气、液氨、氨水的叙述正确的是（ ）。
A．氨气、液氨、氨水的成分相同，均为纯净物
B．蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒相互靠近，有白烟生成
C．氨水的密度比水小，且浓度越大，密度越大
D．氨水的溶质为NH3·H2O，是氨水中含量最多的微粒
3．（2021·温州高一检测）将含有等体积NH3、CO2、NO的混合气体依次通过盛有浓H2SO4、Na2O2和Na2CO3溶液的装置，充分作用后，最后得到的气体是（ ）。
A．CO2和NO B．CO2 C．NO D．NO2
4．下列说法不正确的是（ ）。
A．氨水可以直接作为肥料施用
B．铵盐都可作为氮肥
C．农家肥和草木灰混合使用可以增强肥效
D．作为氮肥，铵盐比氨水使用更方便
5．利用点滴板探究氨气的性质（如图所示），实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水后，立即用烧杯盖住点滴板。下列对实验现象的解释正确的是（ ）。
6．（2021·辽宁抚顺高一上期末检测）以下是进行氨氧化制硝酸的实验装置图，有关叙述正确的是（ ）。
A．烧杯中石蕊溶液不变
B．烧瓶中发生喷泉现象
C．加热后，通过Cr2O3的气体由无色变为红棕色
D．Cr2O3起氧化剂的作用
7．用下列装置制取一试管干燥的氨气，并检验：
（1）写出A装置中实验室制取氨气的化学方程式________________________。
（2）装置B中所盛药品的名称为______________________________。
（3）小试管口堵一团棉花的作用是________________________________。
（4）检验生成气体是氨气的方法是______________________________________。
（5）为了防止生成的氨气溢出污染空气，常将小试管口的棉花用某种溶液浸湿，该溶液最好选用_________________。
8．A、B、C、D、E各物质的关系如下图所示：
其中X是能使红色石蕊试纸变蓝的气体。
（1）无色液体A是_____________，A与B反应的化学方程式是：__________________________。
（2）由X转化为N2的化学方程式为：__________________________。
（3）白色固体C的化学式为_____________，写出由D转化为E的离子方程式：_____________________。
题组B 能力提升练
1．（2022•济宁高一检测）我国清代《本草纲目拾遗》中记载药物“鼻冲水”，写道：“贮以玻璃瓶，紧塞其口，勿使泄气，则药力不减，气甚辛烈，触人脑，非有病不可嗅…。虚弱者忌之。宜外用，勿服…”。这里的“鼻冲水”是指（ ）。
A．氨水 B．硝酸 C．醋 D．卤水
2．（2022·浙江丽水高一上期末检测）某混合气体中可能含有H2、CO、CO2、HCl、NH3和H2O（g）中的两种或多种，当混合气体依次通过澄清的石灰水（无浑浊现象）、氢氧化钡溶液（有浑浊现象）、浓硫酸（无明显现象）、灼热的氧化铜（变红）、无水硫酸铜（变蓝）。对该混合气体成分的正确判断是（ ）。
A．一定没有CO2，肯定有H2
B．一定有CO2、CO和H2O（g）
C．可能有CO2、NH3和H2O（g）
D．一定有H2、CO2和HCl
3．下列离子方程式正确的是（ ）。
A．硫酸铵溶液与氢氧化钡溶液共热：NH4++OH－NH3↑+H2O
B．氯化铵溶液中加入稀氢氧化钠溶液，加热：NH4++OH－NH3·H2O
C．氨水与盐酸反应：NH3·H2O+H+NH4++H2O
D．氨水中通入过量二氧化碳：2NH3·H2O+CO22NH4++CO32－+H2O
4．（2021~2022河北省河北保定高一上学期期末检测）（不定项）某化学研究小组用中学实验常见的玻璃仪器完成了在常压、酒精灯加热条件下的合成氨反应装置设计。实验装置和药品如下图所示，下列说法错误的是（ ）。
（已知：NaNO2+NH4ClNaCl+N2↑+2H2O，放热反应）
A．实验开始后，应先点燃酒精灯，预热催化剂1～2分钟再通入反应气体
B．在通风橱中进行该反应，若稀硫酸和锌粒产生的H2足够多，能避免NH3性质检验时可能引起的倒吸
C．为避免尾气造成的环境污染，应将装置Ⅲ更换为如图IV的装置
D．因NH4Cl和NaNO2的反应放热，故应将冰醋酸缓缓加入小广口瓶中
5．氯气是一种重要的工业原料。工业上利用下列反应来检查氯气管道是否漏气：3Cl2+8NH3N2+6NH4Cl，下列说法错误的是（ ）。
A．若有白烟产生则管道漏气
B．该反应中NH4Cl是还原产物
C．反应中NH3只显还原性
D．生成1.4gN2时转移0.3ml电子
6．（2021~2022学年辽宁大连高一上期末检测）如图所示，在一个密闭的玻璃管两端各放一团棉花，再用注射器同时在两端注入适量的浓氨水和浓盐酸，下列说法不正确的是（ ）。
A．玻璃管中发生的反应可表示为：NH3+HClNH4Cl
B．用手触摸玻璃管外壁，会感觉到有热量放出
C．实验时会在玻璃管的B处附近看到白雾
D．将浓盐酸换成浓硝酸也会有相似现象
7．（2021~2022学年山西大同高一下学期期末检测）氨氮废水超标排放是水体富营养化的重要原因，可用以下流程处理：
下列说法正确的是（ ）。
A．过程Ⅰ中发生的化学反应属于氧化还原反应
B．过程Ⅱ中NH4+→NO3－，每消耗1mlNH4+转移6ml电子
C．过程Ⅲ中CH3OH→CO2，甲醇做还原剂
D．过程Ⅲ中HNO3→N2，转移10mle－时可生成N211.2L（标准状况）
8．（2021·2022学年高一上学期期末检测）把aL含（NH4）2SO4和NH4NO3的混合液分成两等份，一份用bml NaOH刚好把NH3全部赶出，另一份与BaCl2溶液完全反应，消耗cml BaCl2。则原溶液中NO3－的物质的量浓度（单位ml·L－1）为（ ）。
A． B． C． D．
9．植物生长需要营养，实验室现有一包由氯化铵和硫酸铵混合而成的白色粉末，课外小组的同学按下图实验设计进行实验，测定这种混合物中各组分的含量，以便给植物施用。
（1）溶液A中溶质的化学式_________________。
（2）他将样品放入托盘天平的右盘中，样品质量记录游码为0.4g，左边的托盘里的砝码为16g，则样品质量是________g。
（3）若过滤使用的仪器和用品已有：滤纸、铁架台、铁圈、烧杯、漏斗，还需要补充的仪器或用品是________________________。
（4）怎样证明滴加溶液A已经过量，简述操作方法__________________________________________。
（5）若物质C的质量为23.3g，那么原混合物中氯化铵的质量分数为________。
10．（2021~2022学年河南平顶山高一期末检测）某化学实验小组，通过Li3N固体水解生成氢氧化锂和氨气的反应制氨气，并进行氨气还原氧化铜的实验探究。如图所示，给出了本实验可供选择的装置：
请回答下列问题：
（1）按该方法制氨气时，应选用上述装置中的____________（填装置代码，下同）做氨气发生装置。
（2）写出C装置中发生的化学反应方程式______________________________，每生成标准状况下11.2LN2，转移电子数为______。（3）为检验氨气还原氧化铜反应后生成H2O，并收集N2，则氨气发生装置后应依次连接______→C→______→______→______。
（4）在C装置前后连接的装置中，填充的药品按前后顺序分别为______、______。
（5）有资料提出：CuO被还原时，当黑色固体完全变为红色时，不一定完全转化为Cu，可能还含有Cu2O。已知将Cu2O放入稀硫酸中溶液变为蓝色，写出该反应的离子方程式：______________________________________。
题组C 培优拔尖练
1．（2021·福建适应性测试）钠在液氨中溶剂化速度极快，生成蓝色的溶剂合电子，如图为钠投入液氨中的溶剂化图。钠沉入液氨中，快速得到深蓝色溶液，并慢慢产生气泡。下列说法错误的是（ ）。
A．钠的密度比液氨大
B．溶液的导电性增强
C．0.1ml钠投入液氨生成0.01ml H2时，Na共失去0.02ml电子
D．钠和液氨可发生以下反应：2NH3+2Na2NaNH2+H2↑
2．如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是（ ）。
A．挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
B．挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹
C．用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹
D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹
3．（双选）（NH4）2SO4是一种常见的化肥，某工厂用石膏、NH3、H2O、CO2制备（NH4）2SO4的工艺流程如下：
下列说法正确的是（ ）。
A．通入NH3和CO2的顺序可以颠倒
B．操作1为过滤，操作2为蒸发结晶
C．步骤②中反应的离子方程式为CaSO4+2NH3+CO2+H2OCaCO3↓+2NH4++SO42－
D．通入的NH3和CO2均应过量，且工艺流程中CO2可循环利用
4．（双选）CuO有氧化性，能被NH3还原，为验证此结论，设计如下实验。
有关该实验的说法正确的是（ ）。
A．反应时生成一种无污染的气体NO
B．NH3与CuO反应后生成的红色物质可能是Cu
C．装浓氨水的仪器的名称是长颈漏斗
D．烧杯中稀硫酸的主要作用是吸收NH3
5．称取（NH4）2SO4和NH4HSO4混合物样品7.24g，加入含0.1mlNaOH的溶液，完全反应，生成NH3 1792mL（标准状况），则（NH4）2SO4和NH4HSO4的物质的量比为（ ）。
A．1∶1 B．1∶2 C．1.87∶1 D．3.65∶1
6．我国长征系列运载火箭用液态腓（N2H4）作燃料。N2H4与NH3有相似的化学性质，属于二元弱碱，有极强的还原性。回答下列问题：
（1）肼与盐酸反应生成的正盐是__________（写化学式）。
（2）在加热条件下，液态肼可还原新制的Cu（OH）2制备纳米级Cu2O，并产生无污染气体，试写出该反应的化学反应方程式________________________。
（3）资料表明，氨和次氯酸钠溶液反应能生成肼，装置如下：
①实验时，先点燃A处的酒精灯，一段时间后再向B的三颈烧瓶中滴加NaClO溶液。滴加NaClO溶液时不能过快、过多的原因____________________。
②从实验安全性角度指出该实验装置中存在的缺陷___________。
（4）向装有少量AgBr的试管中加入肼，观察到的现象__________。
（5）肼可用于处理高压锅炉水中的氧，防止锅炉被腐蚀，理论上1kg的肼可除去水中溶解的O2__________kg。
课程标准
课标解读
1．结合真实情境并通过实验探究，了解氨气的主要性质及制备，认识氨气在工业和农业生产中的重要意义。
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．能从物质类别、元素价态角度，预测分析氨气、铵盐的性质及转化规律。
2．理解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用中的价值。
3．能主动关心与环境保护有关的氮肥的合理施用等社会热点问题，形成与环境和谐共处，合理利用自然资源的观念。
形成
原理
当气体接触外部的水或溶液时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应，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
操作
打开止水夹，挤压胶头滴管的胶头，或其他形成压强差引发液体向容器中流动喷射的操作
方法
减小内压法
增大外压法
装置
原理
减小烧瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象
增大锥形瓶内气体压强，形成压强差，产生喷泉现象
气体
NH3
HCl
SO2、CO2、 NO2、Cl2
NO2和O2
吸收剂
水或盐酸
水或氢氧化钠溶液
浓氢氧化钠溶液
水
实验装置
反应原理
①减少溶剂：NaOH固体吸水（或CaO与水反应），减少溶剂，促使NH3放出
②提供热源：NaOH溶于水放热（或CaO与水反应放热），促使氨水分解出NH3
选项
实验现象
解释
A
NaOH固体表面有气泡
NaOH促进了氨水的电离
B
湿润红色石蕊试纸变蓝
NH3极易溶于水
C
烧杯内有白烟
NH3+HClNH4Cl
D
FeCl3溶液变浑浊
Fe3++3OH－Fe（OH）3↓