高中化学第二节 氮及其化合物第2课时学案

这是一份高中化学第二节 氮及其化合物第2课时学案，共13页。学案主要包含了学习目标，自主预习，效果检测，合作探究，实验探究，核心归纳，典型例题，随堂检测等内容，欢迎下载使用。
1.了解氨的性质及应用,理解喷泉实验的原理。
2.掌握铵盐的性质及NH4+的检验方法。
3.掌握氨气的实验室制法。
【自主预习】
一、氨气的性质与应用
1.物理性质
2.化学性质
(1)实验探究
(2)氨水的性质
(3)氨气的性质
氨的催化氧化是工业 的基础。
3.氨的用途
(1)液氨汽化时吸收大量的热,故可用作 。
(2)制 、 、铵盐、纯碱等。
二、铵盐的性质与检验
1.铵盐的物理性质
绝大多数铵盐都是 于水的白色或无色晶体。
2.铵盐的化学性质
3.NH4+的检验
未知液呈碱性湿润的 石蕊试纸变蓝色,则证明含NH4+。
三、氨气的实验室制备方法
1.原理:实验室里常用 与 混合加热来制取氨气。
化学方程式: 。
2.装置:固体与固体反应,加热。装置如图所示:
3.收集方法: 。
4.验满:将湿润的 试纸放在收集气体的试管口,若试纸变 ,则说明氨气已经充满试管。
5.干燥:使用碱石灰。
6.尾气处理:多余的氨要吸收掉以避免污染空气。但在尾气处理时要防止倒吸。常采用的装置有:
【答案】
一、1.无色 有刺激性 小于 极易 700
2.(1)形成红色喷泉,瓶内液体呈红色
产生大量白烟 氨极易溶于水,水溶液呈碱性 氨气与氯化氢气体反应生成白色固体
(2)NH3·H2ONH4++OH- 蓝
NH3·H2ONH3↑+H2O
(3)NH3+H2ONH3·H2O
NH3+HClNH4Cl 有白烟产生
4NH3+5O24NO+6H2O 还原性 制硝酸
3.(1)制冷剂 (2)氮肥 硝酸
二、1.易溶
2.NH4ClNH3↑+HCl↑ NH4HCO3NH3↑+H2O+CO2↑ NH4++OH-NH3↑+H2O
3.红色
三、1.氯化铵 氢氧化钙 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
3.向下排空气法
4.红色石蕊 蓝
【效果检测】
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)液氨汽化时会吸收大量的热,所以NH3可用作制冷剂。( )
(2)所有的铵盐受热均可以分解,产物均有NH3。( )
(3)所有的铵盐都易溶于水,所有铵盐中的N均呈-3价。( )
(4)氨气是非电解质,氨水是电解质,NH4+具有金属阳离子的一些性质。( )
(5)氨气溶于水后,氨大部分是以NH3分子形式存在,所以氨水显弱碱性。( )
(6)NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为NH4++OH-NH3↑+H2O。( )
(7)用碱石灰代替消石灰与氯化铵固体加热制取氨气,可使反应速率加快。( )
(8)用玻璃棒蘸取浓氨水分别靠近浓盐酸、浓硝酸和浓硫酸,都可看到有白烟生成。( )
【答案】(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)×
2.“铵盐具有受热易分解的性质”,铵盐受热分解都生成氨气吗?
【答案】不是;有些铵盐受热分解生成氨气,如氯化铵、碳酸氢铵,有些铵盐受热分解不生成氨气,如硝酸铵受热分解生成氮气。
3.碳酸铵、碳酸氢铵可以作化肥,也可以用于食品工业。当存放不当,露置于日光下时,为什么会越来越少?
【答案】铵盐受热容易分解。
4.检验氨气时使用的红色石蕊试纸为什么要先润湿?检验溶液中的NH4+时,加入氢氧化钠溶液后为什么要加热溶液?
【答案】氨气只有与水反应生成NH3·H2O才能电离出OH-;氨气极易溶于水,如果不加热,氨气很难逸出。
【合作探究】
任务1 氨的重要性质
情境导入 发生液氨泄漏事故时,在附近的人会感到寒气逼人,空气中弥漫着强烈的刺鼻气味,眼睛发酸,有痛辣感觉。氨气液化即得液氨,它有哪些性质呢?
问题生成
1.为什么在氨气泄漏时工厂里会寒气逼人?
【答案】液氨汽化要吸收大量的热,使周围温度急剧降低。
2.如何吸收弥漫在空气中的大量氨气?
【答案】用水是最简单易行的方法,氨气极易溶于水,也可以用盐酸或者硫酸,不过水是最容易得到也可以大量获取的。
3.被围困在污染区的群众怎样做才能不吸入氨气?
【答案】用湿毛巾浸上醋。因为氨气是碱性的,可以以1∶700的比例溶于水,溶解度相当大,但如果仅用湿毛巾仍然会有少量的氨气被吸入肺中,所以需要用醋酸来中和一下。
4.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会产生白烟?
【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,故不可能形成白烟。
【实验探究】
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,烧瓶内的气体压强减小,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+H2O2HNO3+NO,故能形成喷泉,但用NO2与H2O做喷泉实验时,液体最多只能充满烧瓶容积的23。
(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。
【核心归纳】
1.氨水、液氨和一水合氨的区别
2.喷泉实验
(1)使烧瓶内外产生较大压强差的两种方法
(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
【典型例题】
【例1】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
【答案】B
【解析】氨水是混合物,氨水的密度随浓度的增大而减小,氨水中水的含量最多。
【例2】喷泉是一种常见的现象,其产生的原因是存在压强差。
(1)装置图1中的气体a可能为①氯气;②氢气;③氨;④氯化氢;⑤二氧化碳。打开装置中的止水夹,挤压胶头滴管,若液体b为水时,能产生喷泉现象的气体a可能是 (填序号,下同);若液体b为浓氢氧化钠溶液时,能产生喷泉现象的气体a可能是 。
(2)如果只提供图2所示装置(气体为氨,液体为水),请说明引发喷泉的方法: 。
(3)某同学用图1所示装置,在圆底烧瓶中盛放不同的气体进行喷泉实验。请帮助分析实验后圆底烧瓶中所得溶液的浓度(气体体积均换算到标准状况下,且溶质不扩散)。
①若用HCl气体,则c(HCl)= 。
②若用NO2气体,则c(HNO3)= 。
【答案】(1)③④ ①④⑤
(2)打开止水夹,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)①122.4 ml·L-1 ②122.4 ml·L-1
【解析】(1)氨和氯化氢极易溶于水;氯气、氯化氢、二氧化碳都可以与浓NaOH溶液反应,使圆底烧瓶内压强减小。(2)需先打开止水夹,再用热毛巾捂住圆底烧瓶,发现有气泡冒出后,移去热毛巾即可,烧瓶温度降低,会使少量水进入烧瓶,从而引发喷泉。(3)设圆底烧瓶的容积为V L,则圆底烧瓶内气体的物质的量都为V22.4 ml。①HCl气体形成喷泉后,溶液充满烧瓶,则溶液体积为V L,c(HCl)=V22.4mlVL=122.4 ml·L-1。②NO2气体形成喷泉后,溶质为HNO3,据化学方程式:
3NO2+H2O2HNO3+NO
V22.4 ml 23×V22.4 ml
形成喷泉后溶液体积为23V L,则c(HNO3)=23×V22.4ml23VL=122.4 ml·L-1。
任务2 铵盐的性质和氨的实验室制法
情境导入 除了碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵之外,常用的氮肥还有硝酸铵,它不但含氮量高,肥效强,“脾气”也非常暴躁,当它在高温或受到猛烈撞击的情况下,会迅速分解,产生大量气体而引起爆炸。
1921年,德国一家化工厂的仓库里堆放着一大批待包装的硝酸铵,由于当时的天气多雨,空气很潮湿,加之长期存放,颗粒状的晶体受潮粘成了整块的坚硬固体。为了粉碎它,有人建议用小型炸药把它炸碎。厂长觉得这个建议很好,就按照这个办法做。不料小型炸药竟引起了空前的大爆炸,不但整个仓库给炸没了,在那里还留下了一个长165米,深80米,宽100米的深坑。
问题生成
1.氯化铵受热分解成气体,该气体又能生成固体氯化铵,该过程属于升华吗?
【答案】不属于。升华是物理变化,氯化铵分解生成氨气和氯化氢气体,氯化氢和氨气又生成氯化铵属于化学反应。
2.铵态氮肥为什么不能与草木灰混用?
【答案】草木灰的主要成分为K2CO3,其水溶液呈碱性,铵盐能与碱反应生成氨气,从而降低肥效。
3.如何证明某溶液中含有NH4+?
【答案】取少量溶液放入试管中,加入少量NaOH溶液,加热试管,将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,试纸变蓝色,证明溶液中含有NH4+。
【核心归纳】
1.铵盐的“热解”
(1)NH4HCO3受热分解:NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O。
(2)NH4Cl受热分解:NH4ClNH3↑+HCl↑。
2.铵盐的“碱解”
(1)稀溶液中不加热(离子方程式):NH4++OH-NH3·H2O。
(2)浓溶液中加热(离子方程式):NH4++OH-NH3↑+H2O。
3.NH4+的检验
(1)一般流程
(2)具体操作
4.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
在试管中加入2~4 mL的浓氨水,加热即可产生氨气。
②将浓氨水滴加到固体强碱或生石灰上制取氨气
【典型例题】
【例3】某化学兴趣小组为了制取并探究氨气的性质,用下列装置(部分夹持装置已略去)进行实验。
制取氨气的反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
[实验探究]
(1)利用上述原理,实验室制取少量氨气应选用下图中的 (填序号)发生装置进行实验。
(2)B装置中的干燥剂可选用 (填“碱石灰”或“浓硫酸”)。
(3)用5.35 g NH4Cl固体与足量Ca(OH)2反应,最多可制得标准状况下氨气的体积为 L。(NH4Cl的摩尔质量为53.5 g·ml-1)
(4)气体通过C、D装置时,试纸颜色会发生变化的是 (填“C”或“D”)。
(5)当实验进行一段时间后,挤压E装置中的胶头滴管,滴入1~2滴浓盐酸,可观察到的现象是 。
(6)F装置中倒置漏斗的作用是 。
(7)某同学用氨气和滴加酚酞的水做喷泉实验,根据烧瓶内产生红色喷泉的现象,说明氨气具有 性质(填序号)。
a.还原性 b.极易溶于水 c.与水反应生成碱性物质
(8)氨气的用途很广。如可用氨气处理二氧化氮:8NH3+6NO27N2+12H2O。该反应中氨气体现 (填“氧化性”或“还原性”)。请你列举出氨气的另一种用途: 。
【答案】(1)a (2)碱石灰 (3)2.24 (4)D
(5)产生白烟 (6)防止倒吸 (7)bc
(8)还原性 制冷剂、氮肥(或化肥)的原料、硝酸的原料、化工原料(其他合理答案也可)
【解析】(1)固体混合加热制取气体,可选择a发生装置进行实验。(2)干燥管内盛放的是固体干燥剂,则干燥氨气可选用碱石灰。(3)n(NH4Cl)=·ml-1=0.1 ml,根据反应方程式可知,n(NH3)=n(NH4Cl)=0.1 ml,所以V(NH3)=n·Vm=0.1 ml×22.4 L·ml-1=2.24 L。(4)氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,所以D中试纸颜色发生变化。(5)氨气与挥发的HCl反应会生成氯化铵固体,所以有白烟产生。(6)氨气极易溶于水,F装置中的倒置漏斗可防倒吸。(7)利用氨气和滴加酚酞的水做喷泉实验,烧瓶内产生红色喷泉,说明氨气极易溶于水且氨气与水反应生成碱性物质。(8)在8NH3+6NO27N2+12H2O反应中,NH3中氮元素化合价升高,被氧化,体现还原性;氨气常见用途有作制冷剂、氮肥(或化肥)的原料、硝酸的原料、化工原料等。
【随堂检测】
1.下列关于氨的说法正确的是( )。
A.氨气是非电解质,氨水是电解质,NH4+具有金属阳离子的一些性质
B.氨气溶于水后,氨大部分是以NH3分子形式存在,所以氨水显弱碱性
C.用碱石灰代替消石灰与氯化铵固体加热制取氨气,可使反应速率加快
D.用玻璃棒蘸取浓氨水靠近浓盐酸、浓硝酸和浓硫酸都可看到有白烟生成
【答案】C
【解析】A项,NH3在熔融状态下不导电,其水溶液导电是由于形成了NH3·H2O,故NH3不是电解质,但氨水是电解质溶液,而不是电解质,电解质一般是纯净物,电解质溶液为混合物,NH4+能与阴离子形成盐,具有金属阳离子的一些性质;B项,氨水呈弱碱性的原因是NH3·H2O电离出的OH―浓度小;C项,碱石灰中的CaO、NaOH吸水能力强,能使反应温度迅速上升,从而加快反应速率;D项,浓硫酸不是挥发性强酸,故玻璃棒蘸取浓氨水靠近浓硫酸看不到有白烟生成。
2.下列关于铵盐的叙述中正确的是( )。
①所有铵盐中,氮元素化合价都是-3价
②所有铵盐都溶于水
③铵态氮肥不宜与草木灰混合使用
④铵盐都是离子化合物
⑤铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
A.①③④B.②③④
C.①②③④D.①②③④⑤
【答案】B
【解析】NH4NO3中的NO3-,氮元素是+5价,①错误;NH4HCO3也能与酸反应,⑤错误;草木灰的主要成分为K2CO3,其溶液显碱性,与铵态氮肥混合使用会产生NH3,导致肥效降低,③正确。
3.检验铵盐的一般方法是将待测物取少许置于试管中,然后( )。
A.加水溶解后,再滴入酚酞溶液
B.加入强碱溶液加热后,用湿润的红色石蕊试纸在试管口检验
C.加入强酸溶液加热后,再滴入酚酞溶液
D.加入强碱溶液加热后,再滴入酚酞溶液
【答案】B
【解析】将固体放入试管中,加入强碱溶液加热后,用湿润的红色石蕊试纸放在试管口,湿润的红色石蕊试纸会变蓝色,证明产生的气体是氨,则该盐中含有铵根离子,B项正确。
4.(创新题)喷泉是一种常见的现象,其产生原因是存在压强差。下面是四个不同的喷泉装置,则下列说法不正确的是( )。
A.若向图1烧瓶中充满HI(水溶性与HCl相似)气体,烧杯和胶头滴管中加入AgNO3溶液,则挤压胶头滴管可以产生黄色喷泉
B.若向图2锥形瓶中加水,烧瓶中充满NH3,引发喷泉的操作是捂热上方的圆底烧瓶
C.向图3装置的水槽中加入冰块或慢慢滴入浓硫酸都可以形成喷泉
D.图4所示的装置,若要在该装置中产生双喷现象,其操作方法可以是关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管,当产生大量的白烟时,再打开活塞c
【答案】C
【解析】HI极易溶于水,可使烧瓶中压强减小,形成喷泉,由于HI和硝酸银反应生成黄色的碘化银沉淀,因此可以产生黄色喷泉,A项正确;若向图2锥形瓶中加水,烧瓶中充满NH3,氨极易溶于水,捂热上方的圆底烧瓶可形成喷泉,B项正确;向图3装置的水槽中加入冰块会降低温度,不会引发喷泉,C项错误;关闭活塞c,打开活塞a、b,再挤压胶头滴管,可使盛氨的烧瓶中压强减小,氯化氢与氨反应产生白烟,盛氯化氢的烧瓶中压强也减小,此时打开活塞c,可看到双喷泉,D项正确。
5.某化学兴趣小组利用下列图示装置探究氨的性质。
(1)①中湿润的红色石蕊试纸 ,化学方程式为 。
(2)向②中滴入浓盐酸,现象为 ,反应的化学方程式: 。
(3)将灼热的铂丝伸入③中锥形瓶,可观察到铂丝保持红热,有红棕色气体及少量白烟生成。该过程会同时发生多个反应,写出NH3和O2催化氧化的化学方程式: ,该反应 (填“吸热”或“放热”);锥形瓶中出现白烟,该物质的化学式为 。
【答案】(1)变蓝 NH3+H2ONH3·H2O
(2)产生白烟 NH3+HClNH4Cl
(3)4NH3+5O24NO+6H2O 放热 NH4NO3
【解析】(3)NH3和O2反应能使铂丝保持红热,说明反应放热,生成的NO和O2再生成NO2,NO2又和H2O生成HNO3,HNO3遇到NH3生成NH4NO3小颗粒,故白烟成分为NH4NO3。颜色、状态
气味
密度
溶解性
特性
气体
气味
空气
溶于水,常温、常压下,1体积水能溶解约 体积的氨气
易液化
实验装置
操作
打开止水夹,并挤压胶头滴管的胶头
将分别蘸有浓盐酸和浓氨水的玻璃棒靠近
现象
烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,

结论


物质
氨水
液氨
一水合氨
化学式
—
NH3
NH3·H2O
分类
混合物,含多种成分
纯净物,氢化物
一元弱碱
成分
H2O、NH3、NH3·H2O、NH4+、OH-、H+(极少)
NH3
NH3·H2O
联系
氨溶于水形成氨水,氨水中含有NH3和NH3·H2O
方法
装置
成因
减小
内压
增大
外压
气体
NH3
HCl
CO2、SO2、Cl2
NO2+O2
吸收剂
水或盐酸
水或NaOH
溶液
NaOH溶液
水或NaOH
溶液
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