高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环课前预习课件ppt

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3节 氮的循环课前预习课件ppt，共53页。PPT课件主要包含了任务分项突破，课堂小结提升，学科素养测评，自主梳理，刺激性，互动探究，题组例练，逐渐减少，刺激性气味，白色固体等内容，欢迎下载使用。

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。2.通过从物质类别、元素价态角度认识氨气、铵盐的性质,建立实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法。3.通过对氨气检验方法的认识,扩展并掌握N的检验方案。
学习任务1　氨气的性质
1.氨气(1)物理性质。
(2)化学性质。①实验探究。
(3)从氮元素化合价预测NH3的性质。①NH3中N元素化合价为 价,处于 价态,因此NH3具有 。
(4)氨的用途。①液氨汽化时吸收大量的热,可用作 。②氨是氮肥工业和硝酸工业的重要原料。
探究1　喷泉实验的原理如图1在干燥的圆底烧瓶里充满氨气,用带有玻璃管和胶头滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞进瓶口。倒置烧瓶,使玻璃管插入盛有水的烧杯(预先在水里滴入少量酚酞溶液)中。打开弹簧夹并轻轻挤压胶头滴管,使少量水进入烧瓶。
问题1:完成上述的操作后,你会看到什么现象?提示:烧杯中的溶液沿玻璃管进入烧瓶,随后快速喷入烧瓶形成红色的喷泉。问题2:出现这一现象,表明氨气的何种性质?试解释看到的现象。提示:表明氨气易溶于水。当把胶头滴管中的水挤入烧瓶后,因为NH3极易溶于水,烧瓶内压强减小,烧杯中溶液在大气压作用下进入烧瓶,更多的NH3溶于水,形成喷泉。氨水显碱性,结果形成红色喷泉。问题3:若用图2所示装置进行NH3的喷泉实验,打开弹簧夹后,烧杯中的液体不能进入烧瓶。不能形成喷泉的原因是什么?如何操作可形成喷泉?提示:导管中存在一段空气使NH3与水不能接触溶解,因此不能形成喷泉。可使NH3受热膨胀,排出导管中空气,使NH3与水接触;或使NH3受冷收缩,使导管中的空气进入烧瓶,水与NH3接触,均可形成喷泉。操作方法有用热毛巾捂住圆底烧瓶底部或在烧瓶底部淋一些热水。
问题4:若利用图1装置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。气体充满烧瓶,气体的体积相等,则物质的量相等;实验后得到的溶液体积相等,所以溶液中溶质的物质的量浓度相等。
探究2　氨气的还原性人们在研究气体的还原性时,常常把气体通过高温下的氧化铜来验证。一方面CuO有一定的氧化性,另一方面CuO转化为Cu单质时有明显的颜色变化,便于确认反应的发生。某化学兴趣小组根据NH3的分子组成,预测NH3有还原性。为了验证预测是否正确,设计如下装置进行实验。
问题5:该兴趣小组的同学预测NH3有还原性的依据是什么?提示:NH3中的N元素为-3价,是氮元素的最低价态,元素处于最低价,具有还原性。问题6:装置中Ⅱ、Ⅲ的作用是什么?提示:装置Ⅱ是检验水的生成,装置Ⅲ是防止水槽中的水蒸气进入装置Ⅱ中,影响实验判断。问题7:出现什么样的现象,就能得出NH3有还原性的结论?提示:装置Ⅰ中黑色的氧化铜变红色,装置Ⅱ中白色固体变为蓝色。问题8:最后在集气瓶中收集到无色、无味的气体,经检验无毒、无害,可以直接排放到大气中。试写出该反应的化学方程式。
喷泉实验的形成1.喷泉形成的原理容器内外存在较大的压强差,在大气压作用下,液体迅速流动,从带有尖嘴的导管喷出来,即形成喷泉。2.烧瓶内外产生较大压强差的方式(1)减小烧瓶内压强。①烧瓶内气体极易溶于水或易与溶液中的溶质发生化学反应,使得烧瓶内气体迅速减少,压强小于大气压。②在外界大气压作用下,外部液体迅速进入烧瓶,从尖嘴导管喷出,形成喷泉。
③下表中列出的气体与吸收剂作用,就能形成喷泉。
(2)增大烧瓶外压强。①烧瓶外密闭容器的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应产生气体,造成瓶外压强大于瓶内压强(大气压)。②容器内液体在较大压强下迅速进入烧瓶,也能形成喷泉。
3.常见喷泉实验装置图①装置形成喷泉是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯和胶头滴管中的液体,使烧瓶内的压强迅速减小产生压强差而形成喷泉。图②装置形成喷泉可采用使烧瓶受热,瓶内气体膨胀,打开弹簧夹,气体与液体接触而溶解,使烧瓶内压强减小,产生压强差而形成喷泉。图③装置下部锥形瓶内物质相互反应或挥发产生大量气体,使锥形瓶内压强增大而产生压强差,将液体从锥形瓶压入烧瓶而形成喷泉。
题点一　氨气的物理性质(喷泉实验)1.(2021·内蒙古通辽月考)下列关于氨气的说法错误的是(　 　)A.极易溶于水 B.用浓硫酸干燥C.用向下排空气法收集 D.有刺激性气味
解析:常温常压下1体积水能溶解约700体积氨气,所以氨气是极易溶于水的气体,故A正确;氨气和浓硫酸反应生成铵盐,则不能用浓硫酸干燥氨气,故B错误;氨气的密度小于空气,则用向下排空气法收集氨气,故C正确;氨气是无色、有刺激性气味的气体,故D正确。
2.(2021·辽宁阜新期中)在如图所示的装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和胶头滴管内盛放某种液体。挤压胶头滴管的胶头,下列与实验事实不相符的是(　 　)
解析:Cl2在饱和食盐水中溶解度较小,不会形成黄绿色喷泉,与事实不相符,故A项符合题意;氨气易溶于水,其水溶液呈碱性,能使酚酞变红,可形成红色喷泉,与事实相符,故B项不符合题意;HCl和AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀,反应后烧瓶内压强减小,能形成白色喷泉,与事实相符,故C项不符合题意;含有酚酞的NaOH溶液显红色,CO2能和NaOH溶液反应,形成红色喷泉,与事实相符,故D项不符合题意。
题点二　氨气的化学性质3.(2022·江苏徐州期中)有关氨气的实验较多,下面对这些实验的实验原理的分析中,不正确的是(　 　)A.氨气极易溶于水的性质可以解释氨气的喷泉实验B.氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应实验C.NH3·H2O少部分电离产生OH-,可以解释氨气的检验用湿润的红色石蕊试纸D.NH3·H2O的热不稳定性可以解释实验室中用加热氨水的方法制取氨气
解析:氨气极易溶于水导致烧瓶内外形成压强差而产生喷泉实验,故A正确;氨气与氯化氢生成氯化铵的反应是一个化合反应,属于非氧化还原反应,不能体现氨气的还原性,故B不正确;用湿润的红色石蕊试纸检验氨气时,氨气溶于水生成NH3·H2O,NH3·H2O少部分电离产生OH-显碱性,湿润的红色石蕊试纸变蓝色,故C正确;NH3·H2O受热不稳定,在加热条件下能分解生成氨气,所以可用加热氨水的方法制取氨气,故D正确。
4.(2021·山东济宁月考)物质的类别和核心元素的化合价是研究物质化学性质的两个重要角度。下列应用中既能体现NH3属于碱性气体,又能体现NH3具有还原性的是(　 　)A.用NH3制硝酸B.用浓盐酸检验NH3是否收集满C.用湿润的pH试纸检验NH3是否存在D.用浓氨水检验输送Cl2的管道是否泄漏
学习任务2　铵盐与实验室氨气的制取
1.铵盐(1)概念:由 和 组成的盐。(2)物理性质:铵盐都是白色晶体, 溶于水。
(3)化学性质。①实验探究。
探究1　铵盐的性质铵盐的种类繁多,其中的碳酸氢铵、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵都是优良的农用氮肥,硝酸铵又可用来制造炸药。氯化铵用于染料工业,金属焊接时除去表面的氧化物。一些有机铵盐大量应用于印染纺织工业。
问题1:氯化铵受热分解生成气体,生成的气体冷却又生成固体氯化铵,该过程属于升华吗?提示: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是分解反应,氯化氢和氨气生成氯化铵属于化合反应,都是化学反应。问题2:铵态氮肥为什么不能与草木灰混用?提示: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逸出,从而降低肥效。
探究2　氨气的实验室制法实验室制取氨气通常有两种方案,一种是用固体氯化铵与氢氧化钙在硬质试管中加热,装置如图甲;另一种是用浓氨水与氧化钙(或氢氧化钠固体)直接反应生成氨气,其装置如图乙。根据装置图分析,回答相关问题。
问题4:装置甲中NH4Cl受热会分解放出NH3,为何要用Ca(OH)2?提示:NH4Cl受热分解放出NH3和HCl,两者在试管口又会重新化合为NH4Cl,加入氢氧化钙可以与HCl反应生成CaCl2,有利于生成NH3。问题5:氨气中含有水蒸气,可以用浓硫酸干燥吗?提示:不可以。浓硫酸能与氨气反应,生成铵盐,应用碱石灰、生石灰或KOH固体等碱性干燥剂干燥氨气。问题6:装置甲中试管口塞一团棉花的作用是什么?提示:防止氨气沿试管壁冲出与空气形成对流,塞一团棉花使收集到的氨气更纯净。问题7:装置乙制取氨气的原理是什么?提示:CaO与水化合消耗水使氨水的浓度增大;且该反应放出大量热,NH3·H2O受热易分解,都有利于NH3逸出。
2.氨气的制取注意事项(1)试剂选择:一般铵盐用氯化铵,不用硝酸铵和碳酸氢铵;碱用氢氧化钙,不用NaOH(易潮解,且试管易破裂)。
(3)实验室快速制取氨气的方法:浓氨水加热或向浓氨水中加入NaOH固体(可用生石灰或碱石灰代替NaOH固体)。
题点一　铵盐的性质1.(2021·江苏仪征中学月考)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铵盐都只能跟碱反应,不能跟酸反应;⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合施用。其中正确的是(　 　)A.①②③④⑤B.①③⑤C.③④⑤D.①②④
解析:铵盐易溶于水,故①正确;铵盐如硝酸铵中的氮元素为-3价和+5价,故②错误;所有铵盐不稳定,受热易分解,故③正确;铵盐都能跟碱反应,但是碳酸铵还能跟酸反应,故④错误;铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合施用,原因是铵盐遇碱生成氨气,降低肥效,故⑤正确。
2.(2021·山西浑源月考)检验铵盐的方法是将待检物取出少量放入试管中,然后(　 　)A.加热,用湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验B.加水溶解,用红色石蕊试纸检验溶液的酸碱性C.加入碱溶液,加热,再滴入酚酞溶液D.加入苛性钠溶液,加热,用湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验
解析:检验铵盐的方法为将待检物与强碱共热,若产生刺激性气味的气体,且该气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则待检物为铵盐,故答案选D。
题点二　氨气的制取3.(2022·吉林通化期末)如图装置用于氨的有关实验时,能达到实验目的的是(　 　)A.用装置甲制备氨气B.用装置乙干燥氨气C.用装置丙收集氨气D.用装置丁吸收多余的氨气
解析:用装置甲制备氨气时,由于氯化铵与氢氧化钙在加热条件下反应会产生水,试管口应略向下倾斜,防止水倒流炸裂试管,故A错误;氨气是碱性气体,会与酸反应,不能用装置乙干燥氨气,故B错误;根据图示可知,装置丙处于密闭状态,无法收集氨气,故C错误;氨气极易溶于水,球形干燥管可以防倒吸,能用装置丁吸收多余的氨气,故D正确。
4.(2021·北京第五中学期中)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(　 　)A.①②B.②③C.①③D.②④
铵盐检验的注意点(1)固体先溶于水再加入碱溶液或直接溶于碱溶液,将N转化为NH3,而不能直接加热分解,因为铵盐受热分解多数会生成其他气体。(2)对于稀溶液要先浓缩,再加浓碱溶液并加热,因为氨气在水中的溶解度太大,碱浓度小和不加热时生成NH3·H2O。
【易错提醒】1.误认为氨气可以用中性干燥剂CaCl2干燥。其实不然,两者会发生反应,因此不能用CaCl2来干燥氨气。2.误认为氨气是电解质。其实不然,氨气溶于水生成的NH3·H2O是电解质,而NH3是非电解质。
4.误认为铵盐与碱在溶液中反应,一定会放出氨气。其实只有加热或在浓溶液中才会放出氨气。5.误认为铵盐分解一定会放出氨气。其实不然,硝酸铵受热分解生成氮气或氮的氧化物。
工业合成氨大大加快了人类生活的进程,一方面合成氨制造的各种氮肥大大提高了粮食的产量,解决了人们的吃饭问题;另一方面,氨是工业制取硝酸的重要原料。下面是关于工业制取硝酸的工艺路线和氮肥厂废水处理工艺路线。解答相关的问题。Ⅰ.工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处,又有区别。图中路线a、b、c是工业制备硝酸的主要途径,路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮过程中生成硝酸的途径。(1)写出N2的一种用途:　 。 
解析:(1)由于氮气的化学性质比较稳定,焊接金属时可以用氮气做保护气,储存粮食时也可以用氮气代替空气,避免粮食变质,工业合成氨中以氮气为原料。
工业合成氨大大加快了人类生活的进程,一方面合成氨制造的各种氮肥大大提高了粮食的产量,解决了人们的吃饭问题;另一方面,氨是工业制取硝酸的重要原料。下面是关于工业制取硝酸的工艺路线和氮肥厂废水处理工艺路线。解答相关的问题。Ⅰ.工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处,又有区别。图中路线a、b、c是工业制备硝酸的主要途径,路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮过程中生成硝酸的途径。(2)实验室制取NH3的化学方程式为　 。 
工业合成氨大大加快了人类生活的进程,一方面合成氨制造的各种氮肥大大提高了粮食的产量,解决了人们的吃饭问题;另一方面,氨是工业制取硝酸的重要原料。下面是关于工业制取硝酸的工艺路线和氮肥厂废水处理工艺路线。解答相关的问题。Ⅰ.工业上硝酸的制备和自然界中硝酸的生成既有相同之处,又有区别。图中路线a、b、c是工业制备硝酸的主要途径,路线Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是雷电固氮过程中生成硝酸的途径。(3)写出工业制硝酸中a过程中反应的化学方程式:　 。 
工业合成氨大大加快了人类生活的进程,一方面合成氨制造的各种氮肥大大提高了粮食的产量,解决了人们的吃饭问题;另一方面,氨是工业制取硝酸的重要原料。下面是关于工业制取硝酸的工艺路线和氮肥厂废水处理工艺路线。解答相关的问题。
答案:(5)44.8