2024-2025學年新教材高中化學第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第2節(jié)第2課時氨和銨鹽學案新人教版必修第二冊

PAGE10-第2課時氨和銨鹽發(fā)展目標體系構(gòu)建1.通過噴泉試驗相識NH3的溶解性及其與水的反應。通過學習NH3的催化氧化反應，了解HNO3的工業(yè)制法。培育“宏觀辨識與改變觀念”的核心素養(yǎng)。2．通過了解銨鹽的通性，駕馭氨氣的試驗室制法及銨根離子的檢驗并相識銨態(tài)氮肥在生產(chǎn)中的應用。培育“科學探究與社會責任”的核心素養(yǎng)。一、氨氨的電子式為，結(jié)構(gòu)式為。1．氨的物理性質(zhì)(1)氨是無色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣的小，很簡單液化。(2)氨極易溶于水：在常溫常壓下，1體積水大約可溶解700體積氨。可利用噴泉試驗證明NH3極易溶于水。液氨作制冷劑的緣由是什么？提示：氨易液化，液氨汽化時要汲取大量的熱，使四周溫度急劇降低。2．氨的化學性質(zhì)(1)NH3與水反應的化學方程式為NH3＋H2ONH3·H2O。(2)NH3與酸反應生成銨鹽①濃氨水揮發(fā)出的NH3與濃鹽酸揮發(fā)出的HCl相遇形成白煙，即NH4Cl晶體小顆粒，其反應的方程式為NH3＋HCl=NH4Cl。②氨通入稀硫酸中反應的離子方程式為NH3＋H＋=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(3)氨的催化氧化寫出氨催化氧化制HNO3的系列反應方程式依次為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do9(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO。為什么蘸有濃氨水和濃鹽酸的兩支玻璃棒靠近時會產(chǎn)生白煙？蘸有濃氨水和濃硫酸的兩支玻璃棒靠近時是否也產(chǎn)生白煙？提示：濃氨水和濃鹽酸均有揮發(fā)性，揮發(fā)出來的NH3和HCl在空氣中相遇，化合生成NH4Cl固體小顆粒，即為白煙。濃硫酸沒有揮發(fā)性，故不行能形成白煙。二、銨鹽——銨根離子(NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)))與酸根離子構(gòu)成的化合物絕大多數(shù)銨鹽易溶于水，受熱分解，與堿反應生成NH3。1．不穩(wěn)定性：NH4Cl、NH4HCO3受熱分解的化學方程式分別為NH4Cleq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋HCl↑、NH4HCO3eq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑。2．與堿的反應(1)固體反應：NH4Cl與NaOH反應的化學方程式為NH4Cl＋NaOHeq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋NaCl＋H2O。(2)溶液中銨鹽與強堿反應的離子方程式(加熱)：NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－eq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋H2O。稀溶液中銨鹽與強堿反應的離子方程式(不加熱)：NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－=NH3·H2O。3．銨鹽與堿反應的兩個應用(1)檢驗NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))：待測液中加NaOH溶液并加熱，用潮濕的紅色石蕊試紙放置于試管口，若試紙變藍，說明溶液中含NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。(2)試驗室制備NH3用長試管加熱NH4Cl能制取NH3嗎？為什么？提示：不能。因為NH4Cl分解產(chǎn)生的NH3和HCl遇冷會再次化合為NH4Cl，不能用于制取NH3。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)NH3溶于水溶液呈弱堿性故NH3為弱堿。 ()(2)氨的噴泉試驗說明NH3易溶于水。 ()(3)NH3通入鹽酸和氨水加入鹽酸中，兩離子反應方程式相同。 ()(4)NH3的催化氧化反應中還原產(chǎn)物只有H2O。 ()(5)碘易升華，可用加熱升華法除去NH4Cl中混有的I2。 ()[答案](1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2．氨是一種重要的化工原料。下列關(guān)于氨氣性質(zhì)的描述不正確的是()A.有刺激性氣味，密度比空氣小B.遇氯化氫產(chǎn)生白煙C.能使潮濕的藍色石蕊試紙變紅D.其水溶液能使酚酞溶液變紅[答案]C3．寫出下列轉(zhuǎn)化的化學方程式NH4Cleq\o(→,\s\up9(Ca（OH）2),\s\do9(①))NH3eq\o(→,\s\up9(O2),\s\do9(②))NOeq\o(→,\s\up9(O2),\s\do9(③))NO2eq\o(→,\s\up9(H2O),\s\do9(④))HNO3①___________________________________________________。②___________________________________________________。③___________________________________________________。④___________________________________________________。[答案]①2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up9(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O②4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do9(△))4NO＋6H2O③2NO＋O2=2NO2④3NO2＋H2O=2HNO3＋NO氨與氨水的主要性質(zhì)1．氨氣通入水中形成的溶液使酚酞變紅的緣由是什么？(用相關(guān)方程式表示)提示：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－。2．氨水的粒子成分主要有什么？提示：NH3·H2O、NH3、NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、OH－、H2O。3．向AlCl3、FeCl3溶液中分別加入足量的氨水，分別寫出反應的離子方程式。提示：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))、Fe3＋＋3NH3·H2O=Fe(OH)3↓＋3NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))。4．稀鹽酸中通入NH3和將氨水加入稀鹽酸中，分別寫出反應的離子方程式。提示：H＋＋NH3=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，H＋＋NH3·H2O=NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋H2O。1．工業(yè)制HNO3的反應原理及流程其主要流程是將氨和空氣的混合氣(氧∶氮≈2∶1)通入灼熱(760～840℃)的鉑銠合金網(wǎng)，在合金網(wǎng)的催化作用下，氨被氧化成一氧化氮(NO)，生成的一氧化氮結(jié)合反應后殘余的氧氣接著被氧化為二氧化氮，隨后將二氧化氮通入水中制取硝酸。各步反應的化學方程式如下：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do9(△))4NO＋6H2O2NO＋O2=2NO23NO2＋H2O=2HNO3＋NO2．氨水的主要化學性質(zhì)(1)弱堿性：NH3·H2ONHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))＋OH－(2)不穩(wěn)定性：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋H2O(3)與某些鹽溶液生成沉淀，如AlCl3、MgCl2、FeCl3等。1．下列有關(guān)氨的敘述不正確的是()A.氨分子中氮元素的化合價只能上升，氨具有還原性B.氨的催化氧化反應的化學方程式是4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do9(△))4NO＋6H2OC.氨的催化氧化反應中，若氧氣過量，則有紅棕色氣體生成D.NH3與酸的反應為中和反應D[氨分子中氮元素是－3價，處于最低價態(tài)，只具有還原性，A項正確；NH3具有還原性，在催化劑作用下可與氧氣發(fā)生反應：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do9(△))4NO＋6H2O，B項正確；氨的催化氧化是NH3在催化劑作用下被O2氧化為NO的反應，若O2過量，生成的NO與O2反應生成紅棕色氣體NO2，C項正確；NH3與酸的反應為化合反應，D項錯誤。]2．如圖，利用培育皿探究氨氣的性質(zhì)。試驗時向NaOH固體上滴幾滴濃氨水，馬上用另一表面皿扣在上面。下表中對試驗現(xiàn)象所做的說明正確的是()選項試驗現(xiàn)象說明A濃鹽酸旁邊產(chǎn)生白煙NH3與濃鹽酸反應產(chǎn)生了NH4Cl固體B濃硫酸旁邊無明顯現(xiàn)象NH3與濃硫酸不發(fā)生反應C氯化物溶液變渾濁該溶液確定是AlCl3溶液D干燥紅色石蕊試紙不變色，潮濕紅色石蕊試紙變藍NH3是一種可溶性堿A[NH3能與HCl發(fā)生化合反應，生成NH4Cl白色固體；NH3也能與H2SO4發(fā)生化合反應，生成(NH4)2SO4；NH3與氯化物溶液反應生成氫氧化物沉淀，該氯化物可以是氯化鋁、氯化鎂等；NH3溶于水生成NH3·H2O，NH3·H2O屬于堿，NH3不屬于堿。]3．已知X、Y、Z、W(含同一元素)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系為Xeq\o(→,\s\up9(O2))Yeq\o(→,\s\up9(O2))Zeq\o(→,\s\up9(H2O))W，且X能與W發(fā)生反應生成一種易溶于水的鹽，則X可能是()A．N2 B．NO2C．NH3 D．NOC[依據(jù)題意可知X、Y、Z、W(含同一元素)均含N元素，由X能與W發(fā)生反應生成一種易溶于水的鹽，知X是NH3，發(fā)生反應：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up9(催化劑),\s\do9(△))4NO＋6H2O，2NO＋O2=2NO2，3NO2＋H2O=2HNO3＋NO；且HNO3＋NH3=NH4NO3。]NH3的試驗室制法1．氨氣的試驗室制法(1)原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up9(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)裝置①發(fā)生裝置：固體＋固體eq\o(→,\s\up9(△))氣體，與試驗室利用氯酸鉀和二氧化錳加熱制取氧氣的裝置相同。②凈扮裝置：通常用堿石灰干燥氨氣，不能用五氧化二磷、濃硫酸和無水氯化鈣干燥。(3)收集方法：向下排空氣法收集，試管口塞一團疏松的棉花團，目的是防止氨氣與空氣形成對流，以收集到較純凈的氨氣。(4)驗滿方法①方法一：用鑷子夾住一片潮濕的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍，說明已經(jīng)收集滿。②方法二：用蘸取濃鹽酸的玻璃棒靠近試管口，若有白煙生成，說明已經(jīng)收集滿。(5)尾氣處理：多余的氨氣要汲取掉(可在導管口放一團用水或稀硫酸浸潤的棉花球)以避開污染空氣。在汲取時要防止倒吸，常采納的裝置如圖所示：2．試驗室快速制氨氣的方法(1)加熱濃氨水法：NH3·H2O不穩(wěn)定，受熱易分解生成NH3：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up9(△))NH3↑＋H2O，故可干脆加熱濃氨水制備NH3。(2)濃氨水加固體NaOH(或生石灰、堿石灰)法：固體NaOH溶于水放出大量的熱，會促使氨水分解，而生石灰可與水反應生成Ca(OH)2，同時反應放熱，也會促使氨水分解，故可在常溫下向固體NaOH或CaO中滴加濃氨水來制備NH3。反應裝置圖分別為：4．試驗室制取少量干燥的氨氣涉及下列裝置中，其中正確的是()A．①是氨氣發(fā)生裝置 B．③是氨氣發(fā)生裝置C．②是氨氣汲取裝置 D．④是氨氣收集、檢驗裝置B[①中NH4Cl受熱易分解生成NH3和HCl，但在試管口旁邊兩者又能結(jié)合生成NH4Cl，所以不能用于制取NH3；③可用于NH3的發(fā)生裝置，利用濃氨水和生石灰等制取NH3；②中的漏斗位置過低，不能防止倒吸，漏斗要緊貼水面；④的試管口應放一團干燥的棉花，削減NH3與空氣的對流。]5．為了在試驗室制取干燥的氨氣，甲、乙、丙三位同學分別設(shè)計了如圖所示三套試驗裝置：(1)寫出試驗室制氨氣的化學反應方程式：__________________________________________________________________________________________。(2)試驗裝置和所用樣品都正確的是________(填“甲”“乙”或“丙”)。(3)檢驗試管里是否收集滿氨氣的方法是__________________________________________________________________________________________。(4)上述裝置中確定收集不到氨氣的是________(填“甲”“乙”或“丙”)，其緣由是______________________(用化學方程式表示)。[解析](2)甲中沒有干燥裝置，得到的氨氣中含有水蒸氣；乙中濃硫酸能夠與氨氣發(fā)生反應；丙中堿石灰與氨氣不反應，能夠干燥氨氣。(3)氨氣與水反應生成一水合氨，一水合氨遇紅色的石蕊試紙顯藍色，可將潮濕的紅色石蕊試紙放在試管口檢驗氨氣是否已收集滿；氨氣和氯化氫或硝酸反應可產(chǎn)生大量白煙，所以可用玻璃棒蘸取濃鹽酸或濃硝酸放在試管口，若產(chǎn)生大量白煙，可證明氨氣已經(jīng)收集滿。(4)氨氣為堿性氣體，可與濃硫酸反應，反應的化學方程式為2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(氨過量)或NH3＋H2SO4=NH4HSO4(氨少量)，故乙裝置確定收集不到氨氣。[答案](1)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up9(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)丙(3)在試管口放一塊潮濕的紅色石蕊試紙，若試紙變藍，則證明氨氣已經(jīng)集滿[或用玻璃棒蘸取濃鹽酸(或濃硝酸)放在試管口，若產(chǎn)生大量白煙，則證明氨氣已經(jīng)集滿](4)乙2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4=NH4HSO4)噴泉試驗原理及操作噴泉是一種常見的自然現(xiàn)象，其產(chǎn)生的緣由是存在壓強差。在試驗室中可以利用噴泉試驗，驗證氨氣等氣體的溶解性。圖1圖2圖31．用圖1裝置進行噴泉試驗，圓底燒瓶已充溢干燥氨氣，怎樣操作可以形成噴泉？該試驗的原理是怎樣的？提示：打開彈簧夾，擠壓膠頭滴管。NH3溶于少量水中，使圓底燒瓶內(nèi)壓強減小，燒杯內(nèi)的水進入圓底燒瓶，形成噴泉。2．假如只供應圖2的裝置，請說明引發(fā)噴泉的方法。提示：打開彈簧夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶至有氣泡從水中冒出，移去熱毛巾。3．增大下方壓強，也能形成噴泉。利用圖3裝置，在錐形瓶中分別加合適的物質(zhì)，反應后可能產(chǎn)生噴泉。利用所學化學學問，試舉一例。提示：在圖3裝置的錐形瓶中加入NH4HCO3與稀鹽酸。4．若圖1燒瓶中充溢干燥NH3做噴泉試驗，在標準狀況下，所得溶液的物質(zhì)的量濃度為多少？提示：設(shè)燒瓶容積為VL，則溶液充溢為VL，故c＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1。5．若用NaOH的濃溶液代替圖1裝置中的水，CO2代替NH3，能發(fā)生噴泉試驗嗎？為什么？提示：能。因為CO2與NaOH反應，被汲取，壓強減小，可以形成噴泉。6．用圖1裝置做噴泉試驗，形成噴泉的原理是什么？提示：燒瓶內(nèi)氣體與液體接觸→氣體溶解或發(fā)生化學反應→燒瓶內(nèi)壓強減小→外部液體快速進入形成噴泉。7．用圖3裝置做噴泉試驗，形成噴泉的原理是什么？提示：錐形瓶內(nèi)液體揮發(fā)或發(fā)生化學反應產(chǎn)生氣體→錐形瓶內(nèi)壓強增大→錐形瓶內(nèi)液體快速流入燒瓶形成噴泉。如噴霧器、人造噴泉、火山噴發(fā)等均是此原理。通過對噴泉試驗的原理和裝置分析，培育學生“科學探究與模型認知”的核心素養(yǎng)。1．下列有關(guān)氨的敘述中，正確的是()①氨氣極易溶于水，可以用來做噴泉試驗②可用潮濕的藍色石蕊試紙檢驗氨氣③可用向上排空氣法收集氨氣④氨易液化，工業(yè)上可用氨作制冷劑⑤試驗室制取的氨氣用堿石灰干燥A．①②③ B．②③④C．③④⑤ D．①④⑤D[氨氣極易溶于水，使容器內(nèi)壓強減小，可以用來做噴泉試驗，①正確；氨氣的水溶液呈堿性，可用潮濕的紅色石蕊試紙檢驗氨氣，②錯誤；氨氣的密度比空氣的小，可用向下排空氣法收集氨氣，③錯誤；氨易液化，工業(yè)上可用氨作制冷劑，④正確；氨氣是堿性氣體，試驗室制取的氨氣可用堿石灰干燥，⑤正確；故選D。]2．(素養(yǎng)題)標準狀況下，在干燥的燒瓶中充溢純凈的NH3，進行如圖所示的噴泉試驗，下列說法錯誤的是()A．本試驗之所以能夠產(chǎn)生噴泉是因為氨氣極易溶于水，導致燒瓶內(nèi)外產(chǎn)生壓強差B．若燒瓶內(nèi)的氨氣中混有少量空氣，則噴泉試驗后的水不能充溢燒瓶C．本試驗若將NH3換成HCl，也能產(chǎn)生紅色的噴泉D．試驗結(jié)束后，燒瓶中氨水的物質(zhì)的量濃度為eq\f(1,22.4)mol·L－1C[氨氣極易溶于水，使燒瓶內(nèi)氣壓快速小于大氣壓，從而形成噴泉，A項正確；若燒瓶內(nèi)的氨氣中混有少量空氣，由于空氣中的氮氣等難溶于水，也不與水反應，則噴泉試驗后的水不能充溢燒瓶，B項正確；若將NH3換成HCl，因HCl也極易溶于水，也能形成噴泉，但由于HCl的水溶液顯酸性，故滴有酚酞的水形成的噴泉溶液顯無色，C項錯誤；設(shè)燒瓶容積為VL，則標準狀狀況下燒瓶內(nèi)氨氣的物質(zhì)的量n＝eq\f(VL,22.4L·mol－1)＝eq\f(V,22.4)mol，由于氨水充溢燒瓶，所以最終形成氨水的物質(zhì)的量濃度c＝eq\f(n,V)＝eq\f(\f(V,22.4)mol,VL)＝eq\f(1,22.4)mol·L－1，D項正確。]3．下列關(guān)于銨鹽的敘述正確的是()①全部銨鹽中，氮元素化合價都是－3②絕大多數(shù)銨鹽都易溶于水③銨態(tài)氮肥不宜與堿性肥料混合施用④銨鹽是由離子構(gòu)成的化合物⑤銨鹽都能與堿反應，不能與酸反應⑥銨鹽受熱分解確定都會產(chǎn)生氨氣A．①③④ B．②③④C．①②③④⑥ D．①②③④⑤⑥B[①硝酸銨中氮元素既有－3價又有＋5價，錯誤；②絕大多數(shù)銨鹽易溶于水，正確；③銨態(tài)氮肥中含有NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，能與OH－結(jié)合形成NH3·H2O，NH3·H2O受熱分解產(chǎn)生氨氣并逸出，使銨態(tài)氮肥的肥效降低，因此不