高中化学 441 氨　硝酸　硫酸课件 新人教必修1 70页

第四节　氨　硝酸　硫酸(共3课时)\n\n\n\n为了提高农作物的产量，科学家一直设法将游离态的氮转化为化合态的氮。20世纪初，经过德国化学家哈伯·波施(Carl　Bosch,1874～1940)等科学家的不懈努力，成功地开发了合成氨的生产工艺。从此，人类能为植物的生长提供足够的氮肥，缓解了地球上有限的耕地资源与庞大的粮食需求之间的矛盾。合成氨是人类科学技术发展史上的一项重大突破，解决了地球上因粮食不足而导致的饥饿和死亡问题。这是化学和技术对社会发展与进步的巨大贡献之一。\n\n●梳理导引1．________________________叫做氮的固定。写出工业合成氨的化学方程式__________________________。2．氨的性质：(1)氨气的物理性质：_______________________________________。氨气的水溶液叫氨水，写出氨气与水反应以及电离的方程式__________________________________________，氨气有________(填“强”或“弱”)碱性。\n(2)氨气的化学性质：氨气遇到HCl气体时，产生大量的________，反应方程式为________。氨气具有还原性，写出氨催化氧化生成NO的方程式________。(3)铵盐都__________溶于水，受热________分解，与__________反应放出氨气，用化学方程式分别举例说明：______________________________________________________________________________________。\n3．氨的实验室制备：原理：____________________________________，装置：与制________相同，用__________收集，验满的方法是________；收集氨气的试管口棉花的作用：__________________________________________________。\n\n\n\n●问题探究1．氮在自然界中主要以哪些形式存在？提示：氮是一种重要的元素，它以化合态存在于多种无机物和有机物中，是构成蛋白质和核酸不可缺少的成分。在空气中氮以氮气的形式存在，是空气的主要成分。\n2．能否用浓H2SO4干燥NH3?提示：不能，H2SO4＋2NH3===(NH4)2SO4。3．在常温下，还可用浓氨水与固体烧碱混合制氨气，请思考应该使用什么样的装置？具体如何操作呢？提示：参考方法及装置，如右图所示安装好装置，在分液漏斗中加入浓氨水，在锥形瓶中加入少量固体氢氧化钠(约一小药匙)，将浓氨水慢慢滴入锥形瓶，待冒出较多的气泡时，用向下排空气法收集氨气。实验时要控制好浓氨水的滴入速度，分液漏斗的活塞不要开得太大，以免产生氨气过多而冲开锥形瓶的塞子。\n4．是否所有铵盐受热分解都会产生NH3？是否所有的铵盐与碱反应均放出NH3?提示：铵盐与碱反应放出NH3，这是铵盐的通性。但一些铵盐受热分解情况复杂，如NH4NO3受热分解不产生NH3。\n5．图1为什么能形成喷泉？如何使图2中所示装置也顺利产生喷泉现象？\n提示：若要说明图1为什么能形成喷泉，先要知道形成喷泉的原理以及氨的物理性质：当挤压滴管的胶头。胶头滴管中的水进入烧瓶，是否大量的氨迅速溶解，此时是否能使烧瓶内压强迅速减小，形成负压，在外界大气压作用下，烧杯内的水能否迅速进入烧瓶形成喷泉。要使图2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”。与图1装置比较，本装置中没有滴管，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，所以考虑如何形成负压，是否需要打开止水夹。用热毛巾捂烧瓶片刻。烧瓶中的氨受热压到烧杯中而迅速溶解，此时烧瓶内能否因形成负压而形成喷泉。\n若使图2中所示装置也顺利产生喷泉现象，可以打开止水夹，用热毛巾捂烧瓶片刻，烧瓶中的氨受热压到烧杯中而迅速溶解，烧瓶内形成负压而形成喷泉。探究：图1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(也有人称这种负压喷泉为吸入式喷泉)。\n\n●细品教材1．物理性质氨是无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水(可做喷泉实验)，常温常压下，1体积水能溶解约700体积的氨，氨易液化(可作致冷剂)。\n2．喷泉实验在干燥的圆底烧瓶里充满氨气，用带有玻璃管和滴管(滴管里预先吸入水)的塞子塞紧瓶口。立即倒置烧瓶，使玻璃管插入盛有水的烧杯里(水里事先加入少量酚酞试液)，按图安装好装置。打开橡皮管上的夹子，挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶中溶液呈红色。\n实验说明：NH3极易溶于水，氨水显碱性。温馨提示：喷泉实验成功的关键：①装置气密性好；②烧瓶要干燥；③氨气要充满；④由滴管内挤入的水不要太少。\n\n【氨与氯化氢反应的实验探究】实验步骤：用两根玻璃棒分别在浓氨水和浓盐酸里蘸一下，然后使这两根玻璃棒接近(不要接触)，观察发生的现象(如图)。实验现象：可以看到，当两根玻璃棒接近时，产生大量白烟。实验结论：这种白烟是氨水挥发出的NH3与盐酸挥发出的HCl化合生成微小的NH4Cl晶体。NH3＋HCl===NH4Cl\n温馨提示：①氨不仅能跟盐酸反应，也能跟硫酸、硝酸、醋酸、碳酸等多种酸反应，反应实质都是NH3与H＋的反应。因为氨易跟酸反应生成盐，所以不能用浓硫酸作氨气的干燥剂。同理，氨气与氯化氢气体不能共存。②在中学化学中NH3是唯一能与酸反应生成盐的气体。③气态氢化物与最高价氧化物所对应水化物发生化合反应，这是氮元素有别于其他元素的特征。\n④在该实验中，只有浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸遇NH3才会产生白烟，硫酸、磷酸等难挥发性酸遇NH3不产生白烟现象。\n4．氨的用途(1)工业上用于制化肥，如(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3等。(2)有机合成的重要化工原料。(3)作致冷剂。\n●典例精析【例1】　某无色混合气体可能有CO、CO2、NH3、HCl、H2、水蒸气中的一种或几种，当依次通过澄清石灰水(无浑浊现象)，氢氧化钡溶液(有浑浊现象)，浓硫酸、灼热的氧化铜(变红)和无水硫酸铜(变蓝)时，则可断定该混合气体中一定有(　　)A．HCl、CO2、H2B．CO、H2、H2OC．CO、H2、NH3D．HCl、CO、H2O\n【解析】考虑此类型题目应首先判断气体是否共存，若不共存只能存在两者中其一。NH3和HCl反应，则混合气体只能含有二者之中的一种。气体通过澄清的石灰水无浑浊，而通过Ba(OH)2溶液有浑浊，则证明原混合气体中一定含有HCl和CO2气体，因HCl与石灰水作用：Ca(OH)2＋2HCl===CaCl2＋2H2O，无沉淀产生，且HCl被吸收；CO2通过Ba(OH)2产生沉淀：Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O，因而有HCl、CO2，则一定没有NH3。通过灼热CuO和CuSO4所呈现的现象说明一定存在有H2。【答案】A\n【例2】　同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3②NO2，进行喷泉实验，如图所示，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为(　　)A．①＞②B．①＜②C．①＝②D．不能确定\n【答案】C\n在1L1mol·L－1的氨水中(　　)A．含有1molNH3分子B．含有NH3和NH物质的量之和为1molC．含1molNH3·H2OD．含NH3、NH3·H2O、NH物质的量之和为1mol\n【答案】D【点拔】充分利用守恒思想，利用氮原子守恒去分析。\n将产生的氨气与过量的氧气通到如下图装置(催化剂为铂石棉)中，用酒精喷灯加热：①氨催化氧化的化学方程式是________________。②试管内气体变红棕色，该反应的化学方程式是__________________________________________。\n【解析】氨具有较弱的还原性，可以与O2在催化剂存在的条件下发生化学反应，生成NO和H2O；NO气体很容易被氧化为NO2。\n●细品教材1．铵盐的性质(1)定义：由铵根离子(NH)和酸根离子构成的化合物。(2)性质①物理性质：都是晶体，易溶于水。②化学性质：a.受热易分解，\n\n\n2．实验室制氨气(1)药品的选择利用铵盐与碱共热产生NH3，常选用NH4Cl与熟石灰的混合物，加热制备NH3。一般不选用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃的腐蚀性较强。\n(2)装置用NH4Cl或Ca(OH)2共热制NH3的装置与制O2装置相同，分别如图所示：\n(3)NH3的干燥干燥氨气不能用P2O5或浓H2SO4，也不能用无水CaCl2，通常用碱石灰干燥氨气。(4)NH3的收集通常采用向下排空气法进行收集，试管口塞一团棉花，防止生成的NH3与空气对流，而导致收集到的NH3不纯。\n(5)尾气处理多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球)以避免污染空气。但多余气体在尾气吸收时要防止倒吸。常采用的装置有：(6)其他常见制取NH3的方法①加热NH4HCO3固体或(NH4)2CO3固体，将产生的气体通过碱石灰后可得到纯净干燥的氨气，可用制备氧气的装置。\n\n③常温下，用浓氨水与固体烧碱或生石灰混合制氨，可用制氢气的装置。这种方法的原理是：固体烧碱或生石灰溶于水时放出大量的热，促使NH3·H2O分解放出氨气。\n●典例精析【例3】　将可能混有下列物质的硫酸铵样品13.2g在加热条件下，与过量NaOH溶液反应，在标准状况下收集到4.3L气体，则该样品中不可能混有的物质是(　　)A．NH4HCO3和NH4NO3B．(NH4)2CO3和NH4NO3C．NH4Cl和(NH4)2CO3D．NH4Cl和NH4HCO3\n\n\n\n【答案】C【点拔】物质的混合问题应充分利用平均思想，即既有大于平均值的数又有小于平均值的数才可能得到平均值。\n【例4】　实验室制氨气通常用三种方法：①用固体氢氧化钙和氯化铵反应，装置同课本；②称取7.9g碳酸氢铵固体放入试管内，再加入8g氢氧化钠固体，常温下即能产生氨气，装置如下图甲；③在锥形瓶中注入50mL浓氨水，再加入10g氢氧化钠固体，装置如下图乙，选取三个250mL的干燥的烧瓶及瓶塞，用于收集三种制法的氨气。\n请填空：(1)写出②法制取氨气的化学方程式___________；(2)说明用③法制取氨气的原理___________________；(3)检验氨气已收集满的方法_________________；(4)集满氨气的烧瓶做喷泉实验，装置如上图丙(烧杯内盛酚酞溶液)，其现象是________。\n【解析】本题主要考查NH3的性质。通过氨气的实验室制法考查NH和OH－的反应。解题的关键是第②种方法和第①种相似，只是铵盐和碱不同，以第①种方法反应快，不用加热；第③种制氨方法，一定要用浓氨水和固态NaOH。\n\n(3)用润湿的红色石蕊试纸靠近瓶口，试纸变蓝说明已满(或用玻璃棒蘸浓盐酸接近集气瓶口，冒白烟，表示氨气已收集满)(4)图丙装置中圆底烧瓶内的长玻璃管喷出“泉水”，原烧杯中的溶液是无色的，喷泉呈红色\n【点拔】制取氨气的方法有多种，可以根据反应物的状态和反应条件选择合适的装置来制取氨气。反应装置的选择是高考中的常考知识点之一，其选择的依据主要有三个方面：①反应物的状态；②反应是否需要加热(即反应条件)；③产生气体的性质。常见的类型也有三种：①固体和固体混合需加热(如制NH3)；②固体和液体反应不需加热(如制H2)；③固体和液体反应需加热(如制Cl2)。\n已知单质碘易升华，用加热法可以分离的一组物质是(　　)A．氯化铵和消石灰B．碳酸氢铵和过氧化钠C．氯化铵和氯化钠D．碘和氯化铵【解析】此题考查物质的分离与提纯，除要考虑铵盐受热分解、铵盐和碱的反应外，还需考虑其分解产物是否与另一物质发生反应等。\n\n【答案】C【点拔】铵盐受热分解时，有下列几种情况：①NH4HCO3、(NH4)2CO3等热分解后全部转化为气体，而无任何固体物质剩余；②NH4Cl等热分解产生的HCl和NH3遇冷则重新生成原铵盐，现象类似于升华，但注意此变化是化学变化。\n下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是(　　)\n【解析】要根据反应原理中反应物的状态和反应条件选择合适的气体发生装置。\n选项内容指向·联系分析结论ANH4Cl受热时分解为NH3和HCl，但在管口及导管中NH3、HCl又会重新化合为NH4Cl，得不到NH3错误BCaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑放出的热量同时使氨水温度升高，降低了NH3的溶解度正确\n选项内容指向·联系分析结论C装置错误，应使试管口略向下倾斜错误D浓氨水加热时发生反应：NH3·H2ONH3↑＋H2O，放出氨气正确\n【答案】AC【点拔】判断实验装置图是否错误的一般方法：一看主体(发生)装置是否有错：①实验是否需加热；②酒精灯部位是否有错；③是否有石棉网；④仪器放置是否有错；⑤夹持仪器的位置是否有错。二看试剂是否符合实验原理(包括反应物、除杂试剂、干燥剂、尾气吸收剂)。三看收集方法是否有错(排水法、向上排空气法、向下排空气法、导管伸入的位置等)。四看是否缺少尾气吸收装置。\n(1)标准状况下，用氨气做“喷泉实验”，实验完毕后，液体进入烧瓶占其总容积的2/3，假设溶质不外泄，则所得溶液中溶质的物质的量浓度为________。(2)标准状况下，1体积水可以溶解700体积氨气，所得溶液的密度为0.90g/mL，则氨水的物质的量浓度为______________________________。\n\n\n●资料备选液氨、氨、氨水、铵根的比较\n\n\n