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第四节　氨　硝酸　硫酸

课时1　氨和铵盐

目标与素养：1.了解NH₃的性质、制法和应用。(变化观念与科学探究)2.了解铵盐的性质及应用和NH的检验。(宏观辨识与变化观念)

一、氨气

1．氮的固定

2．氨气的性质及应用

(1)物理性质

NH₃是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气的小，极易溶于水，通常情况下，1体积水大约可溶解700体积NH₃，沸点为－33.5 ℃，易液化，作制冷剂。

(2)化学性质

①NH₃与H₂O反应——氨气极易溶于水可用喷泉实验证明

NH₃＋H₂ONH₃·H₂ONH＋OH^－

a．氨水呈碱性。

b．氨水的成分有H₂O、NH₃·H₂O、NH₃、NH、OH^－、H^＋。

②氨气与氯化氢的反应——将分别蘸有浓氨水、浓盐酸的两支玻璃棒渐渐靠近

a．现象：有白烟产生。

b．原因：浓氨水挥发产生的氨气与浓盐酸挥发产生的氯化氢在空气中相遇迅速反应生成氯化铵晶体小颗粒。

c．化学方程式：NH₃＋HCl===NH₄Cl。

③从氮元素的化合价分析氨的性质

a．NH₃中氮元素的化合价为－3，在化学反应中氮元素化合价的变化是化合价升高，因此氨具有还原性。

b．请写出氨气与氧气在催化剂作用下生成NO的化学方程式：4NH₃＋5O₂催化剂△4NO＋6H₂O。

3．氨水的性质

(1)弱碱性：与指示剂作用。如使酚酞变红，使紫色石蕊试液变蓝。

(2)不稳定性：NH₃·H₂ONH₃↑＋H₂O。

(3)沉淀反应(与Al^3＋反应)Al^3＋＋3NH₃·H₂O===Al(OH)₃↓＋3NH。

二、铵盐和NH₃的实验室制法

1．铵盐及其性质

(1)农业上常用的铵态氮肥，如NH₄Cl，NH₄HCO₃等属于铵盐，它们都是易溶于水的晶体。

(2)在试管中加热氯化铵固体

①观察到的现象是NH₄Cl固体消失，试管上方凝结成白色固体。

②反应的化学方程式：NH₄ClNH₃↑＋HCl↑，NH₃＋HCl===NH₄Cl。

(3)NH₄HCO₃受热分解的化学方程式为NH₄HCO₃NH₃↑＋CO₂↑＋H₂O。

(4)加热氯化铵和氢氧化钠的混合溶液，在试管口放一张湿润的红色石蕊试纸：

①观察到的现象是红色石蕊试纸变蓝；

②反应的化学方程式是NH₄Cl＋NaOHNaCl＋NH₃↑＋H₂O。

2．氨的实验室制法

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)NH₃的催化氧化与NO的氧化均为固氮反应。                        (　　)

(2)氨气与氯化氢气体相遇会形成白烟。                                        (　　)

(3)NH₃与O₂反应时可直接氧化成NO₂。                                       (　　)

[答案]　(1)×　(2)√　(3)×

2．下列关于氨水的叙述正确的是(　　)

A．氨水显碱性，是因为氨水是一种弱碱

B．氨水和液氨成分相同

C．氨水中物质的量浓度最大的粒子是NH₃(除水外)

D．1 mol·L^－1的氨水指在1 L溶液中含NH₃、NH₃·H₂O、NH物质的量之和为1 mol

[答案]　D

3．某化学实验小组同学利用以下实验装置制备氨气，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                            ；

                                                。

[答案]　(1)2NH₄Cl＋Ca(OH)₂CaCl₂＋2NH₃↑＋2H₂O

(2)a　氨气密度比空气密度小

(3)氨气极易溶于水　水溶液显碱性

1.NH₃、铵盐的转化关系

2．NH₃、铵盐的主要性质和铵根离子的检验

(1)

(2)

3．NH检验的一般思路

1．以下有关氨及铵盐的叙述中不正确的是   (　　)

A．铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用

B．氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性

C．实验室里常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取少量氨气

D．氨具有还原性，一定条件下可与氧化性的物质如氧气发生反应

B　[氨的喷泉实验无法体现NH₃的氧化性。]

2．如图所示，利用培养皿探究NH₃的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即将表面皿扣在上面。下表中对实验现象所进行的解释正确的是(　　)

A　[浓氨水具有挥发性，向NaOH固体上滴加浓氨水，由于NaOH与H₂O作用放热从而使NH₃挥发。NH₃能与HCl发生化合反应生成NH₄Cl白色固体，NH₃也能与H₂SO₄发生化合反应，生成(NH₄)₂SO₄，A项正确，B项错误；NH₃与氯化物溶液反应生成沉淀，该氯化物可以是AlCl₃或MgCl₂等，C项错误；NH₃溶于水生成NH₃·H₂O，NH₃·H₂O是可溶性碱，NH₃是氢化物，D项错误。]

(1)氨气也能与硫酸反应生成硫酸铵，但是二者反应不产生白烟，所以无法通过硫酸与氨气的反应现象来检验氨气的存在。

(2)不能将铵盐直接加热验证的存在，因为有的铵盐加热分解不一定生成氨气。例如，NH₄NO₃分解不产生氨气。

用NH₄Cl与Ca(OH)₂共热反应制取NH₃

微点拨：①本实验中试剂的选取：NH₄Cl可用(NH₄)₂SO₄等代替，但不能用NH₄HCO₃或NH₄NO₃代替，因为NH₄HCO₃、NH₄NO₃受热分解产生杂质气体。②消石灰不能用KOH或NaOH代替，因为KOH和NaOH易吸水，易结块，不利于产生NH₃，且高温下腐蚀试管。③收集NH₃的试管口放蘸有稀硫酸的棉花团，防止NH₃与空气对流和污染空气。

科学探究——快速制NH₃的方法

(1)加热浓氨水法：NH₃·H₂O不稳定，受热易分解生成NH₃：NH₃·H₂ONH₃↑＋H₂O，故可直接加热浓氨水制备NH₃。

(2)浓氨水加固体NaOH(或生石灰、碱石灰)法：固体NaOH溶于水放出大量的热，会促使氨水分解，而生石灰可与水反应生成Ca(OH)₂，同时反应放热，也会促使氨水分解，故可在常温下向固体NaOH或CaO中滴加浓氨水来制备NH₃。反应装置图分别为：

3．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(　　)

A．①③　　　　　　　　           B．②③

C．①④                                       D．②④

A　[因为氯化铵分解生成的NH₃与HCl冷却后又生成NH₄Cl，不能得到NH₃，①错误；实验室制取氨气的方法有：铵盐与碱加热制取氨气，常用NH₄Cl固体与Ca(OH)₂固体反应，因为有水生成，试管口应向下倾斜，③错误；在浓氨水中加入CaO，CaO与水反应使溶液中c(OH^－)增大，消耗了水，并且放出大量的热，使NH₃·H₂O分解放出氨气，②正确；加热浓氨水，加快氨气挥发，④正确。]

4．下列装置不能达到实验目的的是(　　)

A．制备和净化NH₃  B．吸收NH₃

C．检查装置气密性                      D．利用排空气法收集NH₃

[答案]　A

系列微专题5：喷泉实验

1．减小内压法(如图Ⅰ所示)

图Ⅰ

(1)原理：烧瓶内气体与液体接触→气体溶解或发生化学反应→烧瓶内压强减小→外部液体迅速进入形成喷泉。

(2)常见气体与吸收剂的组合

(3)引发喷泉的操作：打开止水夹，将胶头滴管中的水挤入烧瓶。

2．增大外压法(如图Ⅱ所示)锥形瓶内液体挥发或发生化学反应产生气体→锥形瓶内压强增大→锥形瓶内液体迅速进入烧瓶形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等均是此原理。

图Ⅱ

1．在如图装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满整个烧瓶。则a和b分别是(　　)

D　[气体a在液体b中的溶解度很大，烧瓶中气体溶于少量液体b中导致烧瓶中气体压强急剧下降，打开弹簧夹f，烧杯中的液体b被大气压压入烧瓶，形成喷泉。氨气极易溶于水，所以D项符合题意。二氧化氮与水反应生成一氧化氮，气体体积变为原来的三分之一，A项不符合题意；常温下，二氧化碳在CaCl₂溶液中的溶解度很小，B项不符合题意；氯气在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，C项不符合题意。]

2．喷泉是一种常见的自然现象，其产生的原因是存在压强差。

图1　　　　　　图2　　　　　　图3

(1)实验室制取氨气的化学方程式为                                                      

                                          (一种即可)。

①用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是                                   。

该实验的原理是                                                       

                                                     。

②如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法                                                      

                                                     。

(2)利用图3装置，在锥形瓶中分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是        。

A．Cu与稀盐酸

B．NaHCO₃溶液与NaOH溶液

C．CaCO₃与稀硫酸

D．NH₄HCO₃与稀盐酸

(3)从产生喷泉的原理分析，图1、2是        上部烧瓶内的压强。图3是        下部锥形瓶内气体的压强(均填“增大”或“减小”)。人造喷泉及火山爆发的原理与上述装置图        原理相似。

[解析]　(1)图1引发喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管即可，图2则需先打开止水夹，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。

(2)能在锥形瓶内反应产生气体，压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选NH₄HCO₃和稀盐酸，其他要么不反应，要么反应不生成气体或产生气体很少。

(3)图1、2是上部压强减小导致喷泉，图3是下部压强增大导致喷泉，人造喷泉及火山爆发均与图3原理相似。

[答案]　(1)2NH₄Cl＋Ca(OH)₂CaCl₂＋2NH₃↑＋2H₂O(其他合理答案也可以)

①打开止水夹，挤压胶头滴管　NH₃溶于少量水中，使圆

底烧瓶内压强减小，烧杯内的水进入圆底烧瓶，形成喷泉　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

(2)D　(3)减小　增大　3

1．下列关于氨气的说法中正确的是(　　)

A．氨溶于水显碱性，所以氨气可以使湿润的酚酞试纸变蓝

B．氨气可以用浓硫酸干燥

C．用水吸收氨气可用右图的装置防止倒吸

D．氨本身没有毒，因此氨气泄漏时，人们没有必要采取任何防范措施

C　[题图的实验装置由于出气管口在水下层的CCl₄层中，氨气不会溶于CCl₄而发生倒吸，而且氨气从下向上逸出时能充分与水接触而被水完全吸收。]

2．右图是实验室进行氨溶于水的“喷泉实验”的装置，下列叙述不正确的是  (　　)

A．该实验说明氨气极易溶于水

B．进入烧瓶中的液体颜色由无色变为红色，说明氨水呈碱性

C．氨水很稳定，将烧瓶内的红色溶液加热，颜色不会发生变化

D．形成“喷泉”的主要原因是氨气溶于水后，烧瓶内的气压小于大气压

C　[氨水不稳定，加热NH₃·H₂O分解生成NH₃。]

3．给装有下列少量固体物质的试管加热，试管底部的物质不可能完全消失的是  (　　)

A．碳酸氢铵　　　　　　           B．碳酸氢钠

C．氯化铵                                       D．碳酸铵

B　[2NaHCO₃Na₂CO₃＋CO₂↑＋H₂O。]

4．为了检验某固体物质中是否含有NH，下列试纸和试剂一定用不到的是(　　)

①蒸馏水　②NaOH溶液　③红色石蕊试纸　④蓝色石蕊试纸

A．①                                                B．④

C．①③                                           D．①④ 

B　[NH的检验方法是在含有NH的溶液中加入强碱(OH^－)并加热，用湿润的红色石蕊试纸检验，若产生使试纸变蓝的气体，则证明原溶液中含有NH，所以一定不会用到的是④蓝色石蕊试纸。]

5．甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品[碱石灰(氢氧化钠和生石灰的混合物)]制取氨气。请你参与探究，并回答问题：

甲　　　　　　　　　乙　　

丙

(1)他们制取氨气的化学方程式为                         。

(2)三位同学都用向下排空气法收集氨气，其原因是                                                      

                                                     。

(3)三位同学用上述装置制取氨气时，其中有一位同学没有收集到氨气(实验操作都正确)，你认为没有收集到氨气的同学是        (填“甲”“乙”或“丙”)。

(4)三位同学都认为他们的实验装置还可用于加热碳酸氢铵固体来制取纯净的氨气，你判断能够达到实验目的的是        (填“甲”“乙”或“丙”)。

[解析]　(2)中向下排空气法收集NH₃的依据是NH₃的密度比空气的小。(3)中由于乙同学将产生的气体通入浓硫酸中，因为发生反应：2NH₃＋H₂SO₄===(NH₄)₂SO₄，而不能收集到NH₃。(4)中利用加热NH₄HCO₃固体来制取纯净的氨气，必须分离除去H₂O(g)和CO₂，碱石灰可吸收H₂O(g)和CO₂，故只有丙装置能达到实验目的。

[答案]　(1)2NH₄Cl＋Ca(OH)₂CaCl₂＋2NH₃↑＋2H₂O　(2)NH₃的密度比空气的小　(3)乙　(4)丙