2024-2025學年新教材高中化學第3章物質的性質與轉化第3節(jié)氮的循環(huán)第2課時氨與銨鹽學生用書魯科版必修第一冊

第2課時氨與銨鹽學業(yè)要求1．通過對固氮反應的分析、氨氣的轉化與生成的試驗探究以及濃硝酸性質的學習，相識氨氣、銨鹽的物理性質、化學性質以及典型的試驗現(xiàn)象，能書寫主要反應的化學方程式，知道它們的主要應用，建立從物質類別、元素價態(tài)角度探討物質性質和實現(xiàn)含有氮元素的物質之間轉化的思路和方法，建立改變觀念與平衡思想。2．通過對氨氣的轉化與生成的試驗探究以及NH4+的檢驗方法，培育學問網絡學業(yè)基礎——自學·思記·嘗試一、氨1．物理性質顏色氣味狀態(tài)水溶性密度無色________氣味氣體________溶于水比空氣的________2.化學性質(1)氨與水反應。①氨溶于水時，大部分NH3與H2O結合形成NH3·H2O。氨水受熱有氨氣逸出，反應的化學方程式為NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O。②噴泉試驗。試驗現(xiàn)象(溶液中滴有酚酞)：形成噴泉，且燒瓶內液體呈________。試驗結論：氨氣____________溶于水，且與水生成了使溶液顯__________性的物質。(2)氨與酸反應。①與HCl反應，化學方程式為__________________，蘸有濃氨水與濃鹽酸的兩玻璃棒靠近時出現(xiàn)的現(xiàn)象為____________。濃氨水與____________反應，都可生成白煙，如濃硝酸等。②與H2SO4反應，化學方程式為________________________________________________________________________。(3)氨的還原性。氨中氮元素的化合價是－3價，是氮元素的最低價態(tài)，因此，氨具有還原性，能與具有氧化性的物質(如氧氣)反應。氨在催化劑(如鉑等)存在的狀況下與氧氣反應生成一氧化氮：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(高溫),\s\do5(催化劑))________________。3．氨水的性質二、銨鹽1．定義由____________和____________構成的鹽。2．物理性質____________溶于水的________色晶體。3．銨鹽的化學性質(1)試驗探究：操作現(xiàn)象結論試管底部的固體漸漸削減，在試管上端內壁上有白色固體附著受熱時，氯化銨分解生成氨氣和氯化氫；冷卻時，兩者在管口又重新結合生成氯化銨澄清石灰水中有氣泡產生，溶液變渾濁碳酸氫銨分解，生成了CO2加熱后試管中有氣體產生，并可聞到刺激性的氣味。同時還看到，潮濕的紅色石蕊試紙變藍產生了氨氣(2)化學性質：三、NH3的試驗室制法1．制備原理氯化銨與熟石灰反應：。2．氨氣的收集及驗滿用收集，并用檢驗氨氣是否收集滿。四、化學氮肥[即學即練]1．推斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。（1）液氨汽化時要汲取大量的熱，可用作制冷劑。（）（2）氨氣顯堿性，可用無水CaCl2干燥。（）（3）濃氨水可檢驗氯氣管道是否漏氣。（）（4）分別充溢HCl、NH3的燒瓶倒置于水中后液面快速上升，說明兩者均易溶于水。（）（5）試驗室用NH4Cl和Ca（OH）2制備NH3并不涉及氧化還原反應。（）（6）NH3·H2O為一元弱堿，含有NH4+的水溶液均顯弱堿性。2．下列物質中，可用作制冷劑的是（）A．液氧B．小蘇打C．液氨D．火堿3．將NH3通過灼熱的CuO，發(fā)覺生成一種紅色的固體單質和一種氣體單質，這種氣體單質是（）A．O2B．H2C．N2D．NO4．以下關于試驗室制備氨氣的裝置和藥品的選擇中不正確的是（）5.右圖是噴泉試驗裝置圖，下列說法正確的是（）A．燒瓶中的溶液呈紅色，則原氣體確定是SO2B．形成噴泉的緣由是燒瓶內壓強大于外界大氣壓C．燒瓶中的溶液呈藍色，則原氣體可能是氨氣D．若將石蕊溶液改成氫氧化鈉溶液，則CO、CO2均能形成噴泉6．為了檢驗某固體物質中是否含有NH4+，你認為下列試紙和試劑確定用不到的是①蒸餾水②NaOH溶液③紅色石蕊試紙④藍色石蕊試紙⑤稀硫酸A．①⑤B．④⑤C．①③D．①④⑤核心素養(yǎng)——合作·探究·共享一噴泉試驗[例1]噴泉是一種常見的現(xiàn)象，產生的緣由是存在壓強差。請回答下列問題：（1）①用如圖甲所示的裝置進行噴泉試驗，干燥的圓底燒瓶中已裝滿氨氣，引發(fā)噴泉的操作是________________________________________________________________________。該試驗的原理是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②假如只供應如圖乙所示的裝置，說明引發(fā)噴泉的方法________________________________________________________________________。（2）利用如圖丙所示的裝置，在錐形瓶中分別加入足量的下列物質，反應后可能產生噴泉的是（填字母）。A．Cu與稀鹽酸B．NaHCO3與NaOH溶液C．CaCO3與稀硫酸D．NH4HCO3與稀鹽酸（3）在圖丙所示裝置的錐形瓶中加入酒精，錐形瓶外放一水槽，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物質，結果也產生了噴泉。水槽中加入的物質可以是（填字母）。A．濃硫酸B．食鹽C．硝酸鉀D．硫酸銅（4）從產生噴泉的原理分析，圖中甲、乙所示裝置是（填“增大”或“減小”，下同）圓底燒瓶內氣體的壓強。圖丙所示裝置是錐形瓶內氣體的壓強。人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與圖（填“甲”“乙”或“丙”）所示裝置的原理相像。[提升1]有四個干燥的燒瓶，在標準狀況下，向①瓶中裝入干燥、純凈的氨氣，②瓶中裝入干燥的含一半空氣的氯化氫，③瓶中裝入干燥、純凈的二氧化氮，④瓶中裝入干燥的、體積比V（NO2）：V（O2）＝4∶1的混合氣體。做噴泉試驗時四個燒瓶中所得溶液的物質的量濃度之比為（不考慮燒瓶中溶液體積的改變）（）A．2∶1∶2∶2B．5∶5∶5∶4C．1∶1∶1∶1D．無法確定關鍵實力1.形成噴泉的原理容器內外產生較大的壓強差。在這種壓強差的作用下，液體快速流淌，通過帶有尖嘴的導管噴出來，形成噴泉。2．產生壓強差的原理從原理上講，使容器內外產生較大壓強差可分為以下兩類狀況。（1）減小內壓法容器內氣體極易溶于水或易與溶液中的溶質發(fā)生化學反應，使容器內的壓強快速減小，在外界大氣壓的作用下，外部液體快速進入容器，通過尖嘴導管噴出，形成噴泉。能形成噴泉的常見氣體與液體汲取劑的組合：氣體HCl、NO2＋O2NH3CO2、Cl2、H2S、SO2汲取劑水或堿溶液水或酸溶液堿溶液（2）增大內壓法容器內的液體由于受熱揮發(fā)（如濃鹽酸、濃氨水、酒精等）或發(fā)生化學反應，導致容器內產生大量氣體，使壓強快速增大，促使容器內液體快速向外流淌，能形成噴泉。如噴霧器、人造噴泉、火山噴發(fā)等均是應用此原理。3．噴泉試驗常見的幾種裝置（1）圖甲形成噴泉是因為燒瓶內的氣體極易溶于燒杯和滴管中的液體（或易與液體反應）。引發(fā)噴泉的操作：打開止水夾，擠壓膠頭滴管中的液體，使燒瓶內的壓強突然減小而產生壓強差，形成噴泉。（2）圖乙形成噴泉是因為燒瓶內氣體極易溶于燒杯中的液體（或易與液體反應）。引發(fā)噴泉的操作：使燒瓶受熱（或受冷），燒瓶內氣體體積膨脹（或縮小），打開止水夾，趕出（或吸入）玻璃管內的空氣，使瓶內氣體與液體接觸而溶解（或反應），燒瓶內的壓強突然減小而產生壓強差，形成噴泉。（3）圖丙形成噴泉的緣由是下部錐形瓶中的物質相互反應產生氣體（或瓶內液體受熱揮發(fā)產生大量氣體），使錐形瓶內氣體壓強增大而產生壓強差，將液體從錐形瓶壓入燒瓶形成噴泉。4．有關噴泉試驗所得溶液物質的量濃度計算的類型和方法（1）氣體是溶質：如用HCl、HBr、HI、NH3等和水進行的噴泉試驗。c＝n溶質V溶液＝V注：NH3與H2O反應后的溶質為NH3·H2O，計算時將NH3視為溶質。(2)氣體不是溶質：如用NO2和水，NO2、O2的混合氣體和水進行的噴泉試驗，其所得溶液的溶質為HNO3。先依據(jù)反應方程式計算燒瓶中n(溶質)和V(溶液)，然后計算溶質物質的量濃度。如在一干燥的燒瓶內充溢NO2氣體，進行噴泉試驗，反應為3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，n(HNO3)＝23n(NO2)，溶液的體積V(溶液)＝23V。則HNO3的物質的量濃度c＝n溶質V溶液二氨氣的試驗室制備[例2]利用如圖所示裝置及藥品制取氨氣。（1）A中制氨氣的化學方程式為。（2）B中堿石灰的作用是。（3）C處是用集氣瓶收集氨氣的裝置，請在虛線框中繪出裝置圖。（4）證明氨氣已集滿的操作和現(xiàn)象是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。狀元隨筆本題考查了氨氣的試驗室制備，側重考查對試驗學問駕馭的嫻熟程度，明確氨氣的制備原理，利用氨氣性質確定干燥、收集和驗滿的方法是解題關鍵。[提升2]為了在試驗室制取干燥的氨氣，甲、乙、丙三位同學分別設計了如圖所示三套試驗裝置：（1）寫出試驗室制氨氣的化學方程式：。（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）。（5）尾氣處理時，下列裝置不行以用于處理氨氣的是（填標號）。（6）氨的催化氧化是工業(yè)制硝酸的基礎反應，寫出該反應的化學方程式：________________________________________________________________________。關鍵實力1.試驗室制備氨氣的常用方法試驗原理銨鹽和堿共熱產生氨氣：2NH4Cl＋Ca（OH）2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O試驗裝置“固＋固eq\o(→,\s\up7(△))氣”裝置，如圖所示eq\a\vs4\al()（1）試管口應略向下傾斜，防止反應產生的水蒸氣冷凝回流炸裂試管。（2）導氣管要伸入接近試管底部。（3）棉花的作用是防止因空氣與NH3對流而使收集的NH3不純。氣體收集方法氨極易溶于水且密度比空氣的小，通常用向下排空氣法收集氣體檢驗用潮濕的紅色石蕊試紙（變藍）接近試管口干燥方法氨氣是堿性氣體，常用堿石灰做干燥劑，不能用酸性干燥劑（濃硫酸、P2O5等）干燥，也不能用無水CaCl2干燥，因為它們均能與氨氣發(fā)生反應。常用的干燥氨氣的裝置如圖所示尾氣處理可在試管口放一團用水或稀硫酸浸濕的棉花；氨極易溶于水，用水汲取時要防止倒吸，常用的防倒吸裝置如圖所示防倒吸原理：將NH3通入a裝置時，因NH3極易溶于水，使制取NH3的裝置內的壓強小于大氣壓強，水被吸入漏斗，水面下降，與漏斗口脫離。漏斗中的水又回落到燒杯中，達到防倒吸的目的。b裝置與a裝置相像，水被吸入球形干燥管中，不會進入前面的裝置。c裝置利用了NH3不溶于CCl4而易溶于水的原理。d裝置是水倒吸后留存于試劑瓶中，不會進入前面的裝置2．試驗室制備氨氣的其他方法方法化學方程式（或原理）氣體發(fā)生裝置加熱濃氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O注：①NH3·H2O不穩(wěn)定，受熱易分解；②加熱溫度不宜過高濃氨水＋固體NaOHNaOH固體溶于水放熱，促使一水合氨分解，且OH－濃度的增大有利于NH3逸出濃氨水＋固體CaONH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca（OH）2CaO的作用：①吸水；②吸水后放熱促進NH3逸出；③增大溶液中的OH－濃度，削減NH3的溶解,狀元隨筆試驗室制備NH3的留意事項（1）制取NH3所用的銨鹽不能是硝酸銨、硫酸銨。因為在加熱過程中，NH4NO3分解易發(fā)生爆炸；而（NH4）2SO4與Ca（OH）2反應時生成微溶物CaSO4，不利于NH3逸出，且反應后試管難以清洗。（2）熟石灰不能用NaOH、KOH代替，緣由是NaOH、KOH易潮解、結塊，不利于產生NH3，且在加熱條件下易腐蝕試管。（3）由于NH3極易溶于水，在制備、收集過程中，應盡可能不與水接觸，以削減損失和防止倒吸。學考評價——夯實·測控·演練1．可用來干燥氨氣的有（）A．濃硫酸B．堿石灰C．氯化鈣D．五氧化二磷2．某同學仿照噴泉試驗原理在試驗室里做了一個“噴煙試驗”。如圖所示，在甲、乙兩個燒瓶中分別裝入X、Y兩種無色氣體，膠頭滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液，試驗時將膠頭滴管內的液體擠入甲燒瓶中，然后打開彈簧夾，便可看到甲燒瓶中的導管噴出白色的煙，同時甲燒瓶中的溶液顏色漸漸變淺最終褪為無色。則X、Y分別為（）A．NH3和HClB．HCl和NH3C．SO2和HClD．NO和HCl3．有關氨及氨水的說法正確的是（）A．NH3具有還原性B．液氨、氨氣、氨水是同一種物質C．氨氣是非電解質，氨水是電解質D．氨水的主要成分是NH34．下列裝置用于試驗室中制取干燥氨氣的試驗，能達到試驗目的的是（）A．用裝置甲制備氨氣B．用裝置乙除去氨氣中少量水C．用裝置丙收集氨氣D．用裝置丁汲取多余的氨氣5.下列方法中，不能用于試驗室制取氨氣的是（）A.加熱試管中的氯化銨固體B．在燒瓶中將熟石灰和氯化銨混合，加水調成泥狀后加熱C．將分液漏斗中的濃氨水滴入裝有生石灰的燒瓶中D．加熱燒瓶中的濃氨水6．探究氨氣及銨鹽性質的過程中，下列依據(jù)試驗現(xiàn)象得出的結論不正確的是（）A．將集有氨氣的試管倒扣于水槽中，液體快速充溢試管，說明氨氣極易溶于水B．向氨水中加入濃氫氧化鈉溶液，加熱，產生使潮濕的紅色石蕊試紙變藍的氣體，說明氨水中含有NHC．加熱NH4HCO3固體，視察到固體漸漸削減，試管口有液滴產生，說明NH4HCO3受熱不穩(wěn)定D．將紅熱的Pt絲伸入如圖所示的錐形瓶中，瓶口出現(xiàn)少量的紅棕色氣體，說明氨氣催化氧化的產物中有NO第2課時氨與銨鹽學業(yè)基礎一、1．刺激性極易小2．(1)紅色極易堿(2)①NH3＋HCl=NH4Cl產生白煙揮發(fā)性酸②2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(3)4NO＋6H2O3．NH3·H2O?NH4+＋OH－變藍NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O二、1．銨根離子酸根離子2．易白三、1．2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O2．向下排空氣法潮濕的紅色石蕊試紙四、NH4+NO3-[即學即練]1．(1)√(2)×(3)√(4)√(5)√(6)×2．解析：氨氣易液化，液氨汽化時汲取大量的熱，能夠使四周環(huán)境溫度降低，具有制冷作用，常用作制冷劑，故選C。答案：C3．解析：將NH3通過灼熱的CuO，發(fā)覺生成一種紅色的固體單質和一種氣體單質，紅色的固體單質為銅，銅元素的化合價降低，則N元素的化合價上升，氣體單質只能為氮氣，故選C。答案：C4．解析：試驗室用NH4Cl和Ca(OH)2固體混合加熱制取NH3，故A不正確；堿石灰可以除去NH3中的水蒸氣，故B正確；氨氣的密度比空氣小，用向下排空氣法收集，故C正確；NH3極易溶于水，用倒置的漏斗可以防倒吸，故D正確。答案：A5．解析：燒瓶中的溶液呈紅色，說明氣體溶于水呈酸性，則原氣體可能是HCl、SO2等酸性氣體，A錯誤；燒瓶中的氣體易溶于水或能與水反應，從而使燒瓶內壓強小于外界大氣壓形成噴泉，B錯誤；燒瓶中的溶液呈藍色，則氣體溶于水或與水反應所得溶液確定呈堿性，因此原氣體可能是氨氣，C正確；CO不溶于水也不與氫氧化鈉溶液反應，若將石蕊溶液改成氫氧化鈉溶液，CO不能形成噴泉，D錯誤。答案：C6．解析：銨根離子和氫氧化鈉溶液反應生成氨氣，氨氣能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍色，所以確定用不到的物質是藍色石蕊試紙及稀硫酸，故選B。答案：B核心素養(yǎng)[例1]解析：(1)①題圖甲所示裝置要引發(fā)噴泉，只需打開止水夾，擠壓膠頭滴管使少量水進入圓底燒瓶即可；②題圖乙所示裝置要引發(fā)噴泉需先打開止水夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶，發(fā)覺導管口有氣泡冒出后，再移去熱毛巾。(2)能在錐形瓶內反應產生氣體，使錐形瓶內的壓強大于圓底燒瓶內的壓強即可，故應選NH4HCO3和稀鹽酸。A項，Cu與稀鹽酸不反應；B項，NaHCO3與NaOH溶液反應無氣體生成；C項，CaCO3與稀硫酸反應生成的CaSO4微溶于水，阻擋反應接著進行，生成的CO2較少。(3)濃硫酸溶于水放出大量的熱，使錐形瓶內酒精汽化引發(fā)噴泉。(4)題圖甲、乙所示裝置的原理是減小圓底燒瓶內氣體的壓強，題圖丙所示裝置的原理是增大錐形瓶內氣體的壓強，人造噴泉及火山爆發(fā)均與題圖丙所示裝置的原理相像。答案：(1)①打開止水夾，擠壓膠頭滴管使少量水進入圓底燒瓶NH3極易溶于水，使圓底燒瓶內的壓強快速減小，燒杯內的水快速進入圓底燒瓶②打開止水夾，用熱毛巾捂住圓底燒瓶至導管口有氣泡冒出后，移去熱毛巾(2)D(3)A(4)減小增大丙[提升1]解析：①瓶中裝入干燥、純凈的氨氣，做噴泉試驗后溶液充溢整個燒瓶；②瓶中裝入干燥的含一半空氣的HCl，所得溶液體積為燒瓶容積的12；③瓶中裝入干燥、純凈的二氧化氮，充入水時發(fā)生反應3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，所得溶液體積為燒瓶容積的23；④瓶中裝入干燥的、體積比V(NO2)∶V(O2)＝4∶1的混合氣體，充入水發(fā)生化學反應4NO2＋O2＋2H2O=4HNO3，溶液充溢整個燒瓶。設燒瓶容積為VL，則①中溶液濃度為VL22.4L/molVL＝122.4mol/L，②中溶液濃度為0.5VL22.4L/mol0.5VL＝122.4mol/L，③中溶液濃度為VL22.4L/mol×2323VL＝122.4mol/L，④中溶液濃度為VL×4522.4L/molV答案：B[例2]解析：(1)由裝置圖可知，該試驗用氯化銨和氫氧化鈣加熱生成氨氣，反應的化學方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)制取氨氣過程中產生水，因此氨氣中混有水蒸氣，氨氣為堿性氣體，可用堿石灰干燥氨氣。(3)由于氨氣密度比空氣小、極易溶于水，所以不能采納排水法收集，只能用向下排空氣法收集，裝置為。(4)氨氣溶于水后溶液顯堿性，將潮濕的紅色石蕊試紙靠近C處右側的導管口，若試紙變成藍色，說明氨氣已集滿?；驅⒄河袧恹}酸的玻璃棒靠近C處右側的導管口，若有大量白煙生成，說明氨氣已集滿。答案：(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O(2)干燥NH3(3)(4)將潮濕的紅色石蕊試紙靠近C處右側的導管口，試紙變成藍色(合理即可)[提升2]解析：(1)氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下反應生成氯化鈣、氨氣和水，反應的化學方程式為Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(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，一水合氨可部分電離出OH－，能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍，故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生白煙，所以可用玻璃棒蘸取濃鹽酸或濃硝酸放在試管口，若產生白煙，可證明氨氣已經收集滿。(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。(5)由于氨氣極易溶于水，所以處理氨氣時應防止倒吸，A中的漏斗、D中的球形干燥管可防止倒吸，B中氨氣沒有與水干脆接觸，可防止倒吸，而C可引起倒吸。(6)氨催化氧化可生成一氧化氮和水，該反應的化學方程式為4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))4NO＋6H2O。答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)丙(3)將潮濕的紅色石蕊試紙放在試管口，若試紙變藍，則證明氨氣