2020高中化学 氨和铵盐（提高）知识讲解学案 新人教版必修1

2020高中化学 氨和铵盐（提高）知识讲解学案 新人教版必修1

氨和铵盐 ‎【学习目标】‎ ‎1、了解氨的物理性质，理解氨的化学性质。‎ ‎2、掌握氨气的实验室制法，了解氨气的工业制法。‎ ‎3、了解铵盐的性质，掌握氨气和铵离子的检验方法。 【要点梳理】‎ 要点一、氨气 1、物理性质 通常状况下，氨是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水（常温常压下，体积比为1∶700），氨的水溶液称为氨水。氨在加压下容易液化，液氨气化时吸收大量的热，使周围环境温度急剧降低，工业上可使用液氨作制冷剂。 2、化学性质 （1）与水反应：NH3+H2O NH3·H2O NH4++OH－ 要点诠释：‎ NH3·H2O是弱碱， 氨水显弱碱性，具有碱的通性。氨水可使紫色石蕊试液变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。‎ 氨水是混合物，溶液中存在的微粒有三种分子：NH3·H2O、NH3、H2O；三种离子：NH4+、OH－及少量的H+。‎ ‎（2）与酸反应：氨气与酸反应生成铵盐 NH3+HCl=NH4Cl（白烟） 　　 NH3+HNO3=NH4NO3（白烟） 　　 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 （3）与某些盐反应：一般生成难溶的碱，如氯化铁溶液与氨水反应：‎ Fe3++3NH3·H2O==Fe(OH)3↓+3NH4+ （4）还原性 　　氨分子中的氮元素呈－3价，因此氨气在一定条件下具有还原性，在一定条件下可被某些强氧化剂氧化。‎ ‎ 　　 8NH3+3Cl2==N2+6NH4Cl 3、 氨气的实验室制法 　（1）原理：利用复分解反应强碱制弱碱 　　 2 NH4Cl +Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O 要点诠释：药品的选择 ‎ ①铵盐：制取NH3时，一般用NH4Cl而不用NH4NO3、(NH4)2SO4或(NH4)2CO3，原因如下：‎ 铵盐 不选用的理由 NH4NO3‎ 受热分解，会发生爆炸，不安全 ‎(NH4)2SO4‎ 与Ca(OH)2反应时生成CaSO4，反应物呈块状，不利于NH3逸出，且反应后试管难清洗 ‎(NH4)2CO3‎ 受热分解会产生CO2，使收集到的NH3不纯 ‎ ②碱：一般用熟石灰，不用NaOH或KOH，因为NaOH或KOH易吸水结块，而且对玻璃仪器腐蚀性较强。‎ ‎ 　（2）装置：固－固反应加热装置（同制O2） 　　干燥：碱石灰（或固体NaOH、固体CaO） 　　（不能用浓H2SO4、CaCl2干燥，CaCl2与NH3反应：CaCl2+8NH3= CaCl2·8 NH3） 　‎ 8‎ 要点诠释：‎ ‎ ①发生装置的试管口略向下倾斜；‎ ‎ ②加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。‎ ‎（3）收集：向下排空气法收集。‎ 要点诠释：‎ 收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。由于氨气的密度比空气小，因此收集氨气时，导管应插入接近试管的底部。‎ ‎（4）验满：‎ ‎①用湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若变蓝，说明已经收集满。　　‎ ‎ ②用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。‎ ‎（5）尾气吸收： ‎ ‎ 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）氨气的其它实验室制法 将浓氨水滴入固体NaOH中，固体NaOH吸水并放热，使浓氨水分解生成氨气。‎ ‎ ①加热浓氨水制氨。在烧瓶中加入2 mL～4 mL浓氨水，加热即得氨气。‎ ‎ NH3·H2OH2O+NH3↑‎ ‎ ②常温下，用浓氨水与固体烧碱或生石灰混合制氨气。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。‎ 要点二、氨的喷泉实验 ‎ 1、实验步骤：在干燥的圆底烧瓶中充满氨气，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），按图甲安装好装置。打开橡皮管上的夹子，挤压滴管的胶头，使少量水进入烧瓶，观察现象。‎ ‎ ‎ ‎ 2、实验现象：可以看到，烧杯里的水经玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，烧瓶内液体呈红色。‎ ‎ 3、实验结论：氨易溶于水，氨与水反应生成了易溶于水且能使溶液显碱性的物质。‎ ‎ 要点诠释：‎ 8‎ ‎（1）此实验成功的关键在于：①烧瓶要干燥；②氨气要充满；③装置气密性要好；④由滴管挤入的水不能太少。这样就可保证，将胶头滴管内的水挤入烧瓶后，迅速在烧瓶内形成负压，成功地出现喷泉现象。‎ ‎ （2）能形成喷泉的原因是：氨气的溶解度极大，当烧瓶内挤入少量水时，就溶解了大量的氨气，使烧瓶内压强迅速减小，大气压将烧杯的水压进烧瓶，形成美丽的喷泉。‎ ‎ （3）气体在水中的溶解度较大或气体与液体能反应，形成较大压强差的都能做成喷泉实验，如HCl、HBr、HI、SO2可用水做喷泉实验，CO2可用NaOH溶液做喷泉实验。若外界压强较大，也能形成喷泉。例如：CaCO3粉末与较浓HCl反应能产生喷泉。如图乙所示。‎ 要点三、铵盐 　　1、铵盐的物理性质：铵盐都是离子化合物，都易溶于水的白色晶体。 　　2、铵盐的化学性质： 　　a、受热分解 NH4ClNH3↑+HCl↑（用于除去或分离铵盐） 　　说明：NH4Cl受热分解成NH3和HCl，遇冷NH3和HCl又反应生成的NH4Cl，本质上发生了化学反应，不要误认为是升华。‎ NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O 　　(NH4)2CO32NH3↑+CO2↑+H2O b、与碱反应NH4++OH－NH3↑+H2O ‎ 3、NH4＋的检验方法： ‎ ‎　　（1）取少许样品与碱混合于试管中共热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，若石蕊试纸变蓝，则证明样品中含NH4+。 　　（2）取少许样品于试管口，加入烧碱后加热，用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验产生的气体，若有白烟产生，则证明样品中含有NH4+。‎ ‎【典型例题】‎ 类型一、 氨和铵盐的性质 例1、有关氨的性质的叙述正确的是（ ）。‎ ‎ A．氨能在氧气中燃烧 ‎ B．氨水呈碱性 ‎ C．氨水和酸相遇都能产生白烟 ‎ D．在反应NH3+H+==NH4+中，氨失去电子被氧化 ‎ 【思路点拨】氨气的性质包括在一定条件下能在氧气中燃烧、溶于水后显碱性，氨水具有碱的一般通性。‎ ‎【答案】A、B ‎【解析】虽然氨的催化氧化是在高温和催化剂的作用下进行，但是纯净的NH3能在O2中安静地燃烧，产物是N2和H2O，所以A正确。由于氨水中存在：NH3·H2ONH4++OH－，因而B正确。氨气只有与挥发性酸相遇才能生成白烟（氨气与非挥发性酸相遇只能生成块状白色固体，不是小颗粒，不是白烟），C不正确。NH3和H+反应为非氧化还原反应，D不正确。‎ ‎ 【总结升华】这是一道从多角度考查学生知识的试题，要求学生掌握的知识全面、准确。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】下列离子方程式书写正确的是（ ）‎ ‎ A．实验室制NH3：NH4++OH－NH3↑+H2O ‎ B．NaOH与NH4Cl溶液混合加热：NH4++OH－NH3·H2O 8‎ ‎ C．氨水中加盐酸：NH3·H2O+H+==NH4++H2O ‎ D．氨气通入稀H2SO4中：NH3+H+==NH4+‎ ‎【答案】C、D ‎【变式2】下列说法中正确的是 A．所有铵盐受热均可以分解，产物均有NH3‎ B．所有铵盐都易溶于水，不是所有铵盐中的氮均呈－3价 C．NH4Cl溶液中加入NaOH浓溶液共热时反应的离子方程式为NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O D．NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离 ‎【答案】BC ‎【变式3】关于氨的下列叙述中，错误的是 （ ） 　　A．氨易液化，因此可用来作制冷剂 　　B．氨易溶解于水，因此可用来作喷泉实验 　　C．氨极易溶解于水，因此氨水比较稳定（不容易分解） 　　D．氨溶解于水显弱碱性，因此可使酚酞试剂变为红色 【答案】C 类型二、氨水的成分和性质 例2、氨水显弱碱性的主要原因是（ ）。‎ ‎ A．通常状况下，氨的溶解度不大 ‎ B．氨水中的NH3·H2O电离出少量的OH－‎ ‎ C．溶于水的氨分子只有少量电离 ‎ D．氨本身的碱性弱 ‎ 【思路点拨】这一题可从碱的概念着手分析：碱是电离的阴离子只有氢氧根离子的物质。‎ ‎【答案】B ‎【解析】氨气溶于水，大部分与水结合生成一水合氨（NH3·H2O），NH3·H2O仅有少部分电离出NH4+和 OH－，因此显弱碱性，它既不是因为氨的溶解度不大，也不是因为氨分子电离的少（在水溶液里氨分子是不电离的），更不是因为氨本身碱性弱（氨不与水反应时无碱性）。‎ ‎ 【总结升华】易错选C，原因是不清楚氨水显碱性的原因。氨水之所以显碱性是因为当NH3溶于水时，大部分。NH3与水发生反应，生成NH3·H2O，NH3·H2O微弱电离，产生NH4+和OH－，可表示为：H2O+NH3NH3·H2O OH－+NH4+。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】下列有关氨的叙述中，正确的是（ ）。‎ ‎ A．氨气是无色无味的气体 ‎ B．氨水的浓度越大，其密度越大 ‎ C．在化学反应中，氨既能与酸反应，又能与碱反应 ‎ D．工业上氨可用作制冷剂 ‎【答案】D ‎【变式2】对于氨水组成的叙述正确的是(　　)‎ A．只含有氨分子和水分子 ‎ B．只含有一水合氨分子和水分子 C．只含有氨分子、水分子和一水合氨分子 D．含有氨分子、水分子、一水合氨分子、铵根离子、氢离子和氢氧根离子 ‎【答案】D ‎ 类型三、喷泉实验 8‎ 例3、在下图所示装置中，烧瓶中充满了干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开止水夹f，烧杯中的液体b呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶，则a和b分别是（ ）。‎ a（干燥气体）‎ b（液体）‎ A NO2‎ 水 B CO2‎ ‎4 mol·L－1 NaOH溶液 C Cl2‎ 饱和NaCl溶液 D NH3‎ ‎1 mol·L－1盐酸 ‎ 【思路点拨】产生喷泉的条件：气体在液体中的溶解度很大，烧瓶内外产生足够的压强差。‎ ‎【答案】B、D ‎ 【解析】NO2易溶于水可形成喷泉，但它同时生成NO，使水不能充满烧瓶，CO2在水中溶解度不大，不能产生喷泉，但在NaOH溶液中因发生反应（CO2+2NaOH==Na2CO3+H2O），其溶解度显著增大，此时形成喷泉。气体CO2和NH3，分别与NaOH溶液、盐酸能完全反应，则液体几乎能充满烧瓶。‎ ‎ 【总结升华】只要能使烧瓶内外产生一定的压强差，气体与液体的组合就能形成喷泉。如：（1）易溶于水的气体与水的组合；（2）酸性气体与碱液的组合；（3）碱性气体与酸液的组合等。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】（1）下列几种气体（括号内为溶剂或反应物溶液）按如图所示装置进行实验，能看到喷泉现象的是（ ）‎ ‎ A．HCl（H2O） B．CO2（H2O）‎ ‎ C．SO2（NaOH溶液） D．NH3（KCl溶液）‎ ‎ （2）能形成喷泉的原因是________。‎ ‎ （3）某学生试图用氨气去做喷泉实验，结果实验失败。试分析实验失败的可能原因。‎ ‎【答案】（1）A、C、D （2）少量液体进入烧瓶后，由于气体易溶于对应液体中，使烧瓶内气体减少，压强降低，烧瓶内外产生较大的压强差，形成喷泉 （3）①收集的NH3中有大量空气；②收集氨气的烧瓶未干燥；③装置漏气；④滴管挤出的水太少等 ‎【变式2】制取氨气并完成喷泉实验(图中夹持装置均已略去)。‎ ‎(1)写出实验室制取氨气的化学方程式 ‎______________________________ 。‎ ‎(2)收集氨气应使用________法，要得到干燥的氨气可选用________作干燥剂。‎ ‎(3)用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥的氨气，引发水上喷的操作是 ‎ ‎ .‎ 该实验的原理是_________________________________________。‎ ‎(4)如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法是_________________________________。‎ ‎ 【答案】(1)2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O ‎(2)向下排空气法　碱石灰 ‎(3)打开止水夹，挤出胶头滴管中的水　氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小 ‎(4)打开夹子，用手将烧瓶捂热，氨气受热膨胀，赶出玻璃管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉 ‎【解析】第(3)小题喷泉实验，打开止水夹容易遗忘。第(4)小题则侧重考查学生解决问题的能力，但是只要理解了喷泉实验的原理——设法将烧杯中的NH3先溶解一部分使其压强降低以引发喷泉，在无法外加水使其溶解的情况下只能使烧瓶中的NH3体积膨胀与烧杯中的水接触，使其体积膨胀的方法是升高温度，如用热毛巾或手将烧瓶捂热。‎ 例4、在容积为‎1L的干燥烧瓶中，用向下排空法充入氨气后，在相同条件下测得烧瓶中的气体对H2‎ 8‎ 的相对密度为9.7，若将此气体进行喷泉实验，当喷泉实验停止后，进入烧瓶的液体的体积为（ ） 　　A．1/2L 　　　　　B．3/4 L　　　　　 C．4/5 L　　　　　 D．1/5 L 【思路点拨】排气法收集的NH3其中或多或少混有一定量空气。理论上，烧瓶中有多少体积氨，进入烧瓶的液体就是多少体积。‎ ‎【答案】C 　 【解析】首先根据气体对H2的相对密度可以计算出混合气体的平均摩尔质量为9.7×‎2g/mol=‎19.4g/mol。设混合气体共1 mol，其中有空气x mol 、NH3 ymol 　　则：xmol+ymol=1mol 　　ymol×‎17g/mol +xmol×‎29g/mol=‎19.4g 　　解出x与y的比，结合阿伏加德罗定律。可知：氨气与空气的体积比为4：1，进而可知‎1L该混合气体中有氨气4/5L。‎ ‎【总结升华】做这类题首先要分析原因，然后对症下药，掌握问题的实质。比如烧瓶中装的是氨气，但是对氢气的相对密度为9.7，原因是因为混入了空气，喷泉实验是利用压强差的原理形成喷泉的。通过这道题告诉我们分析问题很重要。‎ ‎【变式1】用一充满氨气的烧瓶做喷泉实验，当水充满整个烧瓶后，烧瓶内氨水的物质的量浓度是(按标准状况下计算)(　　)‎ A．0.045 mol·L－1 B．1 mol·L－‎1C．0.029 mol·L－1 D．不能确定 ‎【答案】A ‎【解析】NH3全部溶于水，溶液充满整个烧瓶。设烧瓶容积为V L，则所得溶液的物质的量浓度为：‎ 类型四、氨气的实验室制法 例5、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（ ）‎ ‎ ‎ ‎ 【思路点拨】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。‎ ‎ 【答案】A ‎【解析】A中，NH4Cl受热分解为NH3和HCl，但在管口及导管中二者又会重新化合为NH4Cl，得不到NH3。B中，CaO与浓氨水混合，CaO与水反应放出大量的热，使氨水温度升高，NH3挥发出来。C中，NH4Cl和Ca(OH)2在试管中发生反应：2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3↑。D中，对浓氨水加热，使NH3·H2O分解并挥发得到NH3。‎ ‎ 【总结升华】此题主要考查氨气的实验室制法，题目设计来源于教材内容，但又不拘泥于教材内容。“死扣教材”的同学会认为一定要用大试管加热固体才能制氨气而认为B、D是错误的装置。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】实验室里若用如右图所示装置制取氨气，试用表格形式列出图中装置的错误之处，并用文字简要说明如何改正。‎ ‎ 【答案】‎ 错误之处 应如何改正 8‎ ‎①试管a管口向上倾斜 应略向下倾斜 ‎②铁夹夹的位置不对 应夹在离管口l／3处 ‎③试管b管口向上 应向下 ‎④试管b塞上橡皮塞 将橡皮塞改为棉花团 ‎⑤反应物没加热 用酒精灯加热 类型五、 与氨、铵盐有关的推断题 例6、从物质A（某正盐）的水溶液出发有如下图所示的一系列变化。‎ ‎ ‎ ‎ 写出A、B、C、D、E、F的分子式：‎ ‎ A________，B________，C________，D________，E________，F________。‎ ‎ 【思路点拨】做推断题时首先要找题眼，本题的题眼是“E的溶液F的溶液”，可推知F为K2SO4，则E为具有还原性的K2SO3。‎ ‎【答案】(NH4)2SO3 (NH4)2SO4 SO2 NH3 K2SO3 K2SO4‎ ‎ 【解析】由C+氨水—→A，D+C的溶液—→A，知D为NH3，则A为铵盐。由A可跟酸反应、与碱反应且A为正盐知A为弱酸弱碱盐，A与稀硫酸反应生成的B是(NH4)2SO4，进一步推知F为K2SO4、E为K2SO3、C为SO2。‎ ‎ 【总结升华】本题综合考查了氨、铵盐的性质，在推测的过程中要多加猜测，用肯定、否定的辩证观得到合理的答案。‎ 举一反三：‎ ‎【变式1】某种常见的白色晶体A，与盐酸反应产生无刺激性气味的气体B；将B通入澄清石灰水，石灰水变浑浊。若在A的水溶液中加氢氧化钡溶液，则析出白色沉淀C和无色气体D；D可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝。加热固体A，可生成水、B和D，而且B和D的物质的量之比为1∶1。根据以上事实，可以判断出A是________，B是________，C是________。加热固体A生成水、B和D的化学方程式是________。‎ ‎ 【答案】NH4HCO3 CO2 BaCO3 NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O↑‎ ‎【变式2】如图表示A、B、C、D、E五种含氮物质相互转化的关系。其中A、B、C、D常温下都是气体，B为红棕色，写出A、B、C、D、E的化学式和各步反应的化学方程式。‎ ‎(1)写出各物质的化学式。‎ A________，B________，C________，D________，‎ E________。‎ 8‎ ‎(2)写出各步反应的化学方程式。‎ ‎①A―→C___________________________________________________________________。‎ ‎②D―→C___________________________________________________________________。‎ ‎③B―→E___________________________________________________________________。‎ ‎④C―→B___________________________________________________________________。‎ ‎【答案】 (1)N2　NO2　NO　NH3　HNO3‎ ‎(2)①N2＋O22NO ‎②4NH3＋5O24NO＋6H2O ‎③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO ‎④2NO＋O2===2NO2‎ ‎【解析】本题的突破口B为红棕色气体，B是NO2，C与O2能生成气体B，故C为NO。E在常温下不是气体，故E为HNO3，由图转化关系进一步分析知A为N2，D为NH3。‎ 8‎