2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：5

2020-2021学年高二化学新教材人教版必修第二册教师用书：5

www.ks5u.com 第2课时　氨和铵盐 ‎ 课前自主预习 ‎ 一、氨的性质和用途 ‎1．物理性质 ‎(1)氨是一种无色刺激性气味的有毒气体，密度小于空气的密度。易溶于水，常温常压下，1体积水能溶解700体积的氨，常用向下排空气法收集氨气。‎ ‎(2)氨气易液化，液态氨汽化时要吸收大量的热，使周围物质的温度急剧下降，所以液氨常用作制冷剂。‎ ‎2．化学性质 ‎(1)氨与水的反应 ‎①常用喷泉实验来验证NH3易溶于水。‎ ‎②NH3溶于水形成的溶液叫氨水，溶解在水中的大部分氨气和水反应生成一水合氨(化学式NH3·H2O)。化学方程式：NH3＋H2ONH3·H2O。‎ ‎③一水合氨是一种弱碱，在水中可发生电离：NH3·H2ONH＋OH－，所以氨水显碱性，能使酚酞溶液变红或红色的石蕊试纸变蓝。‎ ‎④一水合氨不稳定，受热易分解，化学方程式：‎ NH3·H2ONH3↑＋H2O。‎ ‎(2)与酸的反应 ‎①把分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒接近时产生大量白烟。这是氨水中挥发出的NH3与盐酸挥发出的HCl化合生成的NH4Cl小颗粒。化学方程式：NH3＋HCl===NH4Cl。‎ ‎②氨也和其他酸反应生成相对应的铵盐，写出下列方程式：‎ a．NH3与HNO3反应：NH3＋HNO3===NH4NO3。‎ b．把足量CO2通入氨水中：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3。‎ ‎3．用途 氨是一种重要的化工产品，是氮肥工业、有机合成工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料。‎ 二、铵盐 铵盐都易溶于水，受热易分解，与碱反应放出氨气。‎ NH4ClNH3↑＋HCl↑‎ NH4HCO3NH3↑＋H2O↑＋CO2↑‎ NH4NO3＋KOHKNO3＋H2O＋NH3↑‎ 三、氨的实验室制法 ‎1．原理：实验室中常用NH4Cl与Ca(OH)2共热的方法制取氨。如：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。‎ ‎2．装置：固体与固体反应，加热。图见教材。‎ 为了防止NH3与空气发生对流而难以收集，以及防止外逸的NH3污染空气，经常在收集NH3的试管口塞上一团浸有稀硫酸的棉花。‎ ‎3．收集：向下排空气法。‎ ‎4．检验：检验NH3时，常使用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒。‎ ‎ 课堂互动探究 ‎ ‎ 氨气与氨水 一、氨水 ‎1．氨极易溶于水，但氨溶于水时，大部分NH3与H2‎ O结合形成一水合氨(NH3·H2O)。NH3·H2O可以部分电离成NH和OH－，所以氨水显弱碱性。氨溶于水的过程中存在着下列可逆过程：‎ NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。‎ NH3·H2O不稳定，受热时分解为NH3和H2O，NH3·H2O△,NH3↑＋H2O。‎ ‎2．在氨水中的微粒有三种分子和三种离子：NH3·H2O、NH3、H2O、NH、OH－、H＋。除水分子外，含量最多的为NH3·H2O。但在求氨水中溶质的质量分数、物质的量浓度时，视溶质为NH3，氨水的密度比水小，它的浓度越大，密度越小。‎ ‎3．一水合氨(NH3·H2O)是一种弱碱，易溶于水、易分解、易挥发出刺激性气味的气体，具有碱的通性，是很好的沉淀剂。可使多种阳离子：Mg2＋、Fe3＋、Al3＋等生成沉淀。例如：Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH。‎ ‎4．涉及氨水的离子方程式书写 ‎(1)氨水作反应物，用分子式NH3·H2O表示，例如：‎ Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH。‎ ‎(2)生成氨水时，如使用的反应物为浓溶液或在加热条件下，用下式表示：NH＋OH－NH3↑＋H2O。‎ ‎(3)生成氨水时，如使用的反应物为稀溶液，用下式表示：‎ NH＋OH－NH3·H2O。‎ 二、氨气、液氨、氨水和铵盐的区别与相互转化 氨气、液氨、氨水和铵盐的区别与相互转化如下表所示：‎ ‎ 喷泉实验 ‎1．喷泉形成的原理 容器内外存在较大的压强差，在压强差的作用下，液体迅速流动，从带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。‎ ‎2．使容器内外产生较大的压强差的两类情况 ‎(1)容器内气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。‎ 当外部的水或溶液接触容器内气体时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，从尖嘴导管喷出，形成喷泉。下表中列出的气体与吸收剂作用，就能形成喷泉。‎ 气体 HCl NH3‎ CO2、Cl2、‎ H2S、SO2‎ NO2＋O2‎ 吸收剂 水、NaOH 溶液 水、盐酸 NaOH溶液 水 ‎(2)容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应产生气体。‎ 容器内产生大量气体，容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。如喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理。‎ ‎3．形成喷泉的关键 ‎(1)气体要充满烧瓶，(2)气体和烧瓶要干燥，(3)装置气密性要好。‎ ‎4．常见喷泉实验装置 图①装置形成喷泉是因为烧瓶内气体极易溶于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强迅速减小产生压强差而形成喷泉。‎ 图②装置形成喷泉可采用使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，打开止水夹，气体与液体接触而溶解，使烧瓶内压强减小产生压强差而形成喷泉。‎ 图③装置下部锥形瓶内物质相互反应或挥发产生大量气体，使锥形瓶内压强增大而产生压强差，将液体从锥形瓶压入到烧瓶而形成喷泉。‎ ‎ 氨气的实验室制法 ‎1．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，而且对玻璃腐蚀性较强。‎ ‎2．实验装置类型 固＋固气 与实验室用KClO3和MnO2制取O2的装置相同。‎ ‎3．操作时的注意事项 ‎(1)收集装置和反应装置的试管和导管必须是干燥的。‎ ‎(2)发生装置的试管口略向下倾斜。‎ ‎(3)由于氨气的密度比空气小且易溶于水，因此收集氨气只能用向下排气法。‎ ‎(4)加热温度不宜过高，并用酒精灯外焰由前向后逐渐加热。‎ ‎4．NH3的干燥 通常使用碱石灰，不能使用P2O5或浓H2SO4，也不能用无水CaCl2。‎ ‎5．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。‎ ‎6．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：‎ ‎7．氨气的其他制法如下表所示 ‎ 典例题组训练 ‎ 题组一　　　喷泉实验 ‎1．喷泉是一种常见的现象，产生的原因是存在压强差。‎ ‎(1)制取氨并完成喷泉实验。‎ ‎①用上图甲所示装置进行喷泉实验，圆底烧瓶已充满干燥的氨，引发水往上喷的操作是打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶。该实验的原理是NH3极易溶于水，使圆底烧瓶内压强迅速减小，烧瓶内外产生压强差，烧杯内的水快速进入圆底烧瓶。‎ ‎②如果只提供上图乙所示装置，引发喷泉的方法为打开止水夹，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)利用上图丙所示装置，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D(填字母)。‎ A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液 C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸 ‎(3)在上图丙所示装置的锥形瓶中加入酒精，将锥形瓶置于一水槽中，向水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉。水槽中加入的物质可能是A(填字母)。‎ A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸钾 D．硫酸铜 ‎(4)从产生喷泉的原理分析，上图中甲、乙所示装置是减小(填“增大”或“减少”，下同)上部烧瓶内气体的压强。上图丙所示装置是 增大下部锥形瓶内气体的压强。人造喷泉及火山爆发的原理与上图丙(填“甲”“乙”或“丙”)所示装置的原理相似。‎ 解析：(1)要使题图甲所示装置形成喷泉，只需打开止水夹，挤压胶头滴管使少量水进入圆底烧瓶，圆底烧瓶内的NH3极易溶于水，烧瓶内压强降低，产生喷泉。而题图乙所示装置则需先打开止水夹，用热毛巾捂住圆底烧瓶至有气泡从水中冒出后，再移去热毛巾。(2)能在锥形瓶内反应产生气体，使锥形瓶内压强大于圆底烧瓶内压强方可，故应选NH4HCO3和稀盐酸。A项中两物质不反应，B项中两物质反应不产生气体，C项中反应生成的CaSO4会阻碍CaCO3与H2SO4继续反应，故产生的气体很少。(3)浓硫酸溶于水放出大量的热，使锥形瓶内酒精汽化，锥形瓶内压强增大，引发喷泉。(4)题图中甲、乙所示装置的原理是减小上部圆底烧瓶内气体的压强，丙所示装置的原理是增大下部锥形瓶内气体的压强，人造喷泉及火山爆发的原理均与丙所示装置的原理相似。‎ ‎2．如图所示的装置中，干燥的烧瓶内充满某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。打开止水夹，挤压胶头滴管，下列与实验事实不相符的是(　A　)‎ A．CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉 B．NH3(H2O，含酚酞)/红色喷泉 C．H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉 D．HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉 解析：A项中CO2在NaHCO3‎ 溶液中的溶解度很小，达不到实验目的，不能产生喷泉；B项中氨气极易溶于水，溶于水后生成的氨水显弱碱性，使酚酞溶液变红，即可以产生红色喷泉；C、D项所给气体都能与对应溶液发生反应，产生相应颜色的喷泉。‎ ‎　‎ 喷泉实验的原理是气体易溶于液体，能使烧瓶内外产生一定的压强差。能产生喷泉的气体与液体组合有：‎ (1)易溶于水的气体与水的组合：NH3、HCl、SO2、NO2；‎ (2)酸性气体与碱液的组合：HCl、SO2、NO2、CO2、H2S与NaOH溶液；‎ (3)碱性气体与酸液的组合：NH3与盐酸。,能形成喷泉的气体不一定是极易溶于水的气体，只要瓶内气体与挤入的液体能发生反应使瓶内压强急剧变小就可以形成喷泉。‎ 题组二　　氨气的性质 ‎3．(多选)在‎1 L 1 mol·L－1的氨水中(　BD　)‎ A．含有1 mol NH3分子 B．含有NH3、NH、NH3·H2O、OH－、H＋、H2O六种粒子 C．含1 mol NH3·H2O D．含NH3、NH3·H2O、NH的物质的量之和为1 mol 解析：NH3溶于水形成氨水。NH3溶于水时有如下反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，所以氨水中存在H2O、NH3·H2O、NH、NH3、OH－和极少量H＋，根据氮原子守恒，可知B和D选项正确。‎ ‎4．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，立即将另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所进行的解释正确的是(　A　)‎ 选项 实验现象 解释 A 浓盐酸附近产生白烟 NH3与HCl反应生成NH4Cl固体 B 浓硫酸附近无现象 NH3与浓硫酸不反应 C 氯化物溶液变浑浊 该溶液一定是AlCl3溶液 D 干燥的红色石蕊试纸不变色，湿润的红色石蕊试纸变蓝 NH3是可溶性碱 解析：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)氨是常见气体中唯一的碱性气体，也是中学阶段唯一一种能与酸反应生成盐、能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，在推断题中经常用到。氨与酸反应的实质是NH3与H＋结合形成。‎ (2)氨易跟酸反应生成盐，故不能用浓硫酸来干燥氨。‎ (3)浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸遇氨会产生白烟，利用这点可以检验浓氨水或氨的存在。硫酸、磷酸等难挥发性酸虽能与氨反应生成铵盐，但不会产生白烟。‎ 题组三　　　氨气的制法 ‎5．某同学用下图所示装置(固定、加热仪器和橡胶管略)进行有关氨制取的实验探究。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)实验室常用装置①制取NH3，其反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O；若要测定生成的NH3的体积，则必须选择的装置是③⑦(填装置序号)，装置中所盛试剂应具有的性质是氨难溶于该试剂，该试剂不易挥发，且该试剂不与氨反应。‎ ‎(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3，烧瓶内装的试剂可能是CaO(或固体NaOH或碱石灰)，分液漏斗中装的试剂可能是浓氨水，收集装置应选择⑥(填装置序号)。‎ 解析：(1)装置①适用于固固加热制取气体，实验室制取NH3的试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积，必须用排液体法，而NH3极易溶于水，故不能用排水法，所用的液体应不易挥发，不能与NH3反应，也不能溶解NH3。‎ ‎(2)装置②是固液不加热装置，制取NH3时，可用浓氨水和CaO(或固体NaOH或碱石灰)作用。‎ ‎6．(双选)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(　AC　)‎ 解析：A中NH4Cl受热可产生NH3和HCl，但两者遇冷会重新凝结产生NH4Cl，且可能出现堵塞导管的情况，C中试管口未向下倾斜会导致水倒流入试管底部而使试管炸裂，故A、C符合题意。故选A、C。‎ 判断实验装置是否有错的一般方法 (1)看主体(发生)装置是否有错：①实验是否需要加热；②酒精灯部位是否有错(酒精量、外焰加热、是否缺灯芯)；③仪器放置是否有错；④夹持仪器的位置是否有错。‎ (2)看试剂是否符合实验原理(包括反应物、干燥剂、尾气吸收剂)。‎ (3)看收集方法是否有错(排水法、向上排气法、向下排气法、导管伸入的位置等)。‎ (4)看是否缺少尾气吸收装置，对于有毒气体，一定要设计尾气吸收装置，并选择合适的吸收剂，同时注意防倒吸。‎ 题组四　　　NH的检验和铵盐 ‎7．关于铵盐的叙述：①铵盐易溶于水；②铵盐中氮元素均为－3价；③铵盐受热易分解；④铵盐都只能跟碱反应，不能跟酸反应；⑤铵态氮肥不宜跟碱性物质如草木灰混合使用。其中正确的是(　B　)‎ A．①②③④⑤ B．①③⑤‎ C．③④⑤ D．①②④‎ 解析：②和④中只注意了铵盐中的NH，忽略了铵盐中的酸根 离子。铵盐中氮元素的化合价不一定均为－3，如NH4NO3中N的化合价既有－3又有＋5；NH4HCO3等弱酸形成的铵盐也能与强酸反应。‎ ‎8．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(　B　)‎ ‎①蒸馏水　②NaOH溶液　③红色石蕊试纸　④蓝色石蕊试纸　⑤稀硫酸 A．①⑤ B．④⑤‎ C．①③ D．①④⑤‎ 解析：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蓝色石蕊试纸和⑤稀硫酸。‎ ‎　‎ ‎ 核心素养 ‎ ‎　氨气的实验室制法 ‎　　【例】　Ⅰ.实验室制取氨气的常见方法如下：‎ 序号 方法 装置 ‎①‎ 氯化铵与熟石灰固体混合加热 ‎②‎ 浓氨水加热 ‎③‎ 浓氨水滴加到固体烧碱上 ‎(1)方法①的化学方程式为_______________________。‎ ‎(2)依据表中所列方法，从下列图中选择合适的发生装置并将其序号填入表中装置栏中。‎ Ⅱ.甲同学设计了如图所示实验装置(部分夹持仪器未画出)，探究氨气的还原性并检验产物。‎ 实验现象为：黑色CuO变为红色，白色无水CuSO4粉末变为蓝色，同时生成一种无色、无污染的气体。‎ ‎(3)写出氨气与CuO反应的化学方程式：___________________。‎ ‎(4)碱石灰的作用是__________________________________。‎ ‎(5)该装置存在明显缺陷，应在上述装置最后连接一个尾气吸收装置，你认为可选用________(填字母)。‎ ‎【解析】　Ⅰ.(1)氯化铵与熟石灰固体混合加热生成氨气、氯化钙和水，反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋‎ ‎2NH3↑＋2H2O。(2)氯化铵与熟石灰固体混合加热制备气体是固体＋固体气体的反应，选择b装置；浓氨水加热是液体直接加热得到氨气，选择装置a；浓氨水滴加到固体烧碱上不需要加热，利用固体烧碱溶解放热使一水合氨分解生成氨气，选择装置c。‎ Ⅱ.发生装置是氯化铵和氢氧化钙固体混合加热反应生成氨气、氯化钙和水蒸气，通过干燥管中碱石灰吸收水蒸气，得到干燥氨气，通过玻璃管与氧化铜加热反应生成铜、氮气和水，最后通过无水硫酸铜检验生成的水蒸气。(3)氨气具有还原性，CuO具有氧化性，二者发生氧化还原反应生成氮气、铜和水，反应的化学方程式为3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O。(4)碱石灰的作用是吸收氨气中的水蒸气，防止干扰产物水的检验。(5)氨气极易溶于水，吸收需要防止倒吸，故选a或b或d。‎ ‎【答案】　(1)2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ‎(2)①b　②a　③c ‎(3)3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O ‎(4)吸收氨气中的水蒸气，防止干扰产物水的检验 ‎(5)abd ‎ ‎