高中化学必修一第4章第4节 氨 硝酸 硫酸 第1课时Word格式文档下载.docx
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生:
(观察实验现象)形成红色喷泉。
红色喷泉的形成证明:
氨极易溶于水,水溶液显碱性。
(媒体)纯净的氨气是____________、____________的气体,比空气。
氨很容易____________,液氨汽化时要____________大量的热。
氨____________溶于水(1∶_____________)。
(学生完成,多媒体公布答案)
氨的水溶液是碱性的,但其中的水是中性的,氨分子也没有氢氧根离子。
氨水为什么会显碱性呢?
[板书]2.氨的化学性质
(1)NH3与水的反应:
分析NH3+H2O
NH3·
H2O
+OH-
NH3+H2O
其中一水合氨很不稳定,受热会分解。
NH3↑+H2O
[板书]NH3+H2O
请大家阅读P98的资料卡片,思考分析NH3溶于水的过程,讨论氨水中含有哪些粒子呢?
分子____________、离子____________。
[小结](媒体展示相关知识)
①上述反应为可逆反应。
②溶液中NH3大部分与水结合成NH3·
H2O,但NH3·
H2O只有一小部分发生电离(0.1mol·
L-1氨水中只有1.34%电离),所以,氨水中c(NH3·
H2O)的浓度较,而c(
)和c(OH-)的浓度较___________,氨水是___________碱。
③氨水中含有的分子有___________、离子有______________________。
但通常把___________当作溶质,___________当作溶剂。
(“0.1mol·
L-1氨水”的含义是什么?
)
④氨水的密度比水___________,而且密度随浓度的增大而___________。
[知识拓展]
(投影表格)氨水与液氨(学生认真分析比较,填写表格)
液氨和氨水的比较
液氨
氨水
物质成分
纯净物(非电解质)
混合物(NH3·
H2O为弱电解质)
粒子种类
NH3分子
NH3、NH3·
H2O、H2O、
、OH-、H+
主要性质
不具有碱性
具有碱的通性
存在条件
常温常压下不能存在
常温常压下可存在
[板书]
(2)NH3与酸的反应:
[演示实验]氨与氯化氢反应
观察并记录现象,当两根玻璃棒接近时,产生较多的白烟。
此白烟就是氨气与HCl化合而生成的微小的NH4Cl晶体。
由此也可以知道NH3与酸反应的实质是NH3与H+结合生成
的过程。
[板书]化学方程式:
NH3+HCl====NH4Cl
通过NH3和HCl的反应生成氯化铵,可知氨与酸反应的产物应该是对应的铵盐,下面请同学们写出氨与硝酸、硫酸反应的化学方程式,请一位同学在黑板上板演。
(书写要求的化学反应方程式,其中一名同学在黑板上板演)
(引导学生评价板演结果,指出错误或对正确结果予以肯定)
NH3+HNO3====NH4NO3、2NH3+H2SO4====(NH4)2SO4
请大家思考生产Cl2的化工厂常用浓氨水来检查生产设备和管道是否漏气,如有白烟生成,则说明已发生漏气,这是为什么?
(学生思考完成)
前边所讨论的氨的性质涉及的反应都是非氧化还原反应,氨中氮元素的化合价没有改变,那么-3价的氮元素是否可以改变呢?
在什么情况下可以改变呢?
变化时氨表现出氧化性还是还原性?
(思考分析)氨中氮元素为最低价,应该具有还原性,要实现-3价氮元素化合价的升高,就需要提供氧化剂,进一步思考需要哪些氧化剂。
氨中-3价的氮元素化合价是可以升高的,如在催化剂(Pt)的作用下与氧气发生反应生成NO和H2O,并放出热量。
[板书](3)氨与氧气的反应(氨催化氧化)
氨的制取4NH3+5O2
4NO+6H2O
这一反应又叫氨的催化氧化(或叫接触氧化),是工业制硝酸中的关键一步。
认识氨的主要物理、化学性质之后,我们在实验室如何制取氨气呢?
[演示实验]实验室制取氨气(参照教材图)
[板书]3.NH3的实验室制法
(引导学生参与讨论氨的制备实验)
原料:
用铵盐〔NH4Cl,(NH4)2SO4〕与消石灰混合加热来制取氨气。
原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
装置:
“固体+固体”加热装置;
发生装置与制O2相似。
收集:
向下排空气法;
收集的试管口塞上棉团,防止NH3与空气对流。
干燥:
碱石灰
检验:
(1)湿润的红色石蕊试纸(变蓝);
(2)蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口(产生白烟)。
问题与探究:
1.能否用浓硫酸干燥NH3?
2.能否使用NH4HCO3、NH4NO3、NH4Cl?
为什么?
3.使用碱石灰代替消石灰有什么优点?
(学生分析讨论实验问题,合作交流,汇报交流结果)
氨与酸反应形成铵盐,我们下面分析铵盐的性质。
[板书]4.铵盐
铵盐是铵根离子(
)和酸根离子组成的化合物。
铵盐都是晶体,能溶于水。
铵盐有哪些主要的化学性质呢?
[演示实验]加热NH4Cl观察现象,是否是升华?
(学生对比NH4Cl分解和碘的升华区别)
(1)铵盐受热易分解:
NH4Cl
NH3↑+HCl↑、NH3+HCl====NH4Cl
家里存放的NH4HCO3一段时间后会有一股刺激性气味的气体产生,是什么原因呢?
请写出反应的化学方程式。
NH4HCO3
NH3↑+H2O+CO2↑
从氨气的实验室制法考虑,铵盐与碱可以发生怎样的反应呢?
铵盐能与碱反应放出氨气。
请写出(NH4)2SO4和NaOH在加热时反应的化学方程式。
[板书]
(2)铵盐与碱的反应:
(NH4)2SO4+2NaOH
Na2SO4+2NH3↑+2H2O
强调这个性质是一切铵盐的共同性质,实验室可利用这个性质来检验
的存在。
[问题探究]1.为什么碳铵要在早晚施用?
2.铵盐不能与草木灰混合使用,为什么?
[实验设计]
(1)取少量碳酸氢铵放入试管,观察颜色、状态。
(2)把试管微微加热,看到有什么现象?
闻一闻有什么气味?
(3)再用玻璃棒在浓盐酸里蘸一下,然后接近试管口,观察现象?
思考:
微热后产生的是什么气体?
这对氮肥的肥效有什么影响?
施用时应采取什么相应的措施防止或减少损失?
(教师引导学生积极思考,探究与生活相关的知识,体现学以致用的思想)
(播放视频)小专辑“氨的用途”
对比视频材料,结合教材,你能否归纳出氨有哪些主要用途呢?
生:
(归纳氨的主要用途)可用于氮肥工业及其他化工产业上(如:
制纯碱),制冷剂。
[板书]5.NH3的用途
(媒体)氨的用途
氨的用途
[思考交流](阅读教材自然界中氮的循环图)
[例题剖析]
(例1)密度为0.91g·
cm-3的氨水,质量分数为25%,该氨水用等体积的水稀释后,所得溶液的质量分数()
A.等于12.5%B.大于12.5%C.小于12.5%D.无法确定
这是一道涉及溶液的稀释的问题,对能力的要求比较高,大家可以讨论本题的解题思路是什么。
我认为关键是要明确氨水的密度与质量分数的关系,氨水的浓度越大,密度越小,这一点对本题的解题一定有帮助。
我认为既然本题属于溶液的稀释的问题,就应该抓住溶液的稀释过程的本质,即溶质的量不变。
如果可以把稀释过程中溶质的量表示出来,一定可以解出结果。
很好。
(引导学生充分表达自己的看法,让其他同学参与讨论,畅所欲言)
教师精讲:
氨水的密度比水小,且随着浓度的增大,密度反而减小。
本题可分两步考虑,若等质量混合时,所得溶液的质量分数为12.5%,而等体积混合时,氨水的质量小于水的质量,故所得溶液的质量分数小于12.5%。
本题正确选项为C。
这里使用的方法是思维分析法,有时候对解决问题很有帮助!
(例2)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NH4NO3
C.NH4Cl和(NH4)2CO3D.NH4Cl和NH4HCO3
这是一道涉及混合物的计算的题目,要求同学们能够准确地把握题给条件,认真探讨反应的实质。
我认为关键首先要把几个反应的化学方程式都写出来,再列方程求解。
不过这样做太麻烦了,是不是有更好的办法呢?
我认为可以抓住反应的实质,即抓住反应的离子方程式是
+OH-====NH3+H2O,这样可否简化解题过程呢?
可否从几种铵盐中氮元素的含量通过化学式来解决这个问题呢?
大家说得很好,还有没有新的思路呢?
(引导学生充分表达自己看法,让其他同学参与讨论,畅所欲言)
本题可采用平均值法计算。
由
~NH3可计算得样品中
的含量为26.2%,再由硫酸铵中
的质量分数27.2%,可知其他铵盐中
的质量分数必小于27.2%。
现将有关铵盐中
的质量分数计算结果列出:
NH4NO3为22.5%、(NH4)2CO3为22.8%、NH4Cl为33.6%、(NH4)2CO3为37.5%,由此可知仅NH4Cl和(NH4)2CO3中
质量分数大于27.2%。
故样品中不可能含有的物质是NH4Cl和(NH4)2CO3。
答案:
C
(例3)氨跟氧化铜反应可以制备氮气(2NH3+3CuO
3Cu+3H2O+N2),而氨气跟镁在高温下反应可得到氮化镁,但氮化镁遇水即反应生成Mg(OH)2和NH3。
下面是甲、乙两位学生提出的制备氮化镁的两种实验方案示意框图(实验前系统内的空气已排除;
图中箭头表示气体的流向)。
甲
乙
填空和回答问题:
(1)甲、乙两位学生提出的实验方案是否能制得氮化镁?
(填“能”或“不能”)
甲_____________,乙_____________。
(2)具体说明不能制得氮化镁的原因(如果两个方案都能制得氮化镁,此小题不用回答)
_______________________________________________________________________________。
这是一道涉及化学实验的方案设计和评价的问题,对能力的要求比较高,大家可以互相讨论本题的解题思路是什么,应该如何利用题给信息解决实验设计问题。
我认为解题关键是要明确实验的目的是什么,可以通过发生的什么化学反应来实现,然后由化学反应确定需要选择的药品和仪器装置,从而探讨实验的步骤。
不过要想解决这个问题,必须要有新的思路。
本题的解题关键要首先明确两个化学反应的特点,然后要注意把信息用好,按照反应的路径进行认真复习,在分析中验证反应特征和优劣点。
太棒了。
解此题的关键是要弄清各装置中所发生的化学反应。
甲同学制取的气体通过碱石灰后,再通过浓H2SO4,NH3被吸收,无法与灼热的CuO反应制取氮气。
乙同学制取的NH3通过灼热的CuO后,导出的气体中含有N2和未反应完全的氨气,被水吸收NH3后,用浓H2SO4干燥,便可以得到干燥、纯净的氮气,与Mg粉反应制得Mg3N2固体。
(1)不能能
(2)甲同学因制得的NH3被浓H2SO4吸收,无法与CuO反应制取氮气
[课堂小结]
总结本节课的内容。
比较氨气、液氨、氨水、铵离子有什么区别?
在氨水中存在哪些分子和离子?
氨气、液氨、氨水、铵离子的比较
色、态、味
物质种类
组成粒子
主要化学性质
氨气
铵离子
注:
物质种类一栏中填写“纯净物”或“混合物”。
板书设计
1.氨的物理性质
2.氨的化学性质
NH3与酸的反应:
NH3+HCl====NH4Cl2NH3+H2SO4====(NH4)2SO4
(2)NH3与O2的反应:
4NH3+5O2
4NO+6H2O
3.NH3的实验室制法
(1)原理:
(2)仪器:
4.铵盐
(2)铵盐与碱的反应:
Na2SO4+2NH3↑+2H2O5.氨的用途
活动与探究
1.向饱和NaCl溶液中通入足量的NH3后,再通入足量的CO2,发现有NaHCO3晶体析出,为什么?
2.阅读新闻,思考问题。
[新闻]杭州市一制冷车间发生氨气泄漏:
2004年4月20日上午10时,杭州市一制冷车间发生氨气泄漏事件,整个厂区是白茫茫的一片,方圆数百米,空气中弥漫着一股浓烈的刺激性气味,进入厂区呼吸都感到困难。
厂区内寒气逼人。
市消防中心接到报案后立即制定方案,出动上百名消防队员,十余量消防车……
[问题]
(1)为什么在氨气泄漏时工厂里会寒气逼人?
(2)如何吸收弥漫在空气中的大量氨气?
(3)被围困在污染区的群众怎样做才能保证不吸入氨气?
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?
(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)
随堂练习
1.下列关于氨的叙述错误的是()
A.氨易液化,因此可用来作致冷剂
B.氨易溶解于水,因此可用来做喷泉实验
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:
2.用一充满标准状况下氨气的烧瓶做喷泉实验,当水充满整个烧瓶后,烧瓶内氨水(设此氨水的密度为1g·
cm-3)的物质的量浓度为()
A.无法计算B.0.09mol·
L-1C.0.18mol·
L-1D.0.045mol·
L-1
D
3.下列各组离子,在强碱性溶液中可以大量共存的是()
A.Na+、Ba2+、Cl-、
B.Na+、K+、
、
C.
、K+、Cl-、
D.Na+、K+、
BD
4.有关氨气的实验较多,下面对这些实验的实验原理的分析正确的是()
A.氨气极易溶解于水的性质可以解释氨气的喷泉实验
B.氨气的还原性可以解释氨气与氯化氢的反应现象
C.铵盐的水溶性是实验室中用NH4Cl和Ca(OH)2的混合物制取氨气的原因
D.NH3·
H2O的热稳定性差可以解释实验室中用加热氨水的方法制取氨气
AD
5.下列物质存放方法正确的是()
A.药品柜的同一层不可存放浓硝酸和浓氨水
B.少量的钠保存在无水乙醇中
C.少量白磷保存在二硫化碳中
D.硅酸钠溶液保存在玻璃塞的试剂瓶中
A
6.某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验:
(1)在试管中注入某红色溶液,加热试管,溶液颜色逐渐变浅,冷却后恢复红色,则原溶液可能是____________溶液;
加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是:
______________________。
(2)在试管中注入某无色溶液,加热试管,溶液变为红色,冷却后恢复无色,则此溶液可能是____________溶液;
加热时溶液由无色变为红色的原因是:
__________________________。
(1)稀氨水和酚酞稀氨水中的NH3气逸出,所以溶液的颜色变浅
(2)溶有SO2的品红SO2气体逸出,品红溶液恢复红色
7.氨可以形成多种离子,如N3-、
等,已知
与
是由中性分子结合质子形成的,有类似于
的性质。
(1)1个
含有________________个电子。
(2)写出
在强碱溶液中反应的离子方程式:
________________________________。
(1)答案:
22
(2)
+2OH-====N2H4+2H2O
习题详解
1.答案:
(1)酸性
(2)吸水性(3)脱水性(4)氧化性(5)强氧化性
2.答案:
B
点拨:
因NH3极易溶于水,因此不能用排水法收集。
3.答案:
A、C选项中硫的价态都没有改变,因此硫元素未表现出氧化性;
二氧化硫与氧气反应,硫的价态由+4价被氧化成+6价,表现出还原性;
浓硫酸与铜反应,硫元素的价态由+6价降到+4价,故表现出氧化性。
4.答案:
5.答案:
AB
6.答案:
7.答案:
8.答案:
9.答案:
(1)各取少量溶液,滴入Ba(NO3)2溶液,有白色沉淀生成的是稀硫酸:
Ba(NO3)2+H2SO4====BaSO4↓+2HNO3
(2)各取剩下的两种溶液少许,滴入AgNO3溶液,有白色沉淀生成的是稀盐酸,最后一种是稀硝酸。
AgNO3+HCl====AgCl↓+HNO3
常用Ba2+检验;
Cl-常用Ag+检验。
10.点拨:
区别的方法有很多,以下方法仅供参考:
(1)密度法:
浓硫酸的密度比稀硫酸大得多,可以测试这两支试管相同体积液体的重量,重量大的是浓硫酸,重量小的是稀硫酸(或用密度计进行测试)。
(2)黏度法:
浓硫酸是黏稠的液体,而稀硫酸接近水的黏度,所以将两支试管拿起摇动几下,观察。
流动性差的是浓硫酸,流动性好的是稀硫酸。
(3)稀释法:
浓硫酸溶于水时放出大量的热,故可用稀释法进行鉴别。
在小烧杯中加入10mL水,再慢慢沿烧杯壁加入某种硫酸,放出热量大的是浓硫酸,热量变化很小的是稀硫酸。
(4)露置法:
浓硫酸具有吸水性,而稀硫酸无此特性。
分别称取等量的两种硫酸,露置在空气中一段时间后再称量,质量明显增加的是浓硫酸,另一种是稀硫酸。
(5)吸水法:
在两支试管中各加入少量胆矾,现分别加入几滴硫酸,晶体溶解且溶液变蓝的是稀硫酸,若蓝色晶体变白,则加入的酸是浓硫酸。
(6)钝化法:
取已去氧化膜的两块铁片或铝片,分别放入盛有两种硫酸的试管中。
无明显现象的是浓硫酸,有气泡产生的是稀硫酸。
(或取已去氧化膜的两块铁片或铝片,分别放入盛有两种硫酸的试管中片刻,取出后用水洗净,再分别浸入CuSO4溶液中,过一会儿后如果有红色物质析出,则原试管所盛的是稀硫酸;
若无现象,则原试管所盛的是浓硫酸)
(7)氧化法:
浓硫酸具有强氧化性,而稀硫酸的氧化性弱。
分别取两支试管,加入铜片后再分别加入两种硫酸,加热,能产生刺激性气味气体的是浓硫酸,另一种是稀硫酸。
(8)脱水法:
分别用玻璃棒蘸取两种酸涂在纸上,过一段时间后,若纸上出现黑色痕迹,则涂的是浓硫酸。
(9)生雾法:
在两支试管中各加少量浓盐酸,再分别加入少量的两种硫酸,若有大量白雾生成,则加入的是浓硫酸。
(10)导电法:
取两种酸少许于两只小烧杯中,分别做导电性实验,若小灯泡发光且亮,则烧杯中所盛的是稀硫酸。
……
11.答案:
需要考虑的主要因素是:
能够达到干燥效果,最大限度地减少所需气体的损失,不产生其他杂质。
SO2可用浓硫酸干燥(但不可用NaOH、碱石灰等);
NO可用浓硫酸、碱石灰、P2O5等干燥;
NH3可用碱石灰干燥(但不可用浓硫酸干燥)。
12.答案:
(1)1.0mol·
L-10.50mol·
L-1
(2)c(H+)=1.0mol·
L-1c(Cu2+)=1.0mol·
L-1c(
)=1.5mol·
(3)c(Fe2+)=1.5mol·
设两种溶液的体积均为V,
混合后:
c(CuSO4)=
=1.0mol·
c(H2SO4)=
=0.50mol·
c(H+)=2c(H2SO4)=0.50mol·
L-1×
2=1.0mol·
c(Cu2+)=c(CuSO4)=1.0mol·
c(
)=
=1.5mol·
(3)Fe粉有剩余,证明最后所得溶液中只有FeSO4。
所以c(Fe2+)=c(
13.点拨:
以硫元素在自然界的循环为线索,分别考虑硫及其化合物的转化,并分析人类行为的影响。