高中化学第3章自然界中的元素第2节氮的循环第2课时氨与铵态氮肥教学案.docx
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高中化学第3章自然界中的元素第2节氮的循环第2课时氨与铵态氮肥教学案
第2课时氨与铵态氮肥
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[课标要求]
1.认识氨气的溶解性。
2.掌握氨气的物理性质和化学性质。
3.掌握铵盐的物理性质和化学性质。
4.掌握氨气的实验室制法。
1.NH3是唯一的碱性气体,只能用向下排空气法收集,NH3·H2O是唯一的可溶性弱碱。
2.实验室制NH3的反应原理:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
3.氮肥包括铵态氮肥、硝态氮肥和有机氮肥。
4.NH
的检验方法:
向盛有待测液的试管中加入碱液,加热,用湿润的红色石蕊试纸靠近试管口,观察试纸是否变蓝色。
5.主要的化学反应:
NH3+HCl===NH4Cl(白烟)
NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O
NH4Cl
NH3↑+HCl↑ NH
+OH-
NH3↑+H2O
1.物理性质
[特别提醒] NH3极易溶于水,可由喷泉实验证实,实验室收集NH3只能用向下排空气法收集。
2.化学性质
(1)氨与水的反应
氨与水反应,其水溶液显弱碱性,发生反应的化学方程式为NH3+H2ONH3·H2ONH
+OH-。
NH3·H2O不稳定,受热易分解,反应的化学方程式为NH3·H2O
NH3↑+H2O。
(2)氨与酸的反应
两根分别蘸有浓氨水和浓盐酸的玻璃棒靠近时产生白烟,反应的化学方程式:
NH3+HCl===NH4Cl。
(3)氨的催化氧化
化学方程式为4NH3+5O2
4NO+6H2O。
[特别提醒]
(1)干燥NH3时不能用浓H2SO4,原因:
2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4。
(2)液氨与氨水不是同一种物质,前者为纯净物,后者为混合物。
(3)NH3遇HCl产生白烟现象,可用浓盐酸检验NH3;NH3遇H2SO4无白烟现象,原因是H2SO4不易挥发。
3.用途
(1)氨是氮肥工业和硝酸工业的原料。
(2)氨易液化,常用作制冷剂。
1.判断正误。
(1)NH3溶于水能导电,所以NH3是电解质( )
(2)实验室常用排水法收集纯净的NH3( )
(3)NH3具有还原性和可燃性,但通常状况下不能燃烧( )
(4)氨水与液氨均能使酚酞溶液显红色( )
(5)氨水中1molNH3·H2O能电离出1molNH
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)√ (4)× (5)×
2.下列现象中不能用于检验NH3泄漏的是( )
A.气体遇浓盐酸产生白烟
B.气体使湿润的蓝色石蕊试纸变红
C.气体通入酚酞溶液中,溶液变红
D.气体使湿润的红色石蕊试纸变蓝
解析:
选B A项,浓盐酸挥发出的HCl与NH3反应生成NH4Cl,从而产生白烟,正确;B项,NH3不能使湿润的蓝色石蕊试纸变红,不正确;NH3是碱性气体,能使酚酞溶液变红,也能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,C、D项正确。
1.化学氮肥
2.铵盐
(1)概念:
由铵根离子(NH
)和酸根离子组成的盐。
(2)物理性质
铵盐均为白色或无色晶体,均易溶于水。
(3)化学性质
①受热分解(如NH4Cl、NH4HCO3):
a.NH4Cl
NH3↑+HCl↑。
b.NH4HCO3
NH3↑+CO2↑+H2O。
②与碱反应:
a.离子方程式:
NH
+OH-
NH3↑+H2O。
b.应用
[特别提醒]
(1)铵盐受热分解不一定产生NH3,如NH4NO3
N2O↑+2H2O。
(2)检验NH
的答题规范:
①实验操作:
取少许待测液或晶体于小试管中,加入浓氢氧化钠溶液,微热,将湿润的红色石蕊试纸(或者蘸有浓盐酸的玻璃棒)放在试管口。
②现象、结论:
试纸变蓝色(或者冒白烟),说明是铵盐或待测液含有NH
。
1.有一种盐X和NaOH反应,产生有刺激性气味的气体Y,Y经过一系列氧化之后,再溶于水可得到一种酸Z,Y与Z反应又可以生成X,则X为( )
A.NH4NO3 B.NH4Cl
C.(NH4)2SO4D.(NH4)2CO3
解析:
选A NH4NO3与NaOH反应生成NH3(气体Y),NH3被氧化生成NO,NO被氧化生成NO2,NO2与水反应得到HNO3(酸Z),HNO3与NH3反应生成NH4NO3。
2.试管中盛有白色晶体,检验它是否是铵盐的方法中不可行的是( )
A.加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的酚酞试纸放在试管口
C.加氢氧化钠溶液,加热,将蘸有浓盐酸的玻璃棒放在试管口
D.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
解析:
选A NH3可使湿润的酚酞试纸变红,遇浓盐酸产生白烟,使湿润的红色石蕊试纸变蓝;加热铵盐不一定有氨气逸出。
1.工业制法
N2+3H2
2NH3
2.实验室制法
(1)反应原理
Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)实验装置
(3)验满方法
①使湿润的红色石蕊试纸变蓝;
②遇到蘸有浓盐酸的玻璃棒产生白烟。
(4)干燥方法
(5)尾气吸收:
将蘸有硫酸溶液的棉球放在收集氨气的试管口处。
3.简易制法——用浓氨水制取
(1)反应原理
浓氨水与NaOH固体(或CaO)制取NH3是因将浓氨水滴到固体氢氧化钠(或CaO)上,NaOH溶于水放热(或CaO与水反应放热),都会促使氨水分解释放NH3。
(2)实验装置
[特别提醒]
(1)不能用NH4NO3代替NH4Cl制取氨气,原因是NH4NO3受热爆炸。
(2)干燥NH3不能用酸性干燥剂,如浓硫酸、P2O5;也不能用CaCl2。
(3)试管口棉球有防止NH3与空气对流的作用。
1.如图是实验室制取氨气的装置和选用的试剂,其中错误的是( )
A.①② B.②③
C.①③D.②④
解析:
选C ①NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,在试管中冷却后二者又化合生成NH4Cl,错误;②CaO+H2O===Ca(OH)2,同时放热,使NH3·H2O分解,减小NH3的溶解度,有利于NH3的产生和逸出,正确;③试管口应略向下倾斜,错误;④浓氨水受热挥发出NH3,正确。
2.哈伯因为氨气的合成曾获诺贝尔奖。
(1)写出实验室由氯化铵和熟石灰加热制取氨气的化学方程式:
____________________。
检验氨气已收集满的方法:
用______________________试纸靠近集气瓶口,现象为________________________________________________________________________。
(2)写出工业上利用NH3制备硝酸的一系列反应的化学方程式:
_____________________
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
解析:
(1)实验室用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体混合加热的方法制备NH3:
2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O,氨气收集满时,集气瓶口会逸出NH3,可用润湿的红色石蕊试纸检验,若试纸变蓝,说明氨气已收集满。
(2)NH3被催化氧化生成NO,NO与空气中的O2反应生成NO2,NO2与H2O反应生成HNO3,据此可写出相应的化学方程式。
答案:
(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O 润湿的红色石蕊 试纸变蓝
(2)4NH3+5O2
4NO+6H2O 2NO+O2===2NO2 3NO2+H2O===2HNO3+NO
[三级训练·节节过关]
1.下列关于氨的说法中正确的是( )
A.氨水的密度比水的小,且浓度越大,其密度越大
B.氨是无色无味的气体
C.可用向上排空气法收集氨
D.氨溶于水所得溶液呈弱碱性
解析:
选D 氨水的密度比水的小,且浓度越大,密度越小,A错误;氨是有刺激性气味的气体,B错误;氨的密度比空气的小,应用向下排空气法收集,C错误。
2.有关氨及氨水的说法正确的是( )
A.NH3是10电子分子,具有还原性
B.液氨、氨气、氨水是同一种物质
C.氨气是非电解质,氨水是电解质
D.氨水的主要成分是NH3
解析:
选A 氨水是混合物,既不是电解质,也不是非电解质;氨水的主要成分是NH3·H2O。
3.为了检验某固体物质中是否含有NH
,你认为下列试纸或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 ⑤稀硫酸
A.仅①⑤ B.仅④⑤
C.①③D.①④⑤
解析:
选B 检验NH
时,先将固体物质溶解,用到蒸馏水;再向样液中滴入碱液,用到NaOH溶液;加热检验是否产生NH3,用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸玻璃棒靠近反应容器口。
4.实验室制备干燥的氨气所需的试剂是( )
A.NH4Cl稀溶液、NaOH稀溶液、碱石灰
B.饱和氨水、NaOH固体、五氧化二磷固体
C.NaOH溶液、NH4Cl晶体、浓硫酸
D.NH4Cl固体、消石灰、碱石灰
解析:
选D 实验室制取NH3是用NH4Cl固体与消石灰共热进行制取,由于NH3是一种碱性气体,不能用P2O5固体和浓硫酸干燥,应用碱石灰干燥。
5.以下三个装置均可制得NH3:
(1)实验室制NH3的装置是________。
(2)按下表写出图1、图2、图3装置中应加入的物质与反应原理。
应加入的物质
反应原理
图1
图2
图3
(3)图3中棉花的作用是_______________________________________________。
答案:
(1)图3
(2)
应加入的物质
反应原理
图1
浓氨水
NH3·H2O(浓)
NH3↑+H2O
图2
浓氨水和CaO
图3
Ca(OH)2和NH4Cl
Ca(OH)2+2NH4Cl
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(3)可减小NH3与空气的对流速度,收集到比较纯净的NH3,同时避免污染空气
6.某化学实验小组同学利用以下装置制备氨气,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____________,____________________________________。
(4)为防止污染环境,以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是________(填序号)。
解析:
(1)实验室制取氨气的方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O。
(2)氨气比空气的密度小,可用向下排空气法收集,导气管要伸入烧瓶底部。
(3)能形成喷泉,证明氨气极易溶于水,酚酞变红,说明水溶液显碱性。
(4)①不利于氨气的吸收,②、④能防止倒吸,③会发生倒吸。
答案:
(1)2NH4Cl+Ca(OH)2
CaCl2+2NH3↑+2H2O
(2)a 氨气密度比空气密度小 (3)极易溶于水 与水反应生成碱 (4)②④
1.关于氨的下列叙述中,正确的是( )
A.氨因为有刺激性气味,因此不用来做制冷剂
B.氨具有还原性,可以被氧化为NO
C.氨极易溶于水,因此氨水比较稳定(不容易分解)
D.氨溶于水显弱碱性,因此可使石蕊试剂变为红色
解析:
选B 氨易液化,常用作制冷剂,A错误;4NH3+5O2
4NO+6H2O,B正确;氨水不稳定,易分解,C错误;氨水可使石蕊试剂变成蓝色,D错误。
2.氨水的碱性较弱,其原因是( )
A.它能使酚酞溶液变红色
B.氨水极易挥发出氨
C.氨与水结合生成一水合氨(NH3·H2O)只有少部分电离成NH
和OH-
D.溶于水的氨大部分以NH3分子形式存在
解析:
选C NH3溶于水后,大部分结合成一水合氨的形式,只有少部分电离成NH
和OH-,是弱电解质,故C正确。
能使酚酞变红和具有挥发性不能说明它的碱性较弱。
3.下列说法中错误的是( )
A.所有铵盐受热均可分解,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,反应的离子方程式为NH
+OH-
NH3↑+H2O
D.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用加热法分离
解析:
选A 有的铵盐受热分解产生NH3(如NH4Cl);有的铵盐受热分解不产生NH3(如硝酸铵),A错误;所有的铵盐都易溶于水,铵盐里除NH
中的N呈-3价外,还可能含有其他价态的N元素(如NH4NO3中的N有-3、+5两种价态),B正确;铵盐与碱反应时,反应条件不同,产物也不同,即加热时生成NH3,不加热时往往生成NH3·H2O,C正确;加热时,NH4Cl分解后在试管上部重新生成NH4Cl,从而可实现与NaCl的分离,D正确。
4.喷泉是一种常见的自然现象,如图是化学教材中常用的喷泉实验装置(夹持仪器已略去)。
在烧瓶中充满了干燥的气体,而胶头滴管及烧杯中分别盛有液体。
下列气体和液体的组合中不可能形成喷泉的是( )
A.HCl和H2O
B.O2和H2O
C.NH3和H2O
D.CO2和NaOH溶液
解析:
选B O2在H2O中的溶解度很小,烧瓶内部和外界之间不能形成足够大的压强差,故不能出现喷泉现象。
5.下列方法适合实验室制取氨气的是( )
A.N2和H2催化加热制取氨气
B.加热NH4Cl制取氨气
C.将浓氨水向碱石灰固体中滴加
D.将NH4Cl溶液和NaOH溶液混合
解析:
选C A适合工业制取氨气,不适合实验室制取氨气;加热NH4Cl分解生成NH3和HCl,遇冷又化合为NH4Cl,B不合适;NH3极易溶于水,D不合适;只有C选项因浓氨水易挥发,滴到碱石灰固体中放热,可用于快速制取氨气,故正确答案为C。
6.为检验一种氮肥的成分,某学习小组的同学进行了以下实验:
①加热氮肥样品生成两种气体,其中一种气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,另一种气体能使澄清石灰水变浑浊。
②取少量该氮肥样品溶于水,并加入少量BaCl2溶液,没有明显变化。
由此可知该氮肥的主要成分是( )
A.NH4HCO3B.NH4Cl
C.(NH4)2CO3D.NH4NO3
解析:
选A 由题意“另一种气体能使石灰水变浑浊”知该铵盐应为碳酸铵或碳酸氢铵,排除B、D项;又由②可排除C项。
7.有关氨气的实验较多,下面对这些实验的实验原理的分析中不正确的是( )
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空气反应的实验
C.氨气的密度小于空气,所以实验室能用如图装置收集氨气
D.NH3·H2O的热不稳定性可以解释实验室中用加热浓氨水的方法制取氨气
解析:
选C A项,由于NH3极易溶于水,形成负压,大气压将水迅速压入烧瓶中形成喷泉;B项,在NH3的催化氧化反应中,NH3作还原剂;C项,NH3的密度小于空气,用图示装置收集NH3时,NH3应该从短导管进入;D项,浓氨水受热分解可制备NH3。
8.下列关于铵盐的叙述中正确的是( )
①所有铵盐中,氮元素化合价都是-3价
②所有铵盐都溶于水
③铵态氮肥不宜与碱性肥料如草木灰混合使用
④铵盐受热都易分解
⑤铵盐都能与碱反应,不能与酸反应
A.①③④B.②③④
C.①②③④D.①②③④⑤
解析:
选B ①中,NH4NO3中的NO
,氮元素是+5价;对于⑤,NH4HCO3也能与酸反应。
9.A是一种白色晶体,受热分解能生成B、C两种无色气体,C的水溶液与硝酸银溶液反应产生白色沉淀,A与浓NaOH溶液共热,也能生成气体B。
用圆底烧瓶分别收集干燥的气体B和C,然后将集满气体的烧瓶按如图所示装置组装,挤压滴管的胶头时,可以分别得到蓝色喷泉和红色喷泉。
请填写下列空白:
(1)A的化学式是________。
(2)收集气体B的方法是________________。
(3)B与C两气体相遇时,观察到的现象是_______________________________________。
(4)写出A与浓NaOH溶液共热时发生反应的离子方程式:
________________________。
解析:
由题意知,B溶于水显碱性,B为NH3,A与浓NaOH溶液共热生成B,A为铵盐,C溶于水显酸性,且与硝酸银溶液反应产生白色沉淀,C为HCl,则A为NH4Cl。
答案:
(1)NH4Cl
(2)向下排空气法 (3)产生大量白烟 (4)NH
+OH-
NH3↑+H2O
10.如下图所示:
图中每一方格表示有关的一种反应物或生成物,其中A、C为无色气体,请填写下列空白:
(1)物质X可以是__________________,C是________,F是____________。
(2)反应①的化学方程式是_______________________________________________。
反应②的化学方程式是_______________________________________________。
解析:
本题的突破口在于X既能与HCl反应又能与NaOH反应,且与HCl反应生成的A能与Na2O2反应,可推知A为CO2,X为碳酸的铵盐,是(NH4)2CO3或NH4HCO3,B为H2O,C为NH3,D为O2,E为NO,F为NO2,G为HNO3。
答案:
(1)(NH4)2CO3或NH4HCO3 NH3 NO2
(2)2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2
4NH3+5O2
4NO+6H2O
1.实验室可以按如图所示的装置干燥、收集气体M,多余的气体可用水吸收,则M是( )
A.NH3B.NO
C.Cl2D.NO2
解析:
选A 气体可用碱石灰干燥,应为碱性气体或与碱石灰不反应的气体,C、D错误;能用向下排空气法收集气体,B错误;用防倒吸装置吸收,说明在水中溶解度非常大,A正确。
2.有以下四种溶液:
①NH4Cl,②(NH4)2SO4,③NaCl,④Na2SO4,下列试剂(溶液)能将它们区别开的是( )
A.HClB.BaCl2
C.NaOHD.Ba(OH)2
解析:
选D 2NH4Cl+Ba(OH)2
BaCl2+2NH3↑+2H2O,有刺激性气体产生;(NH4)2SO4+Ba(OH)2
BaSO4↓+2NH3↑+2H2O,既有沉淀又有刺激性气体产生;NaCl溶液滴入Ba(OH)2溶液中无现象;Na2SO4+Ba(OH)2===BaSO4↓+2NaOH,只有白色沉淀产生。
3.氨气是一种重要的工业原料。
工业上利用反应3Cl2+2NH3===N2+6HCl检查氯气管道是否漏气。
下列说法错误的是( )
A.若管道漏气,遇氨就会产生白烟
B.该反应利用了Cl2的强氧化性
C.该反应属于复分解反应
D.生成1molN2有6mol电子转移
解析:
选C 此反应存在元素化合价的变化,一定为氧化还原反应,氧化还原反应不可能为复分解反应,C错误;Cl2在此反应中作氧化剂,体现强氧化性,B正确;反应生成的HCl遇到挥发出来的NH3生成白烟(NH4Cl),A正确;2NH3
N2,所以生成1molN2将有6mol电子转移,D正确。
4.浓盐酸、浓HNO3易挥发出HCl、HNO3气体,浓H2SO4不挥发。
已知气体的摩尔质量越小,扩散速度越快。
如图所示为气体扩散速度的实验,两种气体扩散相遇时形成白色烟环。
下列关于物质甲、乙的判断正确的是( )
A.甲是浓氨水,乙是浓硫酸
B.甲是浓盐酸,乙是浓氨水
C.甲是浓氨水,乙是浓盐酸
D.甲是浓硝酸,乙是浓氨水
解析:
选C 由题给信息,所用酸为挥发性酸;从图示可知甲扩散得快,故甲的摩尔质量小于乙,甲为浓氨水(挥发出NH3),乙为浓盐酸(挥发出HCl)。
5.同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、②NO2,进行喷泉实验,如图所示,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为( )
A.①>②B.①<②
C.①=②D.不能确定
解析:
选C 设烧瓶容积为VL,按标准状况下计算,n(NH3)=
=
mol,故氨水的物质的量浓度为
=
mol·L-1。
n(NO2)=
=
mol,由3NO2+H2O===2HNO3+NO知n(HNO3)=
×
mol,而所得溶液的体积为
VL,所以c(HNO3)=
=
mol·L-1。
6.已知NH4NO3爆炸时的反应为4NH4NO3
3N2↑+2NO2↑+8H2O↑。
下列说法不正确的是( )
A.NH4NO3在高温下爆炸时可以看到红棕色的烟雾
B.NH4NO3的含氮量小于氯化铵
C.实验室不能用NH4NO3固体与Ca(OH)2固体混合加热制备NH3
D.乘坐火车时不能携带NH4NO3固体
解析:
选B A项,根据NH4NO3的爆炸反应可知生成的NO2为红棕色,爆炸时,NO2、粉尘、H2O等形成了红棕色的烟雾;B项,NH4NO3的含氮量为35%,NH4Cl的含氮量为26.2%;C项,由于NH4NO3固体受热可能爆炸,故实验室不能用其制备NH3;D项,NH4NO3属于易爆炸物,不能带上火车。
7.下图所示是某同学鉴别NH4HCO3、NH4Cl、KCl三种化肥的过程,其中试剂甲和乙分别可能是( )
A.甲:
Ca(OH)2;乙:
稀盐酸
B.甲:
水;乙:
NaOH溶液
C.甲:
NaOH溶液;乙:
水
D.甲:
稀盐酸;乙:
NaCl溶液
解析:
选A NH4HCO3和NH4Cl能与碱反应产生NH3,所以试剂甲不可能是H2O或稀盐酸,排除B、D;NH4HCO3、NH4Cl中只有NH4HCO3能与稀盐酸反应生成气泡(CO2),故A符合。
8.舞台上的“烟雾”美轮美奂,制造烟雾的一种方法是将NH4NO3和锌粉按质量比8∶6.5混合,放在温热的石棉网上,滴水数滴即产生大量的白烟。
又知反应中有N2和水生成。
下列有关说法中正确的是( )
①水起到溶解NH4NO3以启动反应发生的作用
②每还原1molNO
需氧化1molNH
和1molZn
③成烟物质是氧化物小颗粒
④成烟物质是小锌粒,它由NH4NO3反应放热而蒸出
A.①②B.②③
C.③④D.①④
解析:
选B