2022-2023学年新教材高中化学第3章物质的性质与转化第3节氮的循环第2课时氨与铵盐课件鲁科版必修第一册

1、第2课时氨与铵盐第3章内容索引0102基础落实必备知识全过关重难探究能力素养全提升03学以致用随堂检测全达标素养目标1.通过对固氮反应的分析、氨气的转化与生成的实验探究以及浓硝酸性质的学习,认识氨气、铵盐的物理性质和化学性质以及典型的实验现象,能书写主要反应的化学方程式,知道它们的主要应用,建立从物质类别、元素价态角度研究物质性质和实现含有氮元素的物质之间转化的思路和方法,建立变化观念与平衡思想。2.通过对氨气的转化与生成的实验探究以及N 的检验方法,培养科学探究与创新意识。课前篇 素养初探自主梳理一、氨1.物理性质颜色气味状态水溶性密度无色刺激性气味气体极易溶于水比空气的小2.化学性质(1)

2、氨与水反应。氨溶于水时,大部分NH3与H2O结合形成NH3H2O。氨水受热有氨气逸出,反应的化学方程式为NH3H2O NH3+H2O。喷泉实验。实验现象(溶液中滴有酚酞):形成喷泉,且烧瓶内液体呈红色。实验结论:氨气极易溶于水,且与水反应生成了使溶液显碱性的物质。(2)氨与酸反应。与HCl反应,化学方程式为NH3+HCl=NH4Cl,蘸有浓氨水与浓盐酸的两玻璃棒靠近时出现的现象为产生白烟。浓氨水与挥发性酸反应,都可生成白烟,如浓硝酸等。与H2SO4反应,化学方程式为2NH3+H2SO4= (NH4)2SO4。(3)氨的还原性。氨中氮元素的化合价是-3价,是氮元素的最低价态,因此,氨具有还原性,

3、能与具有氧化性的物质(如氧气)反应。氨在催化剂(如铂等)存在的情况下与氧气反应生成一氧化氮:4NH3+5O2 4NO+6H2O。3.氨水的性质 【微思考1】氨气的喷泉实验说明了什么问题?提示 NH3极易溶于水,氨水呈碱性。【微思考2】为什么蘸有浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时会产生白烟?蘸有浓氨水和浓硫酸的两支玻璃棒靠近时是否也产生白烟?提示 浓氨水和浓盐酸均有挥发性,挥发出来的NH3和HCl在空气中相遇,反应生成NH4Cl固体小颗粒,即为白烟。浓硫酸没有挥发性,故不可能形成白烟。二、铵盐1.定义由铵根离子和酸根离子构成的盐。2.物理性质易溶于水的白色晶体。3.铵盐的化学性质(1)实验探究:操

4、作现象结论试管底部的固体逐渐减少,在试管上端内壁上有白色固体附着受热时,氯化铵分解生成氨气和氯化氢;冷却时,两者在管口又重新结合生成氯化铵操作现象结论澄清石灰水中有气泡产生,溶液变浑浊碳酸氢铵分解,生成了CO2操作现象结论加热后试管中有气体产生,并可闻到刺激性的气味。同时还看到,湿润的红色石蕊试纸变蓝产生了氨气(2)化学性质: 【微思考3】我们知道碘单质易升华,氯化铵受热分解过程和碘的升华过程相同吗?提示 不同。NH4Cl由固体到气体,实际经历了化学变化,而I2的升华只是物质状态变化,是物理变化。【微思考4】所有铵盐加热都产生氨气吗?提示 不是,有的铵盐分解不产生氨气,如硝酸铵。三、NH3的实

5、验室制法1.制备原理氯化铵与熟石灰反应:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O。2.氨气的收集及验满用向下排空气法收集,并用湿润的红色石蕊试纸检验氨气是否收集满。四、化学氮肥 自我检测判断下列说法是否正确,正确的画“”,错误的画“”。1.液氨汽化时要吸收大量的热,可用作制冷剂。()2.氨气显碱性,可用无水CaCl2干燥。()3.浓氨水可检验氯气管道是否漏气。()4.分别充满HCl、NH3的烧瓶倒置于水中后液面迅速上升,说明两者均易溶于水。()5.实验室用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3并不涉及氧化还原反应。()6.NH3H2O为一元弱碱,含有N 的水溶液均显弱碱性。(

6、) 重难探究能力素养全提升探究1喷泉实验问题探究若实验室中用如图装置做喷泉实验,如何引发喷泉? 提示 打开止水夹,用手(或热毛巾等)焐热烧瓶,NH3受热膨胀,赶出玻璃导管内的气体,NH3与水接触,即产生喷泉。归纳拓展1.氨气的喷泉实验 实验装置现象产生现象的原因实验结论烧杯中的溶液由玻璃导管进入烧瓶,形成美丽的喷泉,烧瓶内液体呈红色能够形成美丽的喷泉说明氨气极易溶于水,使烧瓶内的压强迅速减小,烧杯内的水在大气压的作用下,喷入烧瓶;烧瓶内液体呈红色,说明氨气溶于水得到的溶液显碱性氨气是没有颜色、有刺激性气味的气体,极易溶于水且溶解得很快;氨水呈碱性特别提醒喷泉实验成功的关键气体在吸收液中被吸收得

7、既快又多。装置的气密性要好。烧瓶内气体纯度要大。2.常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂 气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2+O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水3.喷泉实验的有关计算(1)实验完成后,溶液充满烧瓶,若溶质为原气体,则溶液物质的量浓度可由体积换算确定。标准状况下,若烧瓶内气体的体积为V L,则有V(aq)=V L,(2)若溶质由气体发生化学反应生成,则依实际情况判断。如用(标准状况下)V L NO2与O2(体积比为41)的混合气体进行喷泉实验,发生的反应为4NO2+O2+2H2O=4HNO3,应用体验【例1】如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实

8、验方案。下列有关操作不可能引发喷泉现象的是()A.挤压装置的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹B.挤压装置的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶,片刻后打开止水夹C.用鼓气装置从装置的a处不断鼓入空气并打开止水夹D.向装置的水槽中慢慢加入足量浓硫酸(不断搅拌)并打开止水夹答案 B解析 根据喷泉实验的原理,要发生喷泉现象,必须使烧瓶中压强迅速下降,导致外界压强大于烧瓶中的压强,从而使烧杯(或锥形瓶)中的液体进入烧瓶中产生喷泉现象。中的Cl2易溶于CCl4;中的NH3易溶于水,所以可以使烧瓶中压强迅速下降,产生喷泉现象;中首先是浓硫酸注入水中放热使浓氨水挥发出氨气,锥形瓶中压强增大,浓

9、氨水进入烧瓶与HCl反应使烧瓶中压强减小,从而产生喷泉;而中H2不溶于NaOH溶液,也不与NaOH溶液反应,所以不能产生喷泉现象。方法点拨解有关喷泉实验题的方法(1)喷泉产生的本质原因是容器内外产生压强差。产生压强差的方法有:减小容器内气体的压强,如液体将气体吸收或与其反应等;增大容器外的压强。(2)喷泉实验成功的关键:装置气密性良好;盛气体的容器要干燥;容器内要尽量收集满干燥的气体,即气体的纯度要高;玻璃导管插入液体的部分不能太短,以防导管过早与液体脱离而导致喷泉停止。变式训练1在如图所示的装置中,烧瓶中充满干燥的气体a,将滴管内的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,并打开弹簧夹f,烧杯中的液体

10、b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。则a和b分别可能是()选项a(干燥气体)b(溶液)ANO2水BCO2饱和NaHCO3溶液CCl2饱和食盐水DNH31 molL-1盐酸答案 D解析 NO2与水反应可以形成喷泉,但由于NO2与水反应还可以产生NO,故最终不会充满液体,A错误;CO2在饱和NaHCO3溶液中的溶解度非常小,不能形成喷泉,B错误;Cl2在饱和食盐水中的溶解度很小,故不会形成喷泉,C错误;D项中的气体会与相对应的液体快速反应而使得烧瓶内的压强快速减小,从而形成喷泉,最终几乎充满烧瓶,故D项正确。探究2氨气的实验室制法问题探究根据氨气的制备装置,思考下列问题: (1)氨气中含有水蒸气,可

11、以用浓硫酸干燥吗?提示 不能。浓硫酸能与氨气反应生成铵盐,应用碱石灰干燥氨气。(2)能否将收集气体的小试管换为一带有单孔塞子的集气瓶?提示 不能。这样瓶内的空气无法排出,收集的氨气不纯。(3)装置中试管口塞一团棉花的作用是什么?提示 防止氨气沿试管壁冲出与空气形成对流。归纳拓展氨气的实验室制法(1)反应原理。利用固体氯化铵与消石灰混合加热制得。2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O(2)发生装置类型。实验室制氨气装置图 (3)气体的收集、检验和干燥。收集:向下排空气法。检验:湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒。干燥:用碱石灰干燥。常用装置为:(4)尾气处理。为避免污染

12、空气,多余的氨气一定要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花)。同时,在尾气吸收过程中要注意防止倒吸。常采用的防倒吸装置有下列几种。已知CCl4是一种常用的有机溶剂,密度比水的大,不与NH3或H2O发生反应。方法规律氨气的快速制取法实验室常使用下面的装置来制取少量氨气。在分液漏斗中加入浓氨水,烧瓶中加入固体NaOH或者生石灰或者碱石灰,然后将浓氨水滴入烧瓶即可有氨气逸出。应用体验【例2】(2021山东济南高一期末)在实验室制取干燥氨气的过程中,下列装置使用合理的是()A.用装置甲制备氨气B.用装置乙除去氨气中的少量水蒸气C.用装置丙收集氨气D.用装置丁吸收多余的氨气答案 D解析 利用N

13、H4Cl固体和Ca(OH)2固体加热制取NH3时,为防止试管炸裂,试管口要略低于试管底部,A项错误;NH3可与浓硫酸发生反应生成(NH4)2SO4,应用碱石灰干燥氨气,B项错误;NH3的密度小于空气的密度,应采用向下排空气法收集NH3,要从短导管通入NH3,C项错误;NH3极易溶于水,装置丁既能吸收多余的NH3,又能防止倒吸,D项正确。变式训练2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.B.C.D.答案 C解析 NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,冷却时二者又化合生成NH4Cl,错误;CaO+H2O=Ca(OH)2,同时放热,使NH3H2O分解,同时降低了NH3的溶解度,

14、有利于NH3的产生和逸出,正确;试管口应略向下倾斜,错误;浓氨水受热挥发出NH3,正确。探究3铵盐的性质问题探究为什么用浓的NaOH溶液,而不用澄清石灰水?提示 由于澄清石灰水中c(OH-)小,产生的NH3H2O少,不宜使NH3逸出。归纳拓展1.铵盐受热分解不一定产生NH3,如NH4NO3 N2O+2H2O。2.铵盐与碱反应离子方程式书写的三种情况应用体验【例3】工业上常采用生物硝化法将 来处理氨氮废水,工作流程如图,下列说法错误的是()B.长期过量使用NH4Cl等铵态化肥,会使水体富营养化C.检验N 所需的试剂是浓NaOH溶液、湿润的蓝色石蕊试纸D.可以加入石灰石来调节水体的酸碱性答案 C解

15、析 A项,根据流程图可知, 被氧气氧化生成硝酸根离子、水和氢离子,溶液的酸性增强,所以A项正确;铵态氮肥会引起水体中含N化合物的增多,会导致水体富营养化,所以B项正确;检验 应使用湿润的红色石蕊试纸,所以C项错误;石灰石与H+反应可调节水体的酸碱性,所以D项正确。方法点拨检验N 的答题规范(1)实验操作:取少许待测液或晶体置于小试管中,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(或者产生白烟),说明待测液含有N 。变式训练3试管中盛有白色晶体,检验该白色晶体是否为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

16、管口B.加氢氧化钠溶液,加热,将湿润的pH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答案 A解析 NH3使湿润的pH试纸变蓝,遇浓盐酸生成白烟,能使湿润的红色石蕊试纸变蓝;加热铵盐不一定有氨气逸出。学以致用随堂检测全达标 1.(2021山东青岛高一期末)氨是一种重要的化工原料。下列关于氨气性质的描述不正确的是()A.有刺激性气味,密度比空气小B.遇氯化氢产生白烟C.能使湿润的蓝色石蕊试纸变红D.其水溶液能使酚酞溶液变红答案 C解析 NH3是有刺激性气味的无色气体,密度小于空气,A正确;NH3与HCl反应生成NH

17、4Cl晶体,产生白烟,B正确;能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体是酸性气体,NH3则不能使其变色,C错误;NH3的水溶液中NH3与H2O结合生成弱碱NH3H2O,溶液呈碱性,能使酚酞溶液变红,D正确。2.某同学仿照喷泉实验原理在实验室里做了一个“喷烟实验”。如图所示,在甲、乙两个烧瓶中分别装入X、Y两种无色气体,胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液,实验时将胶头滴管内的液体挤入甲烧瓶中,然后打开弹簧夹,便可看到甲烧瓶中的导管喷出白色的烟,同时甲烧瓶中的溶液颜色逐渐变浅最后褪为无色。则X、Y分别为()A.NH3和HClB.HCl和NH3C.SO2和HClD.NO和HCl答案 A解析 要想产生“喷烟”

18、现象,应具备两个条件:一是形成压强差,二是两种气体反应会生成白烟,排除C、D项。根据甲中溶液颜色发生的变化,结合题给条件“胶头滴管中盛有含酚酞的NaOH溶液”可知,甲中气体显碱性,即X为NH3,故Y为HCl,所以A项正确。3.下列说法正确的是()A.所有铵盐受热均可以分解,产物均有NH3B.所有铵盐都易溶于水,所有铵盐中的氮元素均呈-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N +OH- NH3+H2OD.NH4Cl和NaCl的固体混合物可用升华法分离答案 C 解析 有的铵盐受热分解产生氨气,有的铵盐受热分解不产生氨气,A错误;所有的铵盐都易溶于水,铵盐中除N 中的N呈-3价外,还可能含有其他价态的氮元素(如NH4NO3中的N有-3、+5两种价态),B错误;铵盐与碱反