《氨的喷泉实验原理及应用》课件

《氨的喷泉实验原理及应用》1.喷泉实验原理(1)如图甲(或乙)烧瓶内的气体极易溶于水(或易与溶液中的溶质发生化学反应)，从而使烧瓶内气压迅速降低，在大气压作用下，烧杯中的液体迅速向上流动，从而形成喷泉。气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2与O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸NaOH溶液水(2)如图丙锥形瓶内发生化学反应，产生气体，从而使锥形瓶内压强迅速增大，促使锥形瓶内液体迅速向上流动，形成喷泉。2.氨的喷泉实验成功的关键(1)装置的气密性良好。(2)圆底烧瓶要保持干燥。(3)圆底烧瓶内要充满气体。(4)烧杯内装入足量的水，以防止因水量不足而造成喷泉停止或不发生。3.喷泉实验的有关计算(1)实验完成后，溶液充满烧瓶，溶质的物质的量与气体的物质的量相同(由体积换算确定)。标准状况下若烧瓶体积为VL，则有V(aq)＝VL，1.(2020·驻马店第一中学质检)如图装置中，干燥烧瓶内盛有某种气体，烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头，下列与实验事实不相符的是A.SO2(饱和NaHSO3溶液)/无色喷泉B.NH3(CuSO4溶液)/蓝色喷泉C.HCl(石蕊溶液)/红色喷泉D.H2S(AgNO3溶液)/黑色喷泉√跟踪训练1234解析

SO2在饱和NaHSO3溶液中的溶解度很小，故不能形成喷泉，A项符合题意；NH3极易溶于水生成NH3·H2O，与CuSO4溶液反应生成Cu(OH)2蓝色沉淀，B项不符合题意；HCl极易溶于水，溶液呈酸性，使石蕊溶液呈红色，C项不符合题意；H2S和AgNO3反应生成Ag2S黑色沉淀，D项不符合题意。12342.(2020·沈阳质检)下图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案，下列有关操作不可能引发喷泉的是1234A.挤压装置①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②的胶头滴管使饱和NaHCO3溶液全部进入烧瓶，然后打开止水夹C.用鼓气装置从装置③的a处不断鼓入空气并打开止水夹D.在装置④的水槽中加入适量生石灰并打开止水夹√1234解析

Cl2易溶于CCl4且易和NaOH溶液反应，烧瓶内压强减小，形成喷泉，A项不符合题意；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小，不能形成喷泉，B项符合题意；从a处鼓入空气，打开止水夹，HCl和NaCl溶液接触，因为HCl极易溶于水，导致烧瓶内压强降低，可形成喷泉，C项不符合题意；加入生石灰，生石灰和水反应释放大量的热，导致锥形瓶内气压升高，打开止水夹，浓盐酸被压入烧瓶和NH3接触，NH3极易溶于水且和盐酸发生反应，可形成喷泉，D项不符合题意。3.(2020·哈尔滨德强学校检测)利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质。实验前a、b、c活塞均关闭。(1)若要在烧瓶Ⅰ中产生“红色喷泉”，烧瓶Ⅱ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是___________________________________。1234打开a、b活塞，再用热毛巾捂热烧瓶Ⅰ解析要使烧瓶Ⅰ中形成“红色喷泉”，烧瓶Ⅱ中不形成喷泉，应打开a、b活塞，用热毛巾捂热烧瓶，使HCl和石蕊溶液接触，从而形成喷泉。(2)若要烧瓶Ⅱ中产生“蓝色喷泉”，烧瓶Ⅰ中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_______________________________。1234先打开b、c活塞，再挤压胶头滴管解析要使烧瓶Ⅱ中形成“蓝色喷泉”，烧瓶Ⅰ中不形成喷泉，应打开b、c活塞，挤压胶头滴管，使水进入烧瓶Ⅱ，NH3极易溶于水，从而形成喷泉。(3)若关闭b活塞，打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，在烧瓶中可观察到的现象是_________________________。1234烧瓶Ⅱ中导管口处产生白烟解析只打开a、c活塞，挤压胶头滴管使水进入烧瓶Ⅱ，NH3极易溶于水，导致烧瓶Ⅱ中气压降低，将HCl“吸入”烧瓶Ⅱ与NH3反应，故在烧瓶Ⅱ导管口处产生白烟。1234(4)若要在该装置中产生“红蓝双色喷泉”现象，其操作方法是______________________________________________________。挤压胶头滴管，片刻后，再打开b活塞先打开a、c活塞，再解析打开a、c活塞，挤压胶头滴管，NH3易溶于水，且和HCl反应掉部分，导致烧瓶Ⅰ和烧瓶Ⅱ中压强都减小，再打开b活塞，石蕊溶液进入烧瓶Ⅰ形成红色喷泉，石蕊溶液进入烧瓶Ⅱ形成蓝色喷泉。4.(2020·苍南县嘉禾中学月考)如图为化学教学中所用的喷泉实验装置。某同学用烧瓶盛不同的气体进行喷泉实验，请帮助分析实验后烧瓶中所得溶液的浓度(假设是在标准状况下完成实验，且溶质不扩散)。(1)若用HCl气体，则c(HCl)＝____________。1234(2)若用NO2气体，则c(HNO3)＝_____________。1234解析NO2气体形成喷泉后，溶质为HNO3，据化学方程式3NO2＋H2O===2HNO3＋NO形成喷泉后溶液体积为

V

L，(3)若用n(NO2)∶n(O2)＝4∶1的混合气体，则c(HNO3)＝___________。12344NO2＋O2＋2H2O===4HNO3溶液体积为VL任务一氨及铵盐的性质【问题探究】1.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会产生白烟?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,化合生成NH4Cl固体小颗粒,即白烟。浓硫酸没有挥发性,故不可能形成白烟。2.铵盐有哪些共性?所有的铵盐受热分解都会产生氨气吗?提示

绝大多数铵盐易溶于水、受热易分解、与碱反应放出氨气。不是所有的铵盐受热分解都会产生氨气,如硝酸铵。3.检验氨气时使用的红色石蕊试纸为什么要先润湿?检验溶液中的

时,加入氢氧化钠溶液后为什么要加热溶液?提示

氨气只有与水反应生成NH3·H2O才能电离出OH-;氨气极易溶于水,如果不加热,氨气很难逸出。【深化拓展】1.液氨与氨水的比较物质液氨氨水物质类别纯净物(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2.铵盐受热分解固态铵盐受热分解的产物较复杂,组成铵盐的酸根离子对应的酸的性质不同,铵盐分解产物不同。(1)组成铵盐的酸根离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时,则加热时生成的酸与氨同时挥发,冷却时又重新化合生成铵盐。例如:(2)组成铵盐的酸根离子对应的酸是氧化性酸时,则加热时发生氧化还原反应,无氨逸出。如NH4NO3分解不生成NH3,而生成N2。3.铵盐跟碱反应——铵盐的通性铵盐无论是固体状态还是存在于溶液中都能与强碱反应。(1)固体间反应:反应条件是加热或搅拌,产生NH3。(2)溶液中反应:由于NH3极易溶于水,所以产生的NH3会溶解,若溶液浓度很大,会有少量NH3逸出,加热溶液可使NH3大量逸出。【素能应用】典例1“封管实验”具有简易、方便、节约、绿色等优点,下列关于三个“封管实验”(夹持装置未画出)的说法正确的是(

)A.加热时,①中上部汇集了NH4Cl固体B.加热时,②中溶液变红,冷却后又都变为无色C.加热时,③中溶液红色褪去,冷却后溶液变红,体现SO2的漂白性D.②③中都包括溶液褪色的过程,其褪色原理相同答案

A解析

加热时,NH4Cl固体分解生成NH3和HCl,NH3和HCl在玻璃管的上部遇冷又重新生成NH4Cl固体,A正确;含NH3的酚酞溶液显红色,加热时逸出NH3,溶液变成无色,冷却后重新变为红色,B错误;吸收SO2的品红溶液无色,加热时SO2逸出,溶液变红色,冷却后溶液又变成无色,C错误;②中溶液褪色是由于NH3逸出,溶液的碱性减弱,③中溶液褪色是由于SO2能漂白品红溶液而褪色,其褪色原理不同,D错误。【变式设问】封管中盛有单质碘,加热时产生类似于试管①中的现象,其原因相同吗?为什么?提示

加热时,单质碘发生升华,在封管上部遇冷凝华,发生的是物理变化,与NH4Cl固体受热时发生变化的原理不同。变式训练1有关氨的实验较多,下面对这些实验原理的分析中,正确的是(

)A.氨极易溶于水,可以用来做喷泉实验B.氨的还原性可以解释氨与氯化氢的反应实验C.NH3·H2O不稳定,实验室可用NH4Cl和石灰水制取氨D.NH3液化时放出大量的热,因而,不能用氨作制冷剂答案

A解析

NH3与HCl的反应为非氧化还原反应,B项错误;因NH3易溶于水,实验室用NH4Cl固体和熟石灰加热制NH3,C项错误;液氨汽化时吸收大量热,可用液氨作制冷剂,D项错误。任务二氨的实验室制法【问题探究】1.实验室制取NH3时,不能用NaOH(或KOH)代替熟石灰,不能用(NH4)2SO4(或NH4NO3)代替NH4Cl,其原因是什么?提示

NaOH、KOH具有吸水性,易结块,不利于产生NH3,且加热时,易腐蚀试管;加热时,NH4NO3分解易发生爆炸,(NH4)2SO4与Ca(OH)2反应会生成块状CaSO4,不利于NH3逸出,且反应后试管难以清洗。2.实验室制备氨时,导管口为什么要插入试管底部?试管口塞有用水或稀硫酸浸湿的棉花团的作用是什么?提示

氨的密度比空气的小,插入试管底部相当于利用向下排空气法将空气排出,收集氨。塞棉花团的作用是:(1)防止生成的氨与空气发生对流,使收集到的氨不纯;(2)抑制氨逸出,防止污染空气。3.为收集干燥的氨,氨可用哪些干燥剂干燥?提示

只能用碱性干燥剂,如生石灰;不能用酸性干燥剂,如P2O5、浓硫酸等;也不能用CaCl2,因为CaCl2会与NH3发生反应。4.氨极易溶于水,实验室中吸收多余的氨,能否直接将导管插入水中?为什么?提示

不能,会发生倒吸。【深化拓展】氨的实验室制法(1)反应原理:2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。(2)发生装置:与加热KClO3和MnO2制取氧气的发生装置相同,即固+固

气。(3)干燥装置:通常用碱石灰干燥,不能使用浓硫酸,也不能用无水CaCl2,可将碱石灰放在干燥管或U形管中。(4)收集方法:向下排空气法,导管应插入试管的底部。(5)验满方法:①用湿润的红色石蕊试纸检验,试纸变蓝;②用蘸有浓盐酸的玻璃棒检验,产生白烟。(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),以免污染空气。吸收尾气时要防止倒吸,常采用的装置有:(7)快速制取少量氨的方法

方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2ONH3↑+H2O注:①NH3·H2O不稳定,受热易分解;②加热温度不宜过高

方法化学方程式(或原理)气体发生装置浓氨水+NaOH固体NaOH溶于水放热,促使NH3·H2O分解,且OH-浓度的增大有利于NH3的逸出

浓氨水+CaO固体NH3·H2O+CaO===NH3↑+Ca(OH)2CaO的作用:①吸水;②吸水后放出热量促进NH3的逸出;③增加溶液中OH-的浓度,减少NH3的溶解【素能应用】典例2氨是化学实验室常需制取的气体。实验室制取氨通常有两种方法:①用固体氢氧化钙与氯化铵共热;②在常温下用固体氢氧化钠与浓氨水反应。(1)下面的制取装置图中,方法①应选用装置

(填“A”或“B”,下同),方法②应选用装置

。

(2)在制取后,如果要干燥氨,应选用的干燥剂是

。

A.浓硫酸B.固体氢氧化钠C.五氧化二磷(3)检验集气瓶中是否收集满氨的方法是

。

答案

(1)A

B

(2)B(3)将湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口处,如试纸变蓝,说明气体已收集满(合理即可)解析

A装置适用于固体与固体加热制气体,B装置适用于液体与固体(或液体)不加热制气体。NH3为碱性气体,应用碱性干燥剂干燥。检验NH3可用湿润的红色石蕊试纸。变式训练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NH4Cl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,采用向下排空气法收集NH3,要从短导管通入NH3,C项错误;NH3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。任务三喷泉实验【问题探究】NH3易溶于水的实验实验装置操作及现象结论

①打开止水夹,并挤压胶头滴管;②烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶,形成红色喷泉,瓶内液体呈红色氨极易溶于水,水溶液呈碱性1.根据以上实验,试述形成喷泉的原因是什么。提示

因氨气迅速溶解在从胶头滴管挤压出的少量水中,使烧瓶内的压强迅速减小,与外界大气形成较大的压强差,在压强差作用下,烧杯内溶液被压入烧瓶,通过导管喷出,形成喷泉。2.某同学做该实验时,打开止水夹后将胶头滴管内的水挤入烧瓶内,并未产生喷泉,试分析实验失败可能的原因是什么。提示

①装置气密性不好,②收集的NH3纯度较低,③烧瓶不干燥等。3.某同学组装喷泉实验装置时忘记加入胶头滴管(如图),如何操作才能引发该喷泉实验?提示

打开止水夹,用手(或热毛巾等)焐热烧瓶,氨气受热膨胀,使氨气通过导管与水接触,即产生喷泉。(或用浸过冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使水进入烧瓶)4.若条件是标准状况,则最终烧瓶所得溶液的物质的量浓度为多少?【深化拓展】1.喷泉形成原理:烧瓶内部压强减小,内外形成一定压强差。当气体接触外部的水或溶液时,由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应,从而使烧瓶内气压迅速降低,在外界大气压作用下,外部液体迅速进入烧瓶,通过尖嘴导管喷出,形成喷泉。2.引发喷泉的实验操作:打开止水夹,挤压胶头滴管,或其他形成压强差引发液体向烧瓶中流动喷射的操作。3.使容器内外产生较大压强差的两种方法

方法减小内压法增大外压法装置

原理减小烧瓶内压强,形成压强差,产生喷泉现象增大锥形瓶内压强,形成压强差,产生喷泉现象4.常见能形成喷泉的物质组合

气体NH3HClSO2、CO2NO2与O2吸收剂水或盐酸水或氢氧化钠溶液浓氢氧化钠溶液水V(NO2)∶V(O2)=4∶1【素能应用】典例3喷泉是一种常见的现象,其产生的原因是存在压强差。(1)图Ⅰ为化学教学中常用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体,胶头滴管及烧杯中分别盛有同种液体。下列组合中不可能形成喷泉的是

。

A.SO2和KOH溶液 B.CO2和NaOH溶液C.NH3和H2O D.NO和H2O(2)比较图Ⅰ和图Ⅱ两套装置,从产生喷泉的原理来分析,图Ⅰ是

(填“增大”或“减小”,下同)上部烧瓶内气体压强;图Ⅱ是

下部锥形瓶内气体压强。城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述

(填“图Ⅰ”或“图Ⅱ”)中装置的原理相似。

(3)某学生积极思考喷泉原理的应