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專題23 氨 【知識回放】 1．回憶實驗室制取氯氣的化學(xué)方程式與離子方程式。 2．怎樣聞充滿在集氣瓶中的氣體的氣味？ 3．實驗室條件下制備的密度比空氣小的氣體如何收集？ 【答案】 【新知精講】 一、氮的固定 1.定義：使游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程。 2.方法：雷電固氮：N2+O22NO 人工固氮：N2+3H22NH3 生物固氮：豆科植物的根瘤菌吸收N2形成含氮化合物。 二、氨的性質(zhì) 1.物理性質(zhì) 顏色 氣味 溶解性 沸點(diǎn) 無色 刺激性氣味 極易溶于水(常溫下,體積比1∶700) 較低,易液化 2.化學(xué)性質(zhì) (1)還原性:與氧氣反應(yīng):4NH3+5O24NO+6H2O, 應(yīng)用:工業(yè)制硝酸。 (2)與酸反應(yīng): 與氯化氫反應(yīng):NH3+HCl===NH4Cl, 現(xiàn)象:產(chǎn)生白煙, 應(yīng)用:用于NH3和HCl氣體的互相檢驗。 (3)與水反應(yīng):NH3+H2ONH3H2O。 氨的水溶液叫做氨水,呈弱堿性。 3.用途 (1)氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)及制造硝酸、銨鹽和純堿的原料。 (2)作制冷劑。 三、銨鹽 1.銨鹽 銨根離子(NH4+)和酸根離子構(gòu)成的化合物。 2.物理性質(zhì) 都是無色或白色晶體,易溶于水。 3.化學(xué)性質(zhì) (1)不穩(wěn)定性: ①NH4Cl受熱分解:NH4ClNH3↑+HCl↑, 現(xiàn)象:白色固體消失,在試管上方重新凝結(jié)成白色固體。 ②NH4HCO3受熱分解:NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O, 現(xiàn)象:白色固體消失,在試管口部有無色液體凝結(jié)。 (2)與堿反應(yīng):NH4Cl溶液與NaOH溶液共熱的化學(xué)方程式:NH4Cl+NaOHNaCl+NH3↑+H2O。 4. NH4+的檢驗 (1)原理NH4++OH-NH3↑+H2O (2)操作流程: 銨鹽(NH4+) 無色氣體(NH3) 試紙變藍(lán)。 四、氨的實驗室制法 試劑—Ca(OH)2和NH4Cl 　↓ 原理—Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O ↓ 裝置—固+固氣(與制取O2的裝置相同) 　↓ 收集—向下排空氣法 　↓ 驗滿—濕潤的紅色石蕊試紙(變藍(lán))、蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近(產(chǎn)生白煙) 【科學(xué)探究】 探究一 氨氣與水反應(yīng)的實驗 問題導(dǎo)引 1.根據(jù)以上實驗,探究形成噴泉的原因是什么? 2.根據(jù)該實驗的原理,討論形成噴泉的條件。 提示：(1)減小燒瓶內(nèi)壓強(qiáng),例如:燒瓶內(nèi)的氣體被吸收掉或降低燒瓶內(nèi)氣體的溫度,引起燒瓶內(nèi)壓強(qiáng)瞬間降低,形成壓強(qiáng)差。 (2)燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)不變,增大燒瓶外的壓強(qiáng),形成明顯的壓強(qiáng)差,水在內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用下進(jìn)入燒瓶,形成噴泉。 探究二 氨氣的實驗室制法 問題導(dǎo)引 氨氣的實驗室制備裝置 1.實驗室制取氨氣時,銨鹽不用NH4NO3、NH4HCO3,堿不選用NaOH、KOH,其原因是什么? 2.NH3是一種污染性氣體,為避免污染空氣,實驗中多余的NH3應(yīng)如何進(jìn)行吸收處理?試畫出相應(yīng)裝置圖。 提示：NH3是有刺激性氣味的氣體,多余的NH3要吸收掉以避免污染空氣?？刹捎迷趯?dǎo)管口放一團(tuán)用水或稀硫酸浸濕的棉花球吸收等方法,但多余氣體在尾氣吸收時要防止倒吸。常采用的裝置有: 【重點(diǎn)突破】 1.噴泉形成的原理 (1)減小內(nèi)壓法:如圖Ⅰ所示 圖Ⅰ 容器內(nèi)氣體與水或其他液體接觸?氣體溶解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)?容器內(nèi)壓強(qiáng)減小?外部液體迅速進(jìn)入形成噴泉 例如: 氣體 HCl NH3 CO2、SO2 NO2+O2 吸收劑 水或NaOH溶液 水或鹽酸 NaOH溶液 水 (2)增大外壓法:如圖Ⅱ所示 圖Ⅱ 錐形瓶內(nèi)存在揮發(fā)性液體或其他液體?液體受熱揮發(fā)或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體?錐形瓶內(nèi)氣壓增大?錐形瓶內(nèi)液體迅速流入燒瓶形成噴泉 2.氨水、液氨和一水合氨的區(qū)別 氨水 液氨 一水合氨 化學(xué)式 — NH3 NH3H2O 分類 混合物,多成分 純凈物,氫化物,非電解質(zhì) 純凈物,一元弱堿 成分 NH3、H2O、NH3H2O、NH4+、 OH-、H+(極少) NH3 NH3H2O 聯(lián)系 氨溶于水形成氨水,氨水中含有NH3和NH3H2O 3.實驗室快速制氨氣的方法 (1)加熱濃氨水法:NH3H2O不穩(wěn)定,受熱易分解生成NH3:NH3H2ONH3↑+H2O,故可直接加熱濃氨水制備NH3。 (2)濃氨水加固體NaOH(或生石灰、堿石灰)法:固體NaOH溶于水放出大量的熱,會促使氨水分解,而生石灰可與水反應(yīng)生成Ca(OH)2,同時反應(yīng)放熱,也會促使氨水分解,故可在常溫下向濃氨水中加入固體NaOH或CaO來制備NH3。反應(yīng)裝置圖分別為: 4.常見尾氣處理的三種方法 (1)對于極易溶于水的尾氣,如NH3、HCl等,需采用防倒吸裝置(即在導(dǎo)氣管的出氣口處連接一倒置的漏斗與吸收劑液面接觸)吸收。 (2)對于溶解度不大的尾氣,如Cl2等,可直接將出氣管插入吸收劑液面下吸收。 (3)對于有毒且易燃的氣體,如CO、H2等,可采取在尾氣出口處放置一點(diǎn)燃的酒精燈,使CO、H2燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒的CO2、水蒸氣。 【典例探究】 典例1 下列關(guān)于氨氣的說法中正確的是(　　) A.氨可以用濃硫酸干燥 B.氨溶于水顯弱堿性,因此氨氣可使?jié)駶櫟姆犹嚰堊兯{(lán) C.氨本身沒有毒,故發(fā)生液氨大量泄漏時,人們也不必采取任何防范措施 D.吸收NH3可用下圖所示的裝置防止倒吸 【答案】D 變式訓(xùn)練1-1 氨氣是化學(xué)實驗室常需制取的氣體。實驗室制取氨氣通常有兩種方法: ①用固體氫氧化鈣與氯化銨共熱; ②在常溫下用固體氫氧化鈉與濃氨水反應(yīng)。 (1)下面的制取裝置圖中,方法①應(yīng)選用裝置　。　(填“A”或“B”,下同),方法②應(yīng)選用裝置　　。 (2)在制取后,如果要干燥氨氣,應(yīng)選用的干燥劑是　　　　。 A.濃硫酸　B.固體氫氧化鈉　C.五氧化二磷 (3)檢驗集氣瓶中是否收集滿氨氣的方法是　 。 【答案】(1)A　B(2)B (3)將濕潤的紅色石蕊試紙放在集氣瓶口處,如試紙變藍(lán),說明氣體已收集滿 變式訓(xùn)練1-2(雙選) 下面是實驗室制取氨氣的裝置和選用的試劑,其中錯誤的是(　　) 【答案】AC 【解析】NH4Cl固體受熱分解生成NH3和HCl,而當(dāng)溫度降低時,NH3和HCl又重新結(jié)合成固體NH4Cl,可能會堵塞導(dǎo)管,氣體進(jìn)入干燥管的不多,A錯誤;向CaO中滴加濃氨水,CaO遇水生成Ca(OH)2,同時放出大量熱量,也會促使?jié)獍彼纸獬霭睔?B正確;固體加熱制氣體時,試管口應(yīng)略向下傾斜,使產(chǎn)生的水能夠流出,以免聚集在試管口的水倒流回試管底而將試管炸裂,C錯誤;D項,濃氨水加熱制取NH3的方法和試劑都是正確的。 典例2 噴泉是一種常見的現(xiàn)象,其產(chǎn)生的原因是存在壓強(qiáng)差。 (1)圖Ⅰ為化學(xué)教學(xué)中常用的噴泉實驗裝置。在燒瓶中充滿干燥氣體,膠頭滴管及燒杯中分別盛有液體。下列組合中不可能形成噴泉的 是　 。 A.SO2和H2O B.CO2和NaOH溶液 C.NH3和H2O D.NO和H2O (2)比較圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置,從產(chǎn)生噴泉的原理來分析,圖Ⅰ是　　　　(填“增大”或“減小”,下同)上部燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng);圖Ⅱ是　　　　下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)。城市中常見的人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與上述　　　　(填“圖Ⅰ”或“圖Ⅱ”)中裝置的原理相似。 (3)某學(xué)生積極思考噴泉原理的應(yīng)用,設(shè)計了如圖Ⅲ所示的裝置。 ①如果關(guān)閉活塞c,打開活塞a、b,再擠壓膠頭滴管。則可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為　。 ②在①操作的基礎(chǔ)上,打開活塞c,產(chǎn)生的現(xiàn)象是　 。 【答案】(1)D (2)減小　增大　圖Ⅱ (3)①盛有NH3的集氣瓶中產(chǎn)生大量的白煙?、趦蔁恐型瑫r產(chǎn)生噴泉 變式訓(xùn)練2-1 利用如圖所示裝置,在錐形瓶中,分別加入足量的下列物質(zhì),反應(yīng)后可能產(chǎn)生噴泉的是(　　) A.Cu與稀鹽酸 B.NaHCO3與NaOH溶液 C.CaCO3與稀硫酸 D.NH4HCO3與稀鹽酸 【答案】D 變式訓(xùn)練2-2 噴泉是一種常見的自然現(xiàn)象,其產(chǎn)生的原因是存在壓強(qiáng)差。 制取氨氣并完成噴泉實驗(圖中夾持裝置均已略去)。 (1)寫出實驗室制取氨氣的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　。 (2)收集氨氣應(yīng)使用　　　　法。 (3)要得到干燥的氨氣可選用下列　　　　作干燥劑。 A.濃硫酸 B.堿石灰 C.NaOH固體 D.P2O5固體 (4)用圖1裝置進(jìn)行噴泉實驗,燒瓶已裝滿干燥氨氣,引發(fā)水上噴的操作是　　　　　。該實驗的原理是　。 (5)如果只提供如圖2的裝置,請舉例說明引發(fā)噴泉的方法　。 【答案】 （1)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O (2)向下排空氣 (3)BC (4)將膠頭滴管中的水?dāng)D入燒瓶中,松開止水夾擠出的水溶解了燒瓶中的NH3,使瓶內(nèi)壓強(qiáng)減小,燒瓶內(nèi)外形成了壓強(qiáng)差 (5)用熱毛巾焐住燒瓶一段時間,再松開止水夾(其他合理答案也可)