（浙江選考）2020版高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí) 第3講 元素化學(xué) 考點21 氨氣和銨鹽學(xué)案.docx

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考點21　氨氣和銨鹽 知識條目 加試要求 1.氨的性質(zhì)與用途 b 2.工業(yè)合成氨 b 3.銨鹽的性質(zhì)與用途 b 4.氮肥的性質(zhì)與科學(xué)使用 a 一、氨氣 1．NH3的分子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì) (1)分子結(jié)構(gòu) (2)物理性質(zhì) 顏色：無色；氣味：刺激性氣味；密度：比空氣??；溶解性：極易溶于水，1體積水可溶解700體積NH3；易液化，常用作制冷劑。 噴泉實驗原理： 噴泉實驗裝置如圖所示。實驗操作是打開橡皮管上的夾子，擠壓滴管的膠頭，則燒杯中的水由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉。 ①噴泉實驗的原理 因為燒瓶內(nèi)氣體易溶于水或易與水反應(yīng)，使瓶內(nèi)壓強減小，形成壓強差，大氣壓將燒杯中的水壓入燒瓶而形成噴泉。 ②能形成噴泉的條件 從原理上講，氣體要易溶于水或易與水反應(yīng)，以形成足夠大的壓強差；從實驗條件上講，燒瓶內(nèi)氣體要充滿，氣體和儀器均要干燥，裝置的氣密性要好。 ③中學(xué)化學(xué)中常見的能形成噴泉實驗的氣體和吸收劑如下表： 氣體 HCl NH3 CO2、SO2、Cl2、H2S NO2＋O2 吸收劑 水或NaOH溶液 水或鹽酸 濃NaOH溶液 水 2.NH3的化學(xué)性質(zhì) (1)與H2O反應(yīng)：氨氣溶于水形成的水溶液稱為氨水，大部分與水結(jié)合成NH3H2O，部分電離顯堿性，化學(xué)方程式為NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－。 (2)與酸反應(yīng)：與HCl、H2SO4、HNO3反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為NH3＋HCl===NH4Cl(冒白煙)；2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4；NH3＋HNO3===NH4NO3。 (3)與氧氣反應(yīng)：化學(xué)方程式為4NH3＋5O24NO＋6H2O，說明NH3具有還原性。 3．NH3的工業(yè)生產(chǎn) 德國化學(xué)家哈伯首次利用空氣中的氮氣合成了氨，反應(yīng)方程式為N2＋3H22NH3。 4．NH3的實驗室制備 (1)銨鹽與堿反應(yīng) ―→2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O ―→固體＋固體氣體(與用KClO3和MnO2或KMnO4制O2的裝置相同) ―→用堿石灰干燥 ―→向下排空氣法 ―→ ―→處理時，可在試管口塞一團用稀硫酸浸濕的棉花球，用于吸收NH3，防止NH3逸出，污染大氣 (2)加熱濃氨水 ①反應(yīng)原理：NH3H2ONH3↑＋H2O。 ②裝置。 (3)濃氨水中加固態(tài)堿性物質(zhì)： ①反應(yīng)原理：濃氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3H2ONH＋OH－，加入固態(tài)堿性物質(zhì)(如CaO、NaOH、堿石灰等)，使平衡逆向移動，同時反應(yīng)放熱，促進NH3H2O的分解。 ②裝置 二、銨鹽 1．物理性質(zhì) 銨鹽是由銨根離子和酸根離子構(gòu)成的化合物，銨鹽都易溶于水，呈白色或無色晶體。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)不穩(wěn)定，受熱易分解：如NH4Cl、NH4HCO3受熱分解，化學(xué)方程式分別為NH4ClNH3↑＋HCl↑；NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑。 (2)與堿反應(yīng)：如NH4Cl與Ca(OH)2反應(yīng)產(chǎn)生NH3，化學(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 (3)NH的檢驗 未知液呈堿性濕潤紅色石蕊試紙變藍色，則證明含NH。 3．常見氮肥 名稱 硫酸銨 碳酸氫銨 氯化銨 硝酸銨 化學(xué)式 (NH4)2SO4 NH4HCO3 NH4Cl NH4NO3 俗名 硫銨 碳銨 氯銨 硝銨 【例1】　某?；瘜W(xué)小組學(xué)生利用如圖裝置進行“氨的催化氧化及檢驗產(chǎn)物”實驗(圖中夾持裝置已略去)。下列推斷合理的是(　　) A．C需要持續(xù)加熱 B．D的作用是干燥氣體 C．B是無用裝置 D．僅用該套裝置和藥品無法達到檢驗產(chǎn)物的目的 【解析】　氨氣的催化氧化為放熱反應(yīng)，放出的熱量能夠維持反應(yīng)繼續(xù)進行，鉑絲不需要持續(xù)加熱；裝置B的作用為干燥氨氣，裝置D的作用不是用來干燥氣體，而是通過濃硫酸質(zhì)量的變化檢驗水的生成，但裝置D中的濃硫酸除了能夠吸收水外，還能吸收未參加反應(yīng)的氨氣，不能通過D裝置增重得出反應(yīng)生成水的結(jié)論；一氧化氮為無色，而一氧化氮容易被氧化為紅棕色的二氧化氮，所以也不能通過顏色斷定氨氣的催化氧化生成的氮氧化物。 【答案】　D 【提煉】　本題主要考查：NH3的催化氧化及產(chǎn)物的檢驗，若不仔細分析每個裝置的作用，很容易錯選。 【例2】　下列裝置不能達到實驗?zāi)康牡氖?　　) 【解析】　A項收集NH3裝置中無棉花，故不能達到實驗?zāi)康?；B項NH3通入CCl4中，NH3不溶于CCl4，不會產(chǎn)生倒吸，逸出的NH3又可被稀H2SO4吸收；C項向長頸漏斗中加一定量的水，沒過長頸漏斗的下端，關(guān)閉止水夾，再加一定量的水，液面停止在某一高度不下降，可說明氣密性良好，反之，氣密性不好；D項，收集比空氣輕的氣體應(yīng)短進長出，所以氨氣可以用圖中裝置收集。 【答案】　A 【提煉】　本題主要考查： 1．氨氣的制取、收集和尾氣吸收，相關(guān)分析見【知識整理歸納】。其中常見的防倒吸裝置有： 2．裝置氣密性檢查的方法： 檢查裝置氣密性的基本思路是使裝置內(nèi)外壓強不等，觀察氣泡或液面變化。 (1)微熱法：如圖a。用酒精燈微熱或用手捂熱容器，導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡，停止加熱或松開手后導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定水柱，證明裝置不漏氣。 (2)液差法：如圖b、c。連接好儀器，b中夾緊彈簧夾，從長頸漏斗中注入適量水，使b中長頸漏斗中的液面高于錐形瓶中的液面，靜置，若液面位置保持不變，證明裝置不漏氣。c中，從乙管加入適量水，使乙管液面高于甲管液面，靜置，若液面位置保持不變，證明裝置不漏氣。 (3)滴液法：如圖d。向分液漏斗中注入適量水，關(guān)閉彈簧夾，打開分液漏斗活塞，如果滴入少量水后很快停止流下，則裝置氣密性良好。 (4)抽氣(吹氣)法，如圖e、f。e中關(guān)閉分液漏斗的活塞，輕輕向外拉動或向里推動注射器的活塞，一段時間后，活塞能回到原來的位置，表明裝置的氣密性良好。f中打開彈簧夾，向?qū)Ч芸诖禋?，如果長頸漏斗中的液面上升，且停止吹氣后，夾上彈簧夾，長頸漏斗液面保持穩(wěn)定，則表明裝置的氣密性良好。(液差法的拓展) 【例3】　噴泉是一種常見的自然現(xiàn)象，其產(chǎn)生原因是存在壓強差。 (1)圖甲中，為化學(xué)教學(xué)中所用的噴泉實驗裝置。在燒瓶中充滿干燥氣體，膠頭滴管及燒杯中盛有液體。 ①下列組合中不可能形成噴泉的是(　　) A．HCl和H2O　B．O2和H2O　C．NH3和H2O　D．CO2和NaOH溶液　E．NO2和H2O ②用A組合做噴泉實驗時，若燒瓶中充滿HCl氣體，則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，做完實驗后燒瓶中c(HCl)＝____________molL－1(設(shè)溶質(zhì)不擴散)； ③若用E組合做噴泉實驗時，則標(biāo)準(zhǔn)狀況下，做完實驗后燒瓶中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度是________molL－1。 (2)某學(xué)生積極思考產(chǎn)生噴泉的其他辦法，并設(shè)計了如圖乙所示的裝置。 ①在圖乙的錐形瓶中，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 這種方法產(chǎn)生噴泉的原理是________________________________________________________________________。 ②在圖乙錐形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物質(zhì)，結(jié)果也產(chǎn)生噴泉。水槽中加入的物質(zhì)可以是(　　) A．濃硫酸B．食鹽C．硝酸鉀D．硫酸銅 這種方法產(chǎn)生噴泉的原理是________________________________________________________________________。 ③比較圖甲和圖乙兩套裝置，從產(chǎn)生噴泉的原理來分析，圖甲________上部燒瓶內(nèi)氣體壓強；圖乙________下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強。(填“增大”或“減小”) (3)城市中常見的人造噴泉及火山爆發(fā)的原理與上述________(填“圖甲”或“圖乙”)裝置的原理相似。 【解析】　圖甲裝置形成“噴泉”是因為燒瓶內(nèi)氣體極易溶解于燒杯和滴管中的液體，使燒瓶內(nèi)的壓強突然減小而產(chǎn)生壓強差形成“噴泉”。圖乙裝置恰恰相反，下部錐形瓶中的物質(zhì)相互反應(yīng)產(chǎn)生氣體，使錐形瓶內(nèi)氣體壓強增大而產(chǎn)生壓強差，將液體從下瓶中壓入上瓶形成“噴泉”。 【答案】　(1)①B　②1/22.4?、?/22.4　(2)①D　錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)：NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2↑＋H2O，隨著CO2氣體的產(chǎn)生，錐形瓶中的壓強增大而產(chǎn)生“噴泉”?、贏　濃H2SO4溶于水時，放出大量的熱，溫度升高使錐形瓶中的酒精揮發(fā)加快，瓶內(nèi)壓強增大，從而形成“噴泉”　③減小　增大　(3)圖乙 【提煉】　本題考查的就是形成噴泉的原理。通過本題可以讓學(xué)生的思維進一步提升。如： (一)總結(jié)噴泉形成的原理：容器內(nèi)外存在較大的壓強差，在這種壓強差的作用下，液體迅速流動，通過帶有尖嘴的導(dǎo)管噴出來，即形成噴泉。 (二)如何使容器內(nèi)外產(chǎn)生壓強差？ (1)減小容器內(nèi)壓強(如甲圖) ①容器內(nèi)氣體極易溶于水； ②容器內(nèi)氣體易與溶液中的溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被吸收。 當(dāng)外部的水或溶液接觸容器內(nèi)氣體時，由于氣體大量溶解或與溶液中的溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被吸收，從而使容器內(nèi)氣壓迅速降低，在外界大氣壓作用下，外部液體迅速進入容器，通過尖嘴導(dǎo)管噴出，形成噴泉。 (2)增大容器內(nèi)壓強(如乙圖) 容器內(nèi)的液體由于受熱揮發(fā)(如濃鹽酸、濃氨水、酒精等)或由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，容器內(nèi)產(chǎn)生大量氣體。使容器內(nèi)壓強迅速增大，促使容器內(nèi)液體迅速向外流動，也能形成噴泉。例如噴霧器、人造噴泉等均是利用了此原理。 【例4】　實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下： 已知實驗室可用飽和亞硝酸鈉(NaNO2)溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮氣。 (1)從上圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮氣________、氫氣________。 (2)氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還可以____________、____________。 (3)氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，________(“會”或“不會”)發(fā)生倒吸，原因是________________________________________________________________________。 (4)用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是________________________________________________________________________， 錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是________________________________________________________________________。 (5)寫出乙裝置中氨催化氧化的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。 (6)反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H＋、OH－、________、________(填離子符號)。 【解析】　本題主要考查NH3的實驗室制法、儀器的選擇以及實驗安全性問題，同時也考查具體處理實際問題的能力。 (1)由題意知，制取N2應(yīng)選固(液)＋液加熱裝置a，制取氫氣選簡易啟普發(fā)生裝置。 (2)甲裝置中的濃H2SO4可用于干燥氣體，另外還可通過觀察兩導(dǎo)管口氣泡的快慢，調(diào)節(jié)N2和H2的流速。 (3)因NH3的合成反應(yīng)為可逆反應(yīng)，不可能進行到底，故從合成器中出來的氣體中含有大量的N2和H2，不可能發(fā)生倒吸。 (4)氨的催化氧化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，故可觀察到鉑絲保持紅熱，氧化生成的NO與O2反應(yīng)又生成NO2，故可觀察到有紅棕色氣體產(chǎn)生，生成的NO2與水反應(yīng)生成HNO3，HNO3與氨水反應(yīng)得到硝酸銨。 【答案】　(1)a　b (2)干燥氣體　控制氫氣和氮氣的流速 (3)不會　因為混合氣體中含有大量難溶于水的氮氣、氫氣兩種氣體 (4)氨的催化氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)　有紅棕色氣體產(chǎn)生 (5)4NH3＋5O24NO＋6H2O (6)NH　NO 【提煉】　本題主要考查氨的制取和氨的催化氧化，以及在催化氧化過程中可能發(fā)生的反應(yīng)。常見的氣體發(fā)生裝置有： 1．加熱固體制備氣體裝置 2．固液或液液常溫反應(yīng)制備氣體裝置 3．固液或液液加熱制備氣體的裝置