2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点21氨气和铵盐学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点21氨气和铵盐学案

考点21　氨气和铵盐 知识条目 加试要求 ‎1.氨的性质与用途 b ‎2.工业合成氨 b ‎3.铵盐的性质与用途 b ‎4.氮肥的性质与科学使用 a 一、氨气 ‎1．NH3的分子结构和物理性质 ‎(1)分子结构 ‎ (2)物理性质 颜色：无色；气味：刺激性气味；密度：比空气小；溶解性：极易溶于水，1体积水可溶解700体积NH3；易液化，常用作制冷剂。‎ 喷泉实验原理：‎ 喷泉实验装置如图所示。实验操作是打开橡皮管上的夹子，挤压滴管的胶头，则烧杯中的水由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉。‎ ‎①喷泉实验的原理 因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。‎ ‎②能形成喷泉的条件 从原理上讲，气体要易溶于水或易与水反应，以形成足够大的压强差；从实验条件上讲，烧瓶内气体要充满，气体和仪器均要干燥，装置的气密性要好。‎ ‎③中学化学中常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如下表：‎ 气体 HCl NH3‎ CO2、SO2、Cl2、H2S NO2＋O2‎ 吸收剂 水或NaOH溶液 水或盐酸 浓NaOH溶液 水 ‎2.NH3的化学性质 ‎(1)与H2O反应：氨气溶于水形成的水溶液称为氨水，大部分与水结合成NH3·H2O，部分电离显碱性，化学方程式为NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－。‎ ‎(2)与酸反应：与HCl、H2SO4、HNO3反应的化学方程式分别为NH3＋HCl===NH4Cl(冒白烟)；2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4；NH3＋HNO3===NH4NO3。‎ ‎(3)与氧气反应：化学方程式为4NH3＋5O24NO＋6H2O，说明NH3具有还原性。‎ ‎3．NH3的工业生产 德国化学家哈伯首次利用空气中的氮气合成了氨，反应方程式为N2＋3H22NH3。‎ ‎4．NH3的实验室制备 ‎(1)铵盐与碱反应 ―→2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O ―→固体＋固体气体(与用KClO3和MnO2或KMnO4制O2的装置相同)‎ ―→用碱石灰干燥 ―→向下排空气法 ―→ ―→处理时，可在试管口塞一团用稀硫酸浸湿的棉花球，用于吸收NH3，防止NH3逸出，污染大气 ‎(2)加热浓氨水 ‎①反应原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O。‎ ‎②装置。‎ ‎(3)浓氨水中加固态碱性物质：‎ ‎①反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石灰等)，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解。‎ ‎②装置 二、铵盐 ‎1．物理性质 铵盐是由铵根离子和酸根离子构成的化合物，铵盐都易溶于水，呈白色或无色晶体。‎ ‎2．化学性质 ‎(1)不稳定，受热易分解：如NH4Cl、NH4HCO3受热分解，化学方程式分别为NH4ClNH3↑＋HCl↑；NH4HCO3NH3↑＋H2O＋CO2↑。‎ ‎(2)与碱反应：如NH4Cl与Ca(OH)2反应产生NH3，化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。‎ ‎(3)NH的检验 未知液呈碱性湿润红色石蕊试纸变蓝色，则证明含NH。‎ ‎3．常见氮肥 名称 硫酸铵 碳酸氢铵 氯化铵 硝酸铵 化学式 ‎(NH4)2SO4‎ NH4HCO3‎ NH4Cl NH4NO3‎ 俗名 硫铵 碳铵 氯铵 硝铵 ‎【例1】　某校化学小组学生利用如图装置进行“氨的催化氧化及检验产物”实验(图中夹持装置已略去)。下列推断合理的是(　　)‎ A．C需要持续加热 B．D的作用是干燥气体 C．B是无用装置 D．仅用该套装置和药品无法达到检验产物的目的 ‎【解析】　氨气的催化氧化为放热反应，放出的热量能够维持反应继续进行，铂丝不需要持续加热；装置B的作用为干燥氨气，装置D的作用不是用来干燥气体，而是通过浓硫酸质量的变化检验水的生成，但装置D中的浓硫酸除了能够吸收水外，还能吸收未参加反应的氨气，不能通过D装置增重得出反应生成水的结论；一氧化氮为无色，而一氧化氮容易被氧化为红棕色的二氧化氮，所以也不能通过颜色断定氨气的催化氧化生成的氮氧化物。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　本题主要考查：NH3‎ 的催化氧化及产物的检验，若不仔细分析每个装置的作用，很容易错选。‎ ‎【例2】　下列装置不能达到实验目的的是(　　)‎ ‎【解析】　A项收集NH3装置中无棉花，故不能达到实验目的；B项NH3通入CCl4中，NH3不溶于CCl4，不会产生倒吸，逸出的NH3又可被稀H2SO4吸收；C项向长颈漏斗中加一定量的水，没过长颈漏斗的下端，关闭止水夹，再加一定量的水，液面停止在某一高度不下降，可说明气密性良好，反之，气密性不好；D项，收集比空气轻的气体应短进长出，所以氨气可以用图中装置收集。‎ ‎【答案】　A ‎【提炼】　本题主要考查：‎ ‎1．氨气的制取、收集和尾气吸收，相关分析见【知识整理归纳】。其中常见的防倒吸装置有：‎ ‎2．装置气密性检查的方法：‎ 检查装置气密性的基本思路是使装置内外压强不等，观察气泡或液面变化。‎ ‎(1)微热法：如图a。用酒精灯微热或用手捂热容器，导管口产生气泡，停止加热或松开手后导管内形成一段稳定水柱，证明装置不漏气。‎ ‎(2)液差法：如图b、c。连接好仪器，b中夹紧弹簧夹，从长颈漏斗中注入适量水，使b中长颈漏斗中的液面高于锥形瓶中的液面，静置，若液面位置保持不变，证明装置不漏气。c中，从乙管加入适量水，使乙管液面高于甲管液面，静置，若液面位置保持不变，证明装置不漏气。‎ ‎(3)滴液法：如图d。向分液漏斗中注入适量水，关闭弹簧夹，打开分液漏斗活塞，如果滴入少量水后很快停止流下，则装置气密性良好。‎ ‎(4)抽气(吹气)法，如图e、f。e中关闭分液漏斗的活塞，轻轻向外拉动或向里推动注射器的活塞，一段时间后，活塞能回到原来的位置，表明装置的气密性良好。f中打开弹簧夹，向导管口吹气，如果长颈漏斗中的液面上升，且停止吹气后，夹上弹簧夹，长颈漏斗液面保持稳定，则表明装置的气密性良好。(液差法的拓展)‎ ‎【例3】　喷泉是一种常见的自然现象，其产生原因是存在压强差。‎ ‎(1)图甲中，为化学教学中所用的喷泉实验装置。在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中盛有液体。‎ ‎①下列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　E．NO2和H2O ‎②用A组合做喷泉实验时，若烧瓶中充满HCl气体，则在标准状况下，做完实验后烧瓶中c(HCl)＝____________mol·L－1(设溶质不扩散)；‎ ‎③若用E组合做喷泉实验时，则标准状况下，做完实验后烧瓶中溶质的物质的量浓度是________mol·L－1。‎ ‎(2)某学生积极思考产生喷泉的其他办法，并设计了如图乙所示的装置。‎ ‎①在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是(　　)‎ A．Cu与稀盐酸 B．NaHCO3与NaOH溶液 C．CaCO3与稀硫酸 D．NH4HCO3与稀盐酸 这种方法产生喷泉的原理是________________________________________________________________________。‎ ‎②在图乙锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入水后，再加入足量的下列物质，结果也产生喷泉。水槽中加入的物质可以是(　　)‎ A．浓硫酸 B．食盐 C．硝酸钾 D．硫酸铜 这种方法产生喷泉的原理是________________________________________________________________________。‎ ‎③比较图甲和图乙两套装置，从产生喷泉的原理来分析，图甲________上部烧瓶内气体压强；图乙________下部锥形瓶内气体压强。(填“增大”或“减小”)‎ ‎(3)城市中常见的人造喷泉及火山爆发的原理与上述________(填“图甲”或“图乙”)装置的原理相似。‎ ‎【解析】　图甲装置形成“喷泉”是因为烧瓶内气体极易溶解于烧杯和滴管中的液体，使烧瓶内的压强突然减小而产生压强差形成“喷泉”。图乙装置恰恰相反，下部锥形瓶中的物质相互反应产生气体，使锥形瓶内气体压强增大而产生压强差，将液体从下瓶中压入上瓶形成“喷泉”。‎ ‎【答案】　(1)①B　②1/22.4　③1/22.4　(2)①D　锥形瓶中发生反应：NH4HCO3＋HCl===NH4Cl＋CO2↑＋H2O，随着CO2气体的产生，锥形瓶中的压强增大而产生“喷泉”　②A　浓H2SO4溶于水时，放出大量的热，温度升高使锥形瓶中的酒精挥发加快，瓶内压强增大，从而形成“喷泉”　③减小　增大　(3)图乙 ‎【提炼】　本题考查的就是形成喷泉的原理。通过本题可以让学生的思维进一步提升。如：‎ ‎(一)总结喷泉形成的原理：容器内外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，液体迅速流动，通过带有尖嘴的导管喷出来，即形成喷泉。‎ ‎(二)如何使容器内外产生压强差？‎ ‎(1)减小容器内压强(如甲图)‎ ‎①容器内气体极易溶于水；‎ ‎②容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收。‎ 当外部的水或溶液接触容器内气体时，由于气体大量溶解或与溶液中的溶质发生化学反应而被吸收，从而使容器内气压迅速降低，在外界大气压作用下，外部液体迅速进入容器，通过尖嘴导管喷出，形成喷泉。‎ ‎(2)增大容器内压强(如乙图)‎ 容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或由于发生化学反应，容器内产生大量气体。使容器内压强迅速增大，促使容器内液体迅速向外流动，也能形成喷泉。例如喷雾器、人造喷泉等均是利用了此原理。‎ ‎【例4】　实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下：‎ 已知实验室可用饱和亚硝酸钠(NaNO2)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。‎ ‎(1)从上图中选择制取气体的合适装置：氮气________、氢气________。‎ ‎(2)氮气和氢气通过甲装置，甲装置的作用除了将气体混合外，还可以____________、____________。‎ ‎(3)氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨，________(“会”或“不会”)发生倒吸，原因是________________________________________________________________________。‎ ‎(4)用乙装置吸收一段时间氨后，再通入空气，同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内，能使铂丝保持红热的原因是________________________________________________________________________，‎ 锥形瓶中还可观察到的现象是________________________________________________________________________。‎ ‎(5)写出乙装置中氨催化氧化的化学方程式：________________________________________________________________________。‎ ‎(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H＋、OH－、________、________(填离子符号)。‎ ‎【解析】　本题主要考查NH3的实验室制法、仪器的选择以及实验安全性问题，同时也考查具体处理实际问题的能力。‎ ‎(1)由题意知，制取N2应选固(液)＋液加热装置a，制取氢气选简易启普发生装置。‎ ‎(2)甲装置中的浓H2SO4可用于干燥气体，另外还可通过观察两导管口气泡的快慢，调节N2和H2的流速。‎ ‎(3)因NH3的合成反应为可逆反应，不可能进行到底，故从合成器中出来的气体中含有大量的N2和H2，不可能发生倒吸。‎ ‎(4)氨的催化氧化反应为放热反应，故可观察到铂丝保持红热，氧化生成的NO与O2反应又生成NO2，故可观察到有红棕色气体产生，生成的NO2与水反应生成HNO3，HNO3与氨水反应得到硝酸铵。‎ ‎【答案】　(1)a　b ‎(2)干燥气体　控制氢气和氮气的流速 ‎(3)不会　因为混合气体中含有大量难溶于水的氮气、氢气两种气体 ‎(4)氨的催化氧化反应是一个放热反应　有红棕色气体产生 ‎(5)4NH3＋5O24NO＋6H2O ‎(6)NH　NO ‎【提炼】　本题主要考查氨的制取和氨的催化氧化，以及在催化氧化过程中可能发生的反应。常见的气体发生装置有：‎ ‎1．加热固体制备气体装置 ‎2．固液或液液常温反应制备气体装置 ‎3．固液或液液加热制备气体的装置