
【情境·思考】 制冷劑為液態(tài),在一定的溫度下又可以變?yōu)闅鈶B(tài),即能夠在制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)并從被冷卻物體中吸取熱量而汽化,然后在冷凝器內(nèi)將熱量傳遞給周圍介質(zhì)(水或空氣)而變?yōu)橐后w的媒介物。制冷劑的種類很多,空調(diào)常用的制冷劑有氨、氟利昂等。氨是目前使用最為廣泛的一種中壓中溫制冷劑。
氨作為制冷劑,是利用了它的什么性質(zhì)?試分析它有什么缺點?提示:氨氣易液化變?yōu)橐后w,且液氨變?yōu)闅怏w時會吸收大量的熱。缺點是有刺激性氣味、有毒、可以燃燒和爆炸。
2.化學(xué)性質(zhì)(1)實驗探究:
【微思考】若將NH3換為NO2,能否形成噴泉?若能形成,則實驗后液體能否充滿燒瓶? 提示:能形成噴泉,但不能充滿燒瓶。NO2易溶于水并與水發(fā)生反應(yīng):3NO2+H2O====2HNO3+NO,有NO氣體產(chǎn)生,故用NO2與H2O做噴泉實驗時,液體只能充滿燒瓶容積的2/3。
氨的催化氧化是工業(yè)_______的基礎(chǔ)。
【情境·思考】管道工人用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣,如果管道某處漏氣,會產(chǎn)生白煙,原理是什么?(已知2NH3+3Cl2====N2+6HCl)氨氣遇濃硫酸也會產(chǎn)生白煙嗎?
提示:若氯氣管道漏氣,發(fā)生反應(yīng):2NH3+3Cl2====N2+6HCl、NH3+HCl====NH4Cl,產(chǎn)生的白煙是固體NH4Cl;不揮發(fā)性酸,如H2SO4、H3PO4不能形成蒸氣,遇氨氣不會產(chǎn)生白煙。
二、銨鹽1.用途與物理性質(zhì)(1)用途:農(nóng)業(yè)上常用作化肥,如硫酸銨、碳酸氫銨、硝酸銨等。(2)物理性質(zhì):
2.化學(xué)性質(zhì)(1)銨鹽的化學(xué)性質(zhì)
【易錯提醒】并不是所有的銨鹽受熱分解都產(chǎn)生氨氣,如硝酸銨。
試管中有氣泡產(chǎn)生,試紙變藍(lán)
銨鹽與強堿反應(yīng)生成氨氣
+OH- NH3↑+H2O
【情境·思考】有一位農(nóng)民伯伯看到自己買的一袋碳酸氫銨化肥受潮了,就放在太陽下面曬,下午取的時候發(fā)現(xiàn)少了許多。請解釋相關(guān)原因?
提示:在太陽光的照射下,碳酸氫銨受熱分解生成NH3、CO2、水蒸氣,故固體減少。
【巧判斷】(1)向某溶液中加入稀NaOH溶液,濕潤的紅色石蕊試紙不變藍(lán),則原溶液中一定無 。( )提示:×。某溶液中加入稀NaOH溶液,即使生成NH3·H2O,沒有加熱,也不會放出氨氣。
(2)NH4Cl受熱分解,所以可用加熱的方法分離NH4Cl和NaCl。( )提示:√。NH4Cl受熱分解生成NH3和HCl脫離固體,到達(dá)溫度低的部位兩者再反應(yīng)生成NH4Cl,達(dá)到分離NH4Cl和NaCl的目的。
(3)氨氣的制備實驗中可以采用堿石灰干燥氨氣。( )提示:√。氨氣溶于水溶液顯堿性,不與堿石灰反應(yīng),故可用堿石灰干燥氨氣。
知識點一 噴泉實驗【重點釋疑】 1.原理和裝置(1)氨氣噴泉實驗
(2)實驗成功的關(guān)鍵——“三要”①裝置氣密性——要好。②燒瓶和氣體——要干。③燒瓶內(nèi)的氨氣——要滿。
3.常見產(chǎn)生噴泉實驗的組合
【思考·討論】噴泉,指由地下噴射出地面的泉水,是一種將水或其他液體經(jīng)過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體。某同學(xué)組裝了一套噴泉實驗裝置(如圖所示)。
(1)如何操作才能引發(fā)該噴泉實驗?提示:打開止水夾,用手(或熱毛巾等)焐熱燒瓶,氨氣受熱膨脹,使氨氣通過導(dǎo)管與水接觸,即產(chǎn)生噴泉。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”燒瓶,使水進入燒瓶,燒瓶內(nèi)氨氣溶于水)
(2)某同學(xué)做課本中噴泉實驗時,打開止水夾后將膠頭滴管內(nèi)的水?dāng)D入燒瓶內(nèi),可并未產(chǎn)生噴泉,試分析實驗失誤可能的原因是什么? 提示:①裝置氣密性不好;②收集的NH3純度較低;③燒瓶不干燥等。
【案例示范】【典例】(2019·岳陽高一檢測)物質(zhì)A是一種白色晶體,它與濃NaOH溶液共熱,放出無色氣體B,用圓底燒瓶收集干燥的氣體B。按如圖所示裝置儀器,打開止水夾,擠壓膠頭滴管的膠頭時,可以得到藍(lán)色噴泉。向放出氣體B的溶液中加入稀硝酸酸化,再加入硝酸銀溶液,產(chǎn)生白色沉淀。
(1)A的化學(xué)式是____________。?(2)可用于除去B中水分的干燥劑是________。收集氣體B的方法是_____________。?(3)溶液顯藍(lán)色的原因是____________(用化學(xué)用語表示)。?(4)取實驗后燒瓶中的溶液加熱,觀察到的現(xiàn)象是_____________________。?
【解題指南】解答本題需注意以下三點:(1)常見氣體的溶解性及其水溶液的酸堿性。(2)形成噴泉的原理及引發(fā)噴泉的操作。(3)掌握氨水的堿性和不穩(wěn)定性。
【解析】(1)由溶液變藍(lán)可知溶液顯堿性,B為NH3,由白色沉淀可知A中含有Cl-,所以A為NH4Cl。(2)NH3為堿性氣體,只能用堿石灰或生石灰、KOH固體等不與氨氣反應(yīng)的干燥劑干燥。氨氣的密度比空氣小,應(yīng)用向下排空氣法收集。(3)氨水中NH3·H2O電離得到 、OH-故溶液顯堿性。(4)氨水不穩(wěn)定,在加熱條件下NH3·H2O分解生成氨氣和水,堿性逐漸減弱,溶液由藍(lán)色又變?yōu)樽仙?br/>答案:(1)NH4Cl(2)堿石灰(或答生石灰、KOH固體等任一種不與氨氣反應(yīng)的干燥劑) 向下排空氣法(3)NH3·H2O +OH-(4)有刺激性氣味氣體產(chǎn)生,溶液由藍(lán)色又變?yōu)樽仙?br/> 【母題追問】(1)如何檢驗生成氣體B的成分?提示:將濕潤的紅色石蕊試紙粘在玻璃棒的一端,靠近盛有氣體B的燒瓶,若試紙變藍(lán),則B為氨氣。(2)若燒瓶中氣體B換為HCl,將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?提示:擠壓膠頭滴管的膠頭時,可以得到紅色噴泉。
【遷移·應(yīng)用】1.(2019·石家莊高一檢測) 如圖的裝置中,干燥燒瓶中盛有某種氣體,燒杯和滴管內(nèi)盛放某種溶液。擠壓膠頭滴管的膠頭,下列與實驗事實不相符的是( )
A.Cl2(飽和食鹽水) 無色噴泉B.NH3(H2O含石蕊) 藍(lán)色噴泉C.HCl(H2O含石蕊) 紅色噴泉D.CO2(NaOH溶液) 無色噴泉
【解析】選A。Cl2在飽和食鹽水中的溶解度很小,無法形成噴泉,A不正確;NH3、HCl極易溶于水,而使燒瓶內(nèi)壓強減小,從而形成噴泉;CO2與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)也會使燒瓶內(nèi)壓強減小形成噴泉。
2.噴泉是一種常見的現(xiàn)象,其產(chǎn)生的原因是存在壓強差。世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號
(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H2OD.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________上部燒瓶內(nèi)氣體壓強;圖Ⅱ是________下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強(填“增大”或“減小”)。?
(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________。?
【解析】(1)極易溶于水或氣體與溶液易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)可形成圖Ⅰ中噴泉,A、C利用氣體的溶解性形成噴泉,B中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成噴泉,而D中NO不溶于水,不能形成噴泉;(2)圖Ⅰ和圖Ⅱ兩套裝置,均產(chǎn)生壓強差,形成噴泉,圖Ⅰ是減小上部燒瓶內(nèi)氣體壓強,而圖Ⅱ是增大下部錐形瓶內(nèi)氣體壓強;
(3)①如果關(guān)閉活塞c,打開活塞a、b,再擠壓膠頭滴管,有氨氣的瓶內(nèi)氣壓減小,HCl與氨氣結(jié)合生成氯化銨,則觀察到HCl氣體進入盛有NH3的燒瓶,產(chǎn)生大量的白煙;②在①操作的基礎(chǔ)上,打開活塞c,瓶內(nèi)氣體減少,外壓大于內(nèi)壓,形成噴泉,則現(xiàn)象為①②兩燒瓶同時產(chǎn)生噴泉。
答案:(1)D(2)減小 增大(3)①HCl氣體進入盛有NH3的集氣瓶,產(chǎn)生大量的白煙②兩燒瓶同時產(chǎn)生噴泉
【補償訓(xùn)練】 1.“氨的噴泉實驗”體現(xiàn)了氨的哪些性質(zhì)( )①還原性 ②極易溶于水?、塾袎A性物質(zhì)生成 ④氧化性?、莅币滓夯疉.①③⑤ B.②③ C.②③④ D.①②④
【解析】選B?!鞍钡膰娙獙嶒灐碑a(chǎn)生的原因即氨氣極易溶于水,酚酞溶液變紅(或石蕊溶液變藍(lán))說明溶液顯堿性;元素的化合價未變,故不體現(xiàn)還原性和氧化性;氨沒有發(fā)生凝聚狀態(tài)的變化,不體現(xiàn)其易液化的性質(zhì),故選B。
2.已知NH3和HCl都能用來做噴泉實驗。若在同溫同壓下用兩個相同容積的燒瓶各收集滿NH3和HCl氣體,用如圖所示裝置進行噴泉實驗,則實驗停止后,下列對兩個燒瓶內(nèi)溶液的分析正確的是(不考慮溶質(zhì)的擴散)( )
A.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同B.溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同,溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度不同C.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都不同D.溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度和溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)都相同
【解析】選A。同溫同壓下,體積相同的NH3和HCl的物質(zhì)的量相等,質(zhì)量不等,最終液體將充滿燒瓶,即溶液的體積相等,故燒瓶內(nèi)溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度相同,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同。
知識點二 氨氣的實驗室制法和 的檢驗【重點釋疑】1.氨氣的實驗室制法(1)反應(yīng)原理:2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O
(3)氨氣制備實驗各部分裝置的選擇:
3. 的檢驗方法(1)原理:
【易錯提醒】(1)收集裝置和反應(yīng)裝置的試管和導(dǎo)管必須是干燥的。(2)發(fā)生裝置的試管口略向下傾斜。(3)由于氨氣的密度比空氣小,因此收集氨氣時,導(dǎo)管口應(yīng)插入試管的底部。
(4)棉花團上蘸有稀硫酸,既防止空氣對流又防止氨氣逸出污染空氣。(5)干燥NH3不能用P2O5、濃硫酸等酸性干燥劑,也不能用CaCl2干燥,原因是CaCl2與NH3反應(yīng)生成CaCl2·8NH3。
【思考·討論】 (1)實驗室制取氨氣時,堿不選用NaOH、KOH,其原因是什么? 提示:消石灰不能用NaOH、KOH代替,原因是NaOH、KOH具有吸濕性,易結(jié)塊,不利于產(chǎn)生氨氣,在加熱條件下還會腐蝕試管。
(2)某同學(xué)根據(jù)銨鹽受熱分解的性質(zhì),認(rèn)為可以采用加熱NH4Cl來制備氨氣,你怎么看?提示:不行。NH4Cl分解得到NH3和HCl,兩種氣體在試管口遇冷反應(yīng)又生成NH4Cl,得不到氨氣。
【案例示范】 【典例】某學(xué)習(xí)興趣小組探究氨氣的制取實驗:(1)甲同學(xué)擬用下列實驗方法制備氨氣,其中合理的是____。?
A.將氯化銨固體加熱分解B.將濃氨水滴入氫氧化鈉固體中C.將氫氧化鈉固體加入濃氨水中D.將氯化銨稀溶液滴入氫氧化鈉固體中
(2)根據(jù)上述正確的原理,該同學(xué)欲用下列常見的實驗室制氣體裝置制取氨氣,適宜的裝置是________。?
(3)氣體的性質(zhì)是氣體收集方法選擇的主要依據(jù),下列性質(zhì)與收集方法無關(guān)的是________________。?①密度?、陬伾、廴芙庑浴、軣岱€(wěn)定性?、菖c氧氣反應(yīng)
(4)下圖是甲同學(xué)設(shè)計收集氨氣的幾種裝置,其中可行的是_____________,集氣的原理是____________。?
【思維建?!拷獯鹩嘘P(guān)氣體制備問題的思維流程如下:
【解析】(1)加熱氯化銨產(chǎn)生氯化氫和氨氣,遇冷又轉(zhuǎn)化為氯化銨固體,不能制取氨氣;用濃氨水與氫氧化鈉固體混合制氨氣時,將氨水滴入氫氧化鈉固體中更方便操作,而且節(jié)約氨水的用量;氨氣極易溶于水,若用稀溶液制取,產(chǎn)量較少。
(2)由所給試劑看,不需要加熱條件。(3)收集氣體可采用排空氣法(密度與空氣有較大差別、氣體不能被O2氧化等),也可采用排水法(不易溶于水),與其他性質(zhì)無關(guān)。答案:(1)B (2)C (3)②④(4)d 利用氨氣密度小于空氣,采用短管進氨氣, 長管出空氣,即可收集氨氣
【母題追問】(1)干燥氨氣時可以使用什么裝置?提示:干燥氨氣時使用固體干燥劑,如堿石灰、氫氧化鈉固體等,故儀器為干燥管或U形管。
(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:
【遷移·應(yīng)用】1.(2019·珠海高一檢測)關(guān)于實驗室制取氨氣的說法中正確的是( )A.雖然氨水受熱分解可產(chǎn)生氨氣,在實驗室也不能用加熱濃氨水的方法制得氨氣B.通常可選擇濃硫酸為干燥劑,除去氨氣中的水蒸氣
C.既可用向下排空氣法收集NH3,又可用排水法收集NH3D.用堿石灰代替消石灰與NH4Cl固體加熱制取NH3,可使反應(yīng)速率加快
【解析】選D。實驗室可用加熱濃氨水的方法制得氨氣,A錯誤;氨氣與濃硫酸反應(yīng),故不能用濃硫酸干燥氨氣,B錯誤;氨氣極易溶于水,故不能用排水法收集NH3,C錯誤。
2.(2019·菏澤高一檢測)實驗室常見的幾種氣體發(fā)生裝置如圖A、B、C所示:世紀(jì)金榜導(dǎo)學(xué)號
(1)實驗室用B裝置制取氨氣,通常使用的藥品是________。?(2)某研究性學(xué)習(xí)小組對實驗室制取NH3進行了如下設(shè)計:①甲同學(xué)擬用濃氨水和固體NaOH制取NH3,并用圖C裝置作為NH3的發(fā)生裝置。固體NaOH的作用為????__。?
②乙同學(xué)建議,將實驗室制取氨氣裝置B的收集裝置由大試管改為集氣瓶且瓶口向上來收集氨氣,并確定不污染環(huán)境,請根據(jù)其設(shè)想回答:若用排空氣法收集NH3,請在圖D的方框內(nèi)畫出其氣體收集裝置和尾氣吸收裝置,標(biāo)出所用的試劑(自選)名稱。若用排液取氣法收集NH3,可選用的試劑是________(填序號)。?A.H2O B.濃硫酸 C.CCl4 D.飽和食鹽水
【解析】(1)利用裝置B的特點,需要加熱來制取氨氣,則可選用NH4Cl和Ca(OH)2固體;(2)①加入NaOH使?jié)獍彼衏(OH-)增大,促進NH3逸出,且NaOH固體溶解放熱,降低NH3的溶解度,NH3逸出;②氨氣的密度比空氣小,所以應(yīng)該用向下排空氣法收集,故瓶口向上來收集時應(yīng)短進長出,還應(yīng)注意尾氣吸收,氨氣易溶于水、濃硫酸、飽和食鹽水,故用排液法收集氨氣只能選擇CCl4。
答案:(1)NH4Cl和Ca(OH)2固體 (2)①加入NaOH使?jié)獍彼衏(OH-)增大,促進NH3逸出,NaOH固體溶解放熱,使NH3的溶解度降低,NH3逸出② C
【補償訓(xùn)練】 1.下列制備氨水的實驗裝置中最合理的是( )
【解析】選B。制備氨水不需要干燥氨氣,A、C選項錯誤;D選項,不能防止倒吸,錯誤。
2.實驗室制取少量干燥的氨氣涉及下列裝置,其中正確的是( )
A.①是氨氣發(fā)生裝置B.③是氨氣發(fā)生裝置C.②是氨氣吸收裝置D.④是氨氣收集、檢驗裝置
【解析】選B。本題通過NH3的制取實驗,意在考查學(xué)生實驗分析、實驗評價能力。①裝置在管口處又生成NH4Cl,無法制得NH3,A項錯誤;選用裝置③,使用濃氨水與CaO或NaOH作用,可制取NH3,B項正確;②作為NH3的吸收裝置,漏斗插入水中,不能防止倒吸,C項錯誤;利用④收集NH3時,收集氣體不純,D項錯誤。
【素養(yǎng)提升】 氮肥,是指以氮為主要成分,施于土壤可提供植物氮元素的肥料。氮肥是世界化肥生產(chǎn)和使用量最大的肥料品種;適宜的氮肥用量對于提高作物產(chǎn)量、改善農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量有重要作用。氮肥按含氮基團可分為銨態(tài)氮肥、硝態(tài)氮肥、硝銨態(tài)氮肥、氰氨態(tài)氮肥等。
(1)農(nóng)用氨水的濃度一般控制在含氮量15%~18%的范圍內(nèi)。氨水的施用原則是“一不離土,二不離水”。不離土就是要深施覆土;不離水就是加水稀釋以降低濃度、減少揮發(fā),或結(jié)合灌溉施用。農(nóng)用氨水的使用體現(xiàn)了氨水的哪些性質(zhì)?
(2)硫酸銨、氯化銨、碳酸氫銨是常見的銨態(tài)氮肥。碳酸氫銨簡稱碳銨。它由氨水吸收二氧化碳制成,產(chǎn)品是白色細(xì)粒結(jié)晶,含氮17%左右,有強烈氨臭味。使用碳酸氫銨時一定要避免太陽光照射,避免高溫。其中的原理是什么?寫出制備碳酸氫銨的化學(xué)方程式。
(3)化學(xué)氮肥生產(chǎn)的主要原料是合成氨,生產(chǎn)合成氨的哈伯法在德國首先實現(xiàn)工業(yè)化,成為氮肥工業(yè)的基礎(chǔ),反應(yīng)的化學(xué)方程式是什么?實驗室制備氨氣的原理是什么?
【解析】(1)氨水易揮發(fā),濃度越大揮發(fā)性越強;深施覆土、加水稀釋以降低濃度都是為了減少揮發(fā)。(2)碳酸氫銨受熱易分解,故一定要避免太陽光照射,避免高溫。(3)考查對反應(yīng)方程式的識記。
答案:(1)氨水的易揮發(fā)性 (2)避免碳酸氫銨分解NH3·H2O+CO2====NH4HCO3(3)N2+3H2 2NH32NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O
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