2024高中化學(xué)第3章自然界中的元素第2節(jié)氮的循環(huán)第2課時氨與銨態(tài)氮肥教案魯科版必修1

PAGE9-第2課時氨與銨態(tài)氮肥[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.能依據(jù)物質(zhì)類別和元素化合價列舉、描述、辨識NH3、銨鹽的物理、化學(xué)性質(zhì)及其試驗現(xiàn)象，能用化學(xué)方程式、離子方程式正確表示NH3、銨鹽的主要化學(xué)性質(zhì)。2.能利用NH3、銨鹽的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系設(shè)計制備、分別、檢驗等簡潔試驗的方案。3.能依據(jù)氨、銨鹽的性質(zhì)，分析科學(xué)試驗、生產(chǎn)、生活以及環(huán)境中的某些常見問題，說明妥當(dāng)保存合理運用氨、銨鹽的常見方法。4.能分別說明氨、銨鹽的應(yīng)用對社會發(fā)展的價值和對環(huán)境的影響。1.氨氣(1)物理性質(zhì)(2)化學(xué)性質(zhì)(3)氨水的性質(zhì)(4)氨的用途①氨是氮肥工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)及制造eq\o(□,\s\up4(13))硝酸、銨鹽和純堿的原料。②液氨汽化時汲取大量的熱，可用作eq\o(□,\s\up4(14))制冷劑。2．銨鹽eq\o(□,\s\up4(15))銨根離子和酸根離子構(gòu)成的化合物。(1)物理通性：都是無色或白色晶體，eq\o(□,\s\up4(16))易溶于水。(2)化學(xué)性質(zhì)①不穩(wěn)定性：a．NH4Cl受熱分解：eq\o(□,\s\up4(17))NH4Cleq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋HCl↑。b．NH4HCO3受熱分解：eq\o(□,\s\up4(18))NH4HCO3eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O＋CO2↑。②與堿的反應(yīng)：a．固體反應(yīng)：NH4Cl與Ca(OH)2反應(yīng)的化學(xué)方程式為eq\o(□,\s\up4(19))2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=,\s\up17(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。b．溶液中銨鹽與強堿反應(yīng)的離子方程式(加熱)：eq\o(□,\s\up4(20))NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O。c．稀溶液中銨鹽與強堿反應(yīng)的離子方程式(不加熱)：eq\o(□,\s\up4(21))NHeq\o\al(＋,4)＋OH－=NH3·H2O。3．氨氣的試驗室制法一、氨的性質(zhì)及應(yīng)用[溝通研討]1．通常狀況下，1升水可溶解700升氨氣(已知通常狀況下的Vm＝25L·mol－1)，得氨水的密度ρ＝0.9g·mL－1：(1)試求所得氨水的體積為多少？(2)由(1)的數(shù)據(jù)說明工業(yè)上保存氨氣的一種方法，并說明緣由。(3)教材上噴泉試驗的原理是什么？提示：(1)V＝eq\f(m溶劑＋m溶質(zhì),ρ)＝eq\f(1000g＋\f(700L,25L·mol－1)×17g·mol－1,0.9g·mL－1)＝1640mL＝1.64L。(2)把700L氨氣溶解在1L水中得氨水的體積為1.64L，便于貯存和運輸，須要氨氣時只需加熱、干燥即可。(3)燒瓶中的氨氣極易溶于膠頭滴管中的水，使得燒瓶中的壓強遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大氣壓，燒杯中的水就在大氣壓作用下進(jìn)入燒瓶形成噴泉。2．分析氨分子中氮元素的化合價可知氨分子可作什么劑？提示：氨分子中氮元素處于最低價態(tài)，因此可作還原劑。[點撥提升]1．氨氣與H2O的反應(yīng)可表示為：NH3＋H2ONH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－，所以氨水的主要成分有：H2O、NH3·H2O、NH3、NHeq\o\al(＋,4)和OH－，故可用潮濕的紅色石蕊試紙檢驗氨氣。2．氨氣能與HCl反應(yīng)生成NH4Cl，故試驗室可用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近氨氣(產(chǎn)生大量白煙)來檢驗氨氣；NH3與H2SO4反應(yīng)生成(NH4)2SO4，試驗室用硫酸來汲取尾氣中的氨氣；NH3還能與H2O和CO2反應(yīng)生成(NH4)2CO3或NH4HCO3，工業(yè)上利用此反應(yīng)制碳酸銨或碳酸氫銨，也利用該反應(yīng)制純堿。3．氨氣能與O2、Cl2、NO(或NO2)反應(yīng)顯還原性(1)工業(yè)上利用反應(yīng)：4NH3＋5O2eq\o(=,\s\up17(催化劑),\s\do15(高溫))4NO＋6H2O來制HNO3(反應(yīng)原理之一)。(2)工業(yè)上利用反應(yīng)：8NH3＋3Cl2=6NH4Cl＋N2，用濃氨水檢驗氯氣管道是否泄漏(泄漏時產(chǎn)生白煙——NH4Cl)。(3)在催化劑作用下NH3與NO(NO2)反應(yīng)生成N2和H2O，可利用此反應(yīng)除去尾氣中的氮的氧化物。學(xué)問拓展噴泉試驗的原理、裝置及形成(1)噴泉試驗原理由于產(chǎn)生壓強差而形成噴泉——氣體快速溶于水或某種溶液中，容器內(nèi)壓強小于容器外壓強，從而產(chǎn)生噴泉現(xiàn)象，依據(jù)這一原理，只要能夠造成容器內(nèi)氣體大量溶于液體，就可形成噴泉。(2)常見的可以形成噴泉的氣體(3)常見裝置圖①圖甲裝置形成“噴泉”可先打開止水夾，然后擠壓膠頭滴管，讓滴管中的液體噴到燒瓶中，由于燒瓶內(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”。②圖乙裝置形成“噴泉”可采納使燒瓶受熱，瓶內(nèi)氣體受熱膨脹，打開止水夾，氣體與液體接觸而溶解，使燒瓶內(nèi)壓強減小形成壓強差而形成“噴泉”。[練習(xí)與活動]1．下列有關(guān)氨的說法錯誤的是()A．氨是有刺激性氣味的無色氣體B．氨水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，其密度越小C．氨氣極易溶于水，收集氨氣可用向上排空氣法D．NH3中N為氮元素的最低價，故NH3具有還原性答案C解析依據(jù)氨的物理性質(zhì)，A項正確；氨水的ρ<1g·cm－3，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，密度越小，B項正確；氨的密度小于空氣的，故用向下排空氣法收集，C項錯誤；NH3中N的化合價為－3(最低價)，故NH3具有還原性，D項正確。2．在如圖所示的裝置中，燒瓶中充溢干燥的氣體a，將滴管內(nèi)的液體b擠入燒瓶內(nèi)，輕輕振蕩燒瓶，并打開彈簧夾f，燒杯中的液體b最終幾乎充溢燒瓶。則a和b分別是()答案D解析A項中NO2與水反應(yīng)可以形成噴泉，但由于NO2與水反應(yīng)還可以產(chǎn)生NO，故最終有eq\f(1,3)的體積不會充溢水，A項錯誤；Cl2在飽和食鹽水中的溶解度很小，故不會形成噴泉，C項錯誤；D項中的氣體會與相對應(yīng)的液體反應(yīng)而使得燒瓶內(nèi)的壓強快速地減小而形成噴泉，最終幾乎充溢燒瓶，故應(yīng)選D項。二、銨鹽的性質(zhì)及應(yīng)用[溝通研討]農(nóng)用化肥碳酸氫銨的運用留意事項上說：忌高溫運用，忌與堿性肥料(如：草木灰)一起運用，運用時最好埋在土壤中，據(jù)此你能用化學(xué)學(xué)問說明一下嗎？提示：碳酸氫銨不穩(wěn)定，受熱分解逸出氨氣；碳酸氫銨與堿作用，生成氨氣，一是降低肥效，二是污染環(huán)境。[點撥提升]1．銨鹽受熱都不穩(wěn)定，但有的銨鹽如NH4NO3等受熱分解發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2．銨鹽無論是固態(tài)還是在水溶液中都能與強堿反應(yīng)，受熱時生成氨氣，試驗室利用此反應(yīng)原理來檢驗銨鹽(或NHeq\o\al(＋,4))，其操作步驟和現(xiàn)象如下：3．試驗室制氨氣時留意的問題(1)用試管收集氨氣時，應(yīng)在試管口塞上一團(tuán)棉花，防止NH3與空氣對流。(2)不能用濃H2SO4、P2O5干燥NH3，也不能用無水CaCl2干燥，因為CaCl2＋8NH3=CaCl2·8NH3。(3)不用NH4NO3代替NH4Cl，因為NH4NO3加熱可能發(fā)生爆炸，也不能用NH4HCO3或(NH4)2CO3代替NH4Cl，因為它們分解還產(chǎn)生CO2；消石灰不能用NaOH、KOH代替，因為NaOH、KOH具有吸濕性，易結(jié)塊不利于NH3的產(chǎn)生，且高溫時易腐蝕試管。學(xué)問拓展試驗室制備氨氣的其他方法(1)加熱濃氨水：NH3·H2Oeq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O。(2)濃氨水與堿石灰、固體NaOH或CaO反應(yīng)：NaOH固體溶于水放熱，促使NH3逸出，且OH－濃度增大，有利于NH3的生成。堿石灰或CaO與水反應(yīng)，使溶劑(水)削減，且反應(yīng)放熱，促使NH3逸出。反應(yīng)裝置如右圖所示。[練習(xí)與活動]3．下列說法中正確的是()A．全部銨鹽受熱分解均可用于制取NH3B．全部銨鹽都易溶于水，全部銨鹽中的氮元素均呈－3價C．向某鹽溶液中加入NaOH溶液，加熱，將潮濕的紅色石蕊試紙放在試管口，看是否變藍(lán)，可檢驗該鹽是否為銨鹽D．NH4Cl和NaCl的固體混合物可用升華法分別答案C解析A項，如硝酸銨受熱分解易發(fā)生爆炸；B項，硝酸銨中氮元素的化合價既有－3價又有＋5價；C項，檢驗原理為NHeq\o\al(＋,4)＋OH－eq\o(=,\s\up17(△))NH3↑＋H2O，NH3能使潮濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)；D項，NH4Cl受熱分解成NH3和HCl，二者遇冷又重新化合成NH4Cl，在試管口有白色固體生成，故可用加熱法分別NH4Cl與NaCl的固體混合物，但不是升華法。4．某學(xué)習(xí)愛好小組探究氨氣的制取試驗：(1)甲同學(xué)擬用下列試驗方法制備氨氣，其中合理的是________(填編號)。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)依據(jù)上述正確的原理，該同學(xué)欲用下列常見的試驗室制氣裝置制取氨氣，相宜的裝置是________。(3)氣體的性質(zhì)是選擇氣體收集方法的主要依據(jù)，下列性質(zhì)與收集方法無關(guān)的是________。①密度②顏色③溶解性④熱穩(wěn)定性⑤與氧氣反應(yīng)(4)如圖是甲同學(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________________________________________。答案(1)B(2)C(3)②④(4)d利用氨氣密度小于空氣，采納短管進(jìn)氨氣，長管出空氣，即可