1、第2课时氮肥的生产和使用学习目标核心素养建构1.知道NH3的物理性质特点以及氨水显碱性的原因。2.掌握氨气的实验室制取、收集和检验方法。3.学会铵盐的性质及NH的检验方法。4.知道氮肥的性能和使用氮肥的注意事项。知 识 梳 理一、氨1.工业合成氨原理： N23H22NH3。该过程将游离态的氮转变为化合态的氮，这个过程称为氮的固定。2.物理性质(1)NH3是无色、有刺激性气味、极易溶于水的气体，常温时，1体积水大约溶解700体积的氨气。氨易液化，常作制冷剂。(2)喷泉实验实验装置操作及现象结论打开活塞，并挤压滴管的胶头烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶，形成喷泉，瓶内液体呈红色氨极易溶于水，水溶液呈碱
2、性3.化学性质(1)氨与水的反应反应的化学方程式为： NH3H2ONH3H2O 。NH3H2O不稳定，受热易分解，反应的化学方程式为： NH3H2ONH3H2O 。氨水呈弱碱性，原因是(用电离方程式表示)： NH3H2ONHOH。(2)氨与酸的反应蘸取浓氨水和浓盐酸的两支玻璃棒靠近时有白烟生成。反应的化学方程式： NH3HCl=NH4Cl 。(3)氨的催化氧化化学方程式为：4NH35O24NO6H2O 。【自主思考】1.喷泉实验说明了什么？若喷泉实验失败，可能是哪些原因造成的？提示说明氨气极易溶于水，氨与水发生反应生成了易溶于水、显碱性的物质。可能是装置气密性不好、气体不干燥、气体纯度低等原因
3、。2.液氨和氨水有哪些区别？提示液氨氨水形成氨气液化氨气溶于水物质分类纯净物混合物微粒种类NH3NH3、NH3H2O、H、H2O、NH、OH存在条件常温常压下不能存在常温常压下可以存在二、铵盐及氨气的实验室制法1.农业上常用的铵态氮肥，如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等都属于铵盐，它们都易溶于水。其化学性质是(1)铵盐受热易分解NH4Cl受热分解的化学方程式：NH4ClNH3HCl。NH4HCO3受热分解的化学方程式：NH4HCO3NH3H2OCO2。(2)铵盐与碱反应NH4Cl与NaOH反应的化学方程式：NaOHNH4ClNH3NaClH2O。2.氨的实验室制法【自主思考】
4、3.是不是所有的铵盐受热分解都能产生氨气？提示不是；如硝酸铵在分解时会发生氧化还原反应，得不到氨气。4.能加热NH4Cl制取NH3吗？制取氨气的试管口的棉花有什么作用？提示NH4Cl分解产生的NH3和HCl遇冷会再次化合为NH4Cl，不能用于制取NH3。若为干燥的棉花则起到减缓氨气与空气对流的作用；若蘸有水或稀硫酸，则还可以吸收多余的NH3。5.如何检验溶液中是否含有NH？提示向溶液中加入浓氢氧化钠，加热，若生成的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，则可证明原溶液中含有NH。效 果 自 测1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)闪电时氮气和氧气化合，生成的氮的化合物被植物吸收的过程，属于自
5、然氮的固定。()(2)1 mol/L的氨水中c(NH3H2O)为1 mol/L。()(3)浓氨水与所有酸反应过程均可产生白烟。()(4)NH3可以用水作喷泉实验，说明NH3易溶于水。()(5)任何铵盐受热均生成NH3。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2.实验室合成氨装置如图所示，试回答：(1)装置甲的作用是： ； ； 。(2)从乙处导出的气体是 ，检验产物的简单化学方程式是 。解析浓硫酸具有吸水性，可对N2、H2起到干燥的作用；通过观察气泡，可控制N2、H2的流速，使其达到合适的混合比例，提高转化率；通过该装置还可使两种气体得到充分混合。(2)从乙出来的气体含反应生成的NH3及未反应的N
6、2和H2。用沾有浓盐酸的玻璃棒靠近，如发现玻璃棒上方有白烟，则证明有氨气，方程式为：NH3HCl=NH4Cl(白烟)答案(1)干燥气体使两种气体充分混合观察气泡以调节氢气、氮气流速(2)NH3及N2和H2混合气体NH3HCl=NH4Cl(白烟)探究一、氨气的主要性质和喷泉实验【探究讨论】1.氨气为什么能形成喷泉？引发喷泉的一般操作是什么？提示氨气极易溶于水，使烧瓶内气体压强减小，烧杯内的溶液在外界大气压作用下迅速进入烧瓶，形成喷泉。打开止水夹，并挤压胶头滴管的胶头，使水进入烧瓶中。2.根据NH3与H2O的反应原理分析：氨水中存在哪些微粒？提示H2O、NH3、NH3H2O、NH、OH、H。3.氨
7、的催化氧化制HNO3所涉及的化学反应有哪些？请写出化学方程式。提示4NH35O24NO6H2O，2NOO2=2NO2，3NO2H2O=2HNO3NO。【点拨提升】1.氨水的性质及应用(1)氨水中有大量的NH3H2O，但溶质仍视为NH3。在计算物质的量浓度时要注意这一点：c molL1(分母不是35)。(2)NH3H2O不稳定，浓度大或受热时易分解：NH3H2ONH3H2O。因此氨水应密封保存，放在阴暗处。(3)氨水的密度小于1 gcm3，且浓度越大，其密度越小。若将质量分数分别为3a%和a%的氨水等体积混合，则混合溶液中溶质的质量分数小于2a%。2.铵盐的检验方法(1)固体的检验方法方法：取少
8、量样品放入研钵中，加入固态碱进行研磨。若闻到有氨的刺激性气味，说明样品中含有NH。方法：取少量样品与碱混合于试管中，然后加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近管口，试纸变蓝，说明样品中含有NH；也可将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近管口，若有白烟产生，说明样品中含有NH。(2)溶液的检验方法可取少量溶液注入试管中，再加入浓的碱液，微热，然后用湿润的红色石蕊试纸或蘸有浓盐酸的玻璃棒检验。(3)注意：为使实验现象明显，一般用浓的碱溶液与之反应，且需加热。一般步骤是取样，加浓NaOH溶液，加热，湿润的红色石蕊试纸变蓝。3.喷泉实验(1)实验原理：由于氨极易溶于水，挤压滴管胶头，少量水即可溶解大量氨(1700)，使烧瓶
9、内压强迅速减小，外界大气压将烧杯中的水压入上面的烧瓶，形成美丽的喷泉。如NH3、HCl、HBr、HI、SO2等气体均能溶于水产生喷泉现象。(2)实验现象：产生红色喷泉(氨溶于水后NH3H2ONH3H2ONHOH形成碱性溶液，酚酞遇碱显红色)。(3)实验关键：氨应充满；氨和烧瓶应干燥；不漏气。【典题例证1】如图所示，利用培养皿探究氨气的性质。实验时向NaOH固体上滴几滴浓氨水，立即用另一表面皿扣在上面。下表中对实验现象所做的解释正确的是()选项实验现象解释A浓盐酸附近产生白烟NH3与挥发出的HCl反应产生了NH4Cl固体B浓硫酸附近无明显现象NH3与浓硫酸不发生反应C氯化物溶液变浑浊该溶液一定是
10、AlCl3溶液D湿润的红色石蕊试纸变蓝NH3是一种可溶性碱解析向NaOH固体上滴几滴浓氨水后，产生NH3。NH3遇挥发出来的HCl生成NH4Cl固体颗粒而产生白烟；H2SO4难挥发，因此浓H2SO4附近无明显现象，但NH3与H2SO4能反应；氨水能使MgCl2、AlCl3等溶液变浑浊；NH3与水反应生成的NH3H2O电离出OH而显碱性，但NH3不是碱。答案A【学以致用1】在如图所示装置中，烧瓶中充满干燥气体a，将滴管中的液体b挤入烧瓶内，轻轻振荡烧瓶，然后打开弹簧夹f，烧杯中的液体d呈喷泉状喷出，最终几乎充满烧瓶。则a和b分别是(双选)()a(干燥气体)b(液体)ANO2水BCO24 molL
11、1NaOH溶液CCl2饱和NaCl水溶液DNH31 molL1盐酸解析产生喷泉的条件：气体在液体中的溶解度很大，产生足够的压强差(负压)。CO2在水中溶解度不大，不能产生喷泉，但在NaOH溶液中因发生反应CO22NaOH=Na2CO3H2O，其溶解度显著增大，此时形成喷泉。题中要求液体充满烧瓶，答案应为B、D两项。答案BD探究二、氨气的实验室制法【探究讨论】1.实验室通常用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体共热制NH3，写出其反应方程式。提示2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。2.NH3一般用什么干燥？提示碱石灰。3.NH3收集方法是什么？为什么？提示向下排空气法，密度比空气
12、的小。【点拨提升】1.一般实验室制法(1)原理：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(2)发生装置：固固气(3)NH3的干燥使用：碱石灰，不用：P2O5、浓H2SO4、CaCl2(4)验满湿润的红色石蕊试纸放置在试管口附近，若试纸变蓝，说明已经收集满。蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满。(5)尾气处理多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球)以避免污染空气。多余气体进行尾气吸收防止倒吸，常采用下列装置和措施。(6)收集方法：向下排空气法2.其他常见制取NH3的方法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3H2ONH3H2O注：
13、NH3H2O不稳定，受热易分解加热温度不宜过高浓氨水固体NaOHNaOH溶于水放热，促使NH3H2O分解。且OH浓度的增大有利于NH3的放出浓氨水固体CaONH3H2OCaO=NH3Ca(OH)2CaO的作用：吸水；吸水后放热促进NH3的放出；增加溶液中OH浓度，减少NH3的溶解【典题例证2】某化学实验小组同学利用以下实验装置制备氨气，并探究氨气的性质(部分仪器已略去)。请回答：(1)实验室制备氨气的化学方程式为 。(2)用装置B收集氨气时，应选择氨气的进气口是 (选填“a”或“b”)，并说明选择的理由是 。(3)打开装置B中的止水夹c，若观察到烧瓶内产生了红色喷泉，则说明氨气具有的性质是 ，
14、 。(4)为防止环境污染，以下装置(盛放的液体均为水)可用于吸收多余氨气的是 (填序号)。解析(1)实验室制取氨气的方程式为2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O。(2)氨气比空气的密度小，可用向下排空气法收集，导气管要伸入烧瓶底部。(3)能形成喷泉，证明氨气极易溶于水，酚酞变红，说明氨气的水溶液显碱性。(4)不利于氨气的吸收，、能防止倒吸，会发生倒吸。答案(1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(2)a氨气密度比空气密度小(3)极易溶于水与水反应生成碱(4)【学以致用2】实验室可用如图所示的装置(缺少收集装置，夹持固定装置已略去)制备并收集氨。(1)在图中方框
15、内绘出用烧瓶收集氨的仪器装置简图。(2)试管中的试剂是 (填写化学式)。(3)烧杯中溶液由无色变为红色，其原因是 (用电离方程式表示)。(4)若用下列各种试剂组合(其他条件相同)进行制取氨的对比实验，测出氨的体积(标准状况)如下表：碱铵盐6.0 g Ca(OH)2(过量)6.0 g NaOH(过量)6.0 g CaO(过量)5.4 g NH4Cl1 344 mL1 568 mL1 692 mL5.4 g (NH4)2SO41 364 mL1 559 mL1 753 mL从表中数据分析，实验室制氨产率最高的是 (填序号)，其原因是 。解析(1)由于生成的NH3的密度比空气的小，所以收集NH3时常
16、采用向下排空气法。(2)实验室制取NH3，常采用的试剂是Ca(OH)2和NH4Cl。(3)NH3溶于水后大部分与H2O结合生成弱碱NH3H2O，NH3H2O发生微弱电离，产生OH，故溶液显碱性，能使酚酞溶液由无色变为红色。(4)分析表中数据可知，第组6.0 g CaO和5.4 g (NH4)2SO4的产率最高，因为NH4Cl易分解，生成的NH3和HCl又重新结合成NH4Cl，而用NaOH或Ca(OH)2反应产生的水较多，又可吸收NH3。答案(1)如图所示：(2)NH4Cl、Ca(OH)2(3)NH3H2ONHOH(4)NH4Cl受热易分解，生成的部分NH3和HCl又重新结合生成NH4Cl，而用
17、NaOH或Ca(OH)2反应产生的水较多，吸收的NH3较多，所以用CaO和(NH4)2SO4反应产率最高1.下列关于氨水的叙述不正确的是()A.氨水显弱碱性B.氨水和液氨的组成相同C.氨水中物质的量浓度最大的微粒是NH3H2OD.氨水中共有6种微粒解析NH3溶于水生成NH3H2O，部分NH3H2O发生电离生成NH、OH，故氨水显弱碱性；氨水是混合物，液氨是纯净物，二者的组成不同；氨水中物质的量浓度最大的微粒是NH3H2O；氨水中含有NH3、NH3H2O、H2O、NH、OH、H这6种微粒。答案B2.下列关于氨的叙述错误的是()A.氨易液化，因此可用来作制冷剂B.氨极易溶于水，因此用水吸收氨气时要
18、防止倒吸C.氨极易溶于水，因此氨水比较稳定(不容易分解)D.氨溶解于水中所得溶液显弱碱性，可使酚酞试液变红解析氨气极易溶于水，但氨水中的NH3H2O不稳定，容易分解放出氨气，C项错误。答案C3.在下列变化中，按氮元素被还原、被氧化、既被氧化又被还原、既不被氧化又不被还原的顺序排列正确的是()大气通过闪电固氮工业合成氨实验室用氯化铵和消石灰制取氨气二氧化氮溶于水中A. B.C. D.答案D4.下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是()解析NH4Cl受热分解为NH3和HCl，但在管口及导管中二者又会重新化合为NH4Cl，得不到NH3，A错误；B中，CaO与浓氨水混合，CaO与水反应放
19、出大量的热，使氨水温度升高，NH3挥发出来；C中，NH4Cl和Ca(OH)2在试管中发生反应：2NH4ClCa(OH)2CaCl22H2O2NH3；D中，对浓氨水加热，使NH3H2O分解并挥发得到NH3，B、C、D正确。答案A5.A、B、C、D、E分别为(NH4)2SO4溶液、NH4Cl溶液、NaCl溶液、Na2SO4溶液、Ba(OH)2溶液五种溶液中的一种，将它们两两混合：(1)A和B混合产生白色沉淀，加热后无明显变化；(2)B和C混合产生白色沉淀，加热后产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体；(3)B和E混合无明显变化，加热后产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。根据以上现象，判断A、B、C、D、E中所含的溶质(填化学式)：A ，B ，C ，D ，E 。解析由实验(1)可知A、B的溶质分别为Na2SO4、Ba(OH)2中的一种；由实验(2)可知B、C的溶质分别为(NH4)2SO4、Ba(OH)2中的一种，由此可以确定B的溶质为Ba(OH)2，A的溶质为Na2SO4，C的溶质为(NH4)2SO4；由实验(3)可知E的溶质为NH4Cl；最后确定D的溶质为NaCl。答案Na2SO4Ba(OH)2(NH4)2SO4NaClNH4Cl
