2021届高考化学大一轮核心突破：氨和铵盐【核心透析、核心训练】

1 ——氨和铵盐 【核心透析】 1．氨的物理性质 无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水 (1∶700)，可由喷泉实验证明。 2．氨的化学性质 (1)还原性： 与氧气反应：4NH3＋5O2 ===== 催化剂 △ 4NO＋6H2O。 与 Cl2 反应：8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl。 (2)与酸反应： 与氯化氢反应：NH3＋HCl===NH4Cl，产生白烟。 (3)与水反应：NH3＋H2O NH3·H2O NH＋4 ＋OH－，氨的 水溶液叫氨水，呈弱碱性。 ①氨水组成：三种分子：NH3、NH3·H2O、H2O；三种离子：NH＋4 、 OH－、H＋。 ②氨水性质：容易挥发；氨水质量分数越大，其密度越小；氨水 是很好的沉淀剂，能使 Mg2＋、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋转变2 为氢氧化物沉淀，其中 AgOH、Cu(OH)2、Zn(OH)2 等沉淀能溶于过量 氨水，生成络离子。 (4)与盐溶液反应 3.氨的用途 (1)液氨汽化时吸收大量的热，故用作制冷剂。 (2)制氮肥、硝酸、铵盐、纯碱等。 4．铵盐 (1)物理性质：都是无色或白色晶体，易溶于水。 (2)化学性质 ①不稳定性 a．NH4Cl 受热分解：NH4Cl ===== △ NH3↑＋HCl↑。 b．NH4HCO3 受热分解：NH4HCO3 ===== △ NH3↑＋CO2↑＋H2O。 ②与碱反应(离子方程式) a．在稀溶液中不加热：NH＋4 ＋OH－===NH3·H2O。3 b．加热时或浓溶液：NH＋4 ＋OH－ ===== △ NH3↑＋H2O。 (3)NH ＋4 的检验： 　铵盐(NH＋4 ) ― ― → 强碱 △ 无色气体(NH3) ― ― → 湿润红色 石蕊试纸 试纸变蓝。 1．氨是中学阶段所学的唯一的碱性气体，能使湿润的红色石蕊 试纸变蓝，利用这一点，可以在推断题中作为解题的突破口。 2．NH 3、氨水都不是电解质，氨水中的电解质是 NH3·H2O。 NH3·H2O 是中学阶段唯一一个可溶性的弱碱，也是一个化学式中无 OH－的碱。 3．当浓硝酸、浓盐酸等挥发性酸与浓氨水或氨气接触时，有白 烟生成，可以此来检验或验满氨气。 4．氨水中含有三种分子(H2O、NH3·H2O、NH3)和三种离子(OH－、 NH＋4 、H＋)，其中含量最多的是 NH3·H2O，但计算其物质的量浓度和 溶质质量分数时，氨水的溶质以 NH3 代替。 5．铵盐和碱反应一定能产生氨气，可用湿润的红色石蕊试纸检 验，但是铵盐受热分解不一定产生氨气。4 6．加热分解 NH4Cl 可产生 NH3，但不能以此来制取氨气，因为两 者在试管口附近又生成了 NH4Cl，得不到 NH3。 一、氨气的实验室制法 1 加热固态铵盐和碱的混合物5 2 NH3 制备时的几点注意 (1)制取氨时所用的铵盐不能是硝酸铵、碳酸铵或碳酸氢铵。因 为在加热过程中，NH4NO3 可能发生爆炸；而(NH4)2CO3、NH4HCO3 受热 易分解产生 CO2，使生成的 NH3 中混有较多的 CO2 杂质。 (2)消石灰不能用 NaOH、KOH 代替，原因是 NaOH、KOH 具有吸湿 性，易结块，不利于产生 NH3，且在加热条件下易腐蚀试管。 (3)氨是碱性气体，不能用酸性干燥剂(浓硫酸、P2O5)干燥，也 不能用 CaCl2 干燥，因为 CaCl2 可以与 NH3 反应。 (4)吸收氨气(或 HCl)时要注意防止倒吸。 可用于吸收氨气(或 HCl)并能防倒吸的常用装置为：6 3 氨气的其他制法 方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置 加热浓氨水 NH3·H2O ===== △ NH3↑＋H2O 浓氨水＋固 体 NaOH NaOH 溶于水放热，促使氨水分解，且 OH －浓度的增大有利于 NH3 的放出 浓氨水＋ 固体 CaO NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 CaO 的作用：①吸水后放热促进 NH3 的 放出；②增加溶液中的 OH－浓度，减小 NH3 的溶解度 二、喷泉实验 1 喷泉实验的原理 由于容器内外产生压强差而形成喷泉。气体迅速溶于水或某种溶 液中，容器内压强小于容器外压强，从而产生喷泉，依据这一原理， 只要能够造成容器内气体大量溶于液体，就可以形成喷泉。 2 形成喷泉的类型 (1)只要气体易溶于吸收剂，均可做喷泉实验，吸收剂可以是水， 也可以是酸液、碱液等。7 下面是几种常见的能形成喷泉的气体和液体。 气体 HCl NH3 CO2、Cl2、 SO2、H2S NO2 NO、 O2(4∶3) 吸收剂 水、NaOH 溶液 水 NaOH 溶液 水 水 (2)容器内的液体由于受热挥发(如浓盐酸、浓氨水、酒精等)或 由于发生化学反应产生气体。容器内产生大量气体，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。如喷雾器、人造喷泉、 火山喷发等均是利用此原理。 3 引发喷泉的几种方法 (1)使烧瓶内的气体迅速溶于水或某种液体中。 (2)使烧瓶内气体温度降低，使气压减小。 (3)使烧瓶外待喷液面上的气压增大。 4 喷泉实验产物的浓度计算 关键是确定所得溶液中溶质的物质的量和溶液的体积，标准状况 下的气体进行喷泉实验后物质的量浓度： (1)HCl、NH3、NO2 气体或它们与其他不溶于水的气体混合时：溶 质的物质的量浓度为 1 22.4 mol/L。 (2)当 NO2 和 O2 的混合气体且体积比为 4∶1 时， c(HNO3)＝ 1 28 mol/L。 (3)当 NO 和 O2 的混合气体且体积比为 4∶3 时，c(HNO3)＝ 1 39.2 mol/L。 (4)当 H2S、CO2、SO2 溶于 NaOH 溶液中，c(Na2S)、c(Na2CO3)、8 c(Na2SO3)均为 1 22.4 mol/L。 5 喷泉实验的装置与操作 喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷，为此可设计多种 不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷、生成气体、 发生气体体积减小的反应等)来使喷泉产生。 装置Ⅱ：挤压气球，即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶中，导致 大量的 NH3 溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。 装置Ⅲ：去掉了胶头滴管。打开止水夹，用手(或热毛巾等)捂热 烧瓶，氨气受热膨胀，使氨气通过导管与水接触，即产生喷泉。(开 放性问题，或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，烧瓶内 氨气溶于水)。 装置Ⅳ：在锥形瓶中加入能产生气体的物质，使锥形瓶内气体的 压强明显增大，将液体压入烧瓶而产生喷泉。 装置Ⅴ：在水槽中加入使水温度升高的物质，致使锥形瓶内酒精 因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。9 装置Ⅵ：烧瓶内通入 H2S(或 SO2)，然后通入 SO2(或 H2S)，现象 为有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH 溶液喷到烧瓶 内。 装置Ⅶ：打开①处的止水夹并向烧瓶中通入少量 HCl 气体后关 闭止水夹，再打开②处的止水夹。观察到先产生白烟，生成固体 NH4Cl， 瓶内气压降低形成喷泉。 装置Ⅷ：先挤压胶头滴管，再打开 a、c 活塞，然后打开 b 活塞， 可产生双喷泉现象。 【核心训练】 1．下列说法中正确的是(　A　) A．所有铵盐受热均可以分解，但产物不一定有 NH3 B．加热可除去 NH4Cl 中的少量 NaHCO3 C．在盛有硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]溶液的试管中，滴加少量 NaOH 溶液，在试管口用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝 D．铵盐都易溶于水，其水溶液均呈酸性 解析：铵盐分解不一定产生氨气，如 NH4NO3 在 400 ℃以上分解 生成 N2、NO2 和 H2O，A 项对；Fe2＋比 NH ＋4 更易结合 OH－，因而加入少10 量 NaOH 不会产生 NH3，C 项错；NH4HCO3、(NH4)2S 等溶液均呈碱性，D 项错。 2．下列关于氨水的说法中，不正确的是(　C　) A．氨水和液氨不同，氨水是混合物，液氨是纯净物 B．氨水中物质的量浓度最大的粒子是 NH3·H2O(水除外) C．氨水显弱碱性，是弱电解质 D．在 1 mol·L－1 氨水中，NH3·H2O、NH＋4 、NH3 的物质的量浓度 之和为 1 mol·L－1 解 析 ： 氨 气 极 易 溶 于 水 ， 发 生 如 下 反 应 ， NH3 ＋ H2O NH3·H2O NH＋4 ＋OH－；生成的氨水是混合物，其中的 NH3·H2O 是弱电解质，电离程度小，且 NH3 分子极易与 H2O 结合，故其中浓度 最大的粒子是 NH3·H2O(H2O 除外)。 3．如图是课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案。下列 有关操作不可能引发喷泉现象的是(　B　) A．挤压装置①的胶头滴管使 CCl4 全部进入烧瓶，片刻后打开止11 水夹 B．挤压装置②的胶头滴管使 NaOH 溶液全部进入烧瓶，片刻后打 开止水夹 C．用鼓气装置从装置③的 a 处不断鼓入空气并打开止水夹 D．向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹 解析：A 项中氯气可以溶于四氯化碳中，且氯气极易溶于氢氧化 钠溶液中，因此可以引发喷泉实验，所以不符合题意；B 项中氢气不 溶于氢氧化钠溶液中，不能造成负压，因此不能引发喷泉实验，所以 符合题意；C 项中通过 a 鼓入空气，会将水压入烧瓶中，氨气溶于水 后造成负压，能形成喷泉实验，所以不符合题意；D 项中加入浓硫酸 放热，锥形瓶中压强增大，浓氨水被压入烧瓶，与氯化氢反应造成负 压，能形成喷泉实验，所以不符合题意。 4．NH3 是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(见图)。下 列说法正确的是(　C　) A．NH4Cl 和 NaHCO3 都是常用的化肥 B．NH4Cl、HNO3 和 Na2CO3 受热时都易分解 C．NH3 和 NO2 在一定条件下可发生氧化还原反应 D．图中所涉及的盐类物质均可以发生水解反应12 解析：NaHCO3 不是化肥，Na2CO3 不易分解，NaCl 不发生水解反 应。 5．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 b 呈喷泉状态喷出，最终几乎充满烧瓶。则 a 和 b 分别是表中的 (　D　) 解析：A 项能形成喷泉，但最终溶液不能充满烧瓶；B、C 项不能 形成喷泉；D 项能形成喷泉，且溶液最终充满烧瓶。 6．关于氨的下列叙述中，错误的是(　C　) A．氨易液化，因此可用来作制冷剂 B．氨溶解于水显弱碱性，因此可使酚酞溶液变为红色 C．氨气遇到浓盐酸、硫酸都会发生反应，产生白烟现象 D．氨气可被氯气氧化生成 N2，同时还可能产生白烟现象 解析：C 项，NH3＋HCl===NH4Cl，有白烟生成，但与 H2SO4 反应不 会产生白烟；D 项，氨气可被氯气氧化生成 N2，氯气被还原生成 HCl，HCl 与 NH3 化合产生白烟现象。 7．同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3、② NO2 进行喷泉实验，如图所示，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量13 浓度为(　C　) A．①>② B．①8，说明 NH3·H2O 为弱碱 C．加热 NH4HCO3 固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产 生，说明 NH4HCO3 受热不稳定 D．将红热的 Pt 丝伸入如图所示的锥形瓶中，瓶口出现少量红棕 色气体，说明氨气的氧化产物为 NO2 解析：氨气极易溶于水，使试管内压强迅速降低，液体迅速充满 试管，A 项正确；强碱稀释 10n 倍，pH 减小 n 个单位，而将 pH＝11 的氨水稀释 1 000 倍，测得 pH>8，说明氨水为弱碱，B 项正确；加热 NH4HCO3 固体，观察到固体逐渐减少，试管口有液滴产生，说明碳酸 氢铵受热分解，不稳定，C 项正确；氨气催化氧化生成一氧化氮，一 氧化氮与空气反应生成二氧化氮，D 项错误。 11．只用一种试剂，将 NH4Cl、(NH4)2SO4、NaCl、Na2SO4 四种溶 液分开，这种试剂是(　D　) A．NaOH 溶液 B．AgNO3 溶液16 C．BaCl2 溶液 D．Ba(OH)2 溶液 解析：NH4Cl 溶液加 Ba(OH)2 溶液并加热有气体生成，(NH4)2SO4 溶液加 Ba(OH)2 溶液并加热有白色沉淀和气体生成，NaCl 溶液遇到 Ba(OH)2 无明显现象，Na2SO4 溶液遇到 Ba(OH)2 产生白色沉淀。 12.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 (　D　) A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．①③ 解析：①中 NH4Cl 固体受热可产生 NH3 和 HCl，但两者遇冷会重 新凝结产生 NH4Cl 固体，且可能出现堵塞导管的情况，③中试管口未 向下倾斜会导致水倒流入试管而使试管破裂，故①③错误；把浓氨水 滴入氧化钙固体中，会发生反应 CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑， 反应放热，温度升高有利于 NH3 放出，故可用②的方法制取氨气；浓 氨水受热产生氨气，通过碱石灰吸收水蒸气后即得干燥的 NH3，④符 合要求。17 13．某研究小组要快速制取干燥的氨气，提供的药品有：浓氨水、 氯化铵固体、氢氧化钠固体、蒸馏水、碱石灰，提供的仪器如下所示(必 要的塞子、玻璃导管、橡胶管、固定装置和尾气处理装置略去)。 (1)需选择的药品是________，该小组选择的药品混合后快速放 出氨气的原因是 __________________________________________________________， 选择的仪器是________(填序号)。 (2)若用如图甲装置收集 NH3，如何判断烧瓶中已收集满 NH3? ______________________________________________________。 (3)图乙中胶头滴管中的水挤入烧瓶后，观察到的现象是 _____________________________________________________。 解析：(1)要快速制备 NH3 可选用浓氨水和 NaOH 固体，原因是 NaOH 固体溶解时放热加快 NH3 逸出，且 c(OH－)增大，使 NH3＋H2O18 NH3·H2O NH＋4 ＋OH－平衡左移，有利于 NH3 放出。选用① ③⑥或①③⑦。 (2)由于氨气易溶于水 NH3＋H2O NH3·H2O，呈碱性，使滴 有酚酞的水变红，据此可判断。 (3)将胶头滴管中的水挤入圆底烧瓶后，由于 NH3 溶于水使瓶中 的气压减小，气球的体积逐渐变大。 答案：(1)浓氨水、氢氧化钠固体　NaOH 溶于水放热，促使氨水 分解放出氨气，且 c(OH－)增大，使 NH3＋H2O NH3·H2O NH＋4 ＋OH－平衡左移，有利于 NH3 放出　①③⑥或①③⑦ (2)漏斗下端边沿与水面接触处溶液颜色变为浅红色 (3)气球逐渐变大 15．有甲、乙两位同学想利用下列装置及化学试剂，对实验室制 取并收集氨气的实验进行改进。 化学试剂：①NH4Cl 固体、②浓氨水、③NaOH 固体 (1) 甲 同 学 想 方 便 快 速 地 制 取 少 量 氨 气 ， 应 选 择 的 装 置 是 ________(填序号)，选用试剂是________(填序号)。选用上述试剂制 氨气的理由是_____________________________________________， 实验过程中，制气时的实验操作是________________________。 (2)乙同学建议，把教材中实验室制取氨气的收集装置由大试管 改为集气瓶且瓶口向上收集氨气，并确保不污染环境，请你根据其设 想回答：19 ①若用排气法收集氨气，请在方框内画出其气体收集装置和尾气 吸收装置，标出所用试剂(自选)名称。 ②若用排液集气法收集 NH3，可选用的试剂是________(填序号)。 A．H2O B．浓硫酸 C．CCl4 D．饱和 NaCl 溶液 解析：(1)不加热制取 NH3 是快速制取少量 NH3 的措施，具体操作 方法是把浓氨水滴到固体 NaOH 上。(2)①用排气法收集 NH3 的装置中 要注意集气瓶中导气管的长短，因 NH3 的密度比空气的小，故进气管 短，出气管长，因 NH3 极易溶于水，进行尾气处理时，要设置防倒吸 装置。②用排液法收集 NH3 时，要求液体不能溶解 NH3(排除 A、D)且 不与 NH3 发生反应(排除 B)，故选 CCl4。 答案：(1)B　②③　NaOH 固体遇水放热，使氨气的溶解度降低， 同时可使溶液中 c(OH－)增大，促使 NH＋4 ＋OH－NH3·H2ONH3＋ H2O 平衡向右移动，从而使氨气逸出　将浓氨水逐滴滴加到 NaOH 固 体上 (2)①如图： 　②C 16．如图所示是在实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装 置，部分固定装置未画出。20 (1)在组装好装置后，若要检验 A～E 装置的气密性，其操作是首 先________________________________________________________ __________________________________________________________， 然后微热 A，观察到 E 中有气泡冒出，移开酒精灯(或松开双手)， E 中导管有水柱形成，说明装置气密性良好。 (2)装置 B 中盛放的试剂是_______________________________。 (3)点燃 C 处酒精灯，关闭止水夹 2，打开止水夹 1，从分液漏斗 放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗，稍等片刻，装置 C 中 黑色固体逐渐变红，装置 E 中溶液里出现大量气泡，同时产生 ________(答现象)；从 E 中逸出液面的气体可以直接排入空气，请写 出在 C 中发生反应的化学方程式：____________________________。 (4)当 C 中固体全部变红色后，关闭止水夹 1，慢慢移开酒精灯， 待冷却后，称量 C 中固体质量。若反应前固体质量为 16g，反应后称 重 固 体 质 量 减 少 2.4 g 。 通 过 计 算 确 定 该 固 体 产 物 的 成 分 是 __________________(用化学式表示)。 (5)在关闭止水夹 1 后，打开止水夹 2，残余气体进入 F 中，很 快发现装置 F 中产生白烟，同时发现 G 中溶液迅速倒吸流入 F 中。写 出产生白烟的化学方程式：__________________________________。 迅速产生倒吸的原因是__________________________________。 解析：(1)检查 A～E 装置气密性的方法为关闭止水夹 2 和分液漏 斗活塞，打开止水夹 1，在 E 中装入水，然后微热 A，观察到 E 中有21 气泡冒出，移开酒精灯(或松开双手)，E 中导管有水柱形成，说明装 置气密性良好。(2)装置 B 是对产生的氨气进行干燥的装置，氨气为 碱性，所以装置 B 中为碱性物质，故为碱石灰或生石灰。(3)C 装置 中氧化铜黑色固体逐渐变红产生铜，发生还原反应，而装置 E 中溶液 里出现大量气泡，又从 E 中逸出液面的气体可以直接排入空气，说明 排出气体为 N2，故 2NH3＋3CuO ===== △ 3Cu＋N2＋3H2O。装置 E 中 为溶有二氧化硫的氯化钡溶液，通入氮气后溶液中出现气泡，未反应 的 NH3 与 H2SO3 反应，生成(NH4)2SO3，与氯化钡反应，产生白色沉淀。 (4)C 中物质为氧化铜，反应前固体质量为 16 g，即含有氧化铜 0.2 mol，若全部被还原为 Cu，则冷却后称量应为 12.8 g，变化质量为 3.2 g，若全部被还原为 Cu2O，固体变化质量应为 1.6 g，但称得固体 质量减少 2.4 g，即有部分氧化铜被还原为 Cu2O，故固体产物的成分 是 Cu2O、Cu。(5)氨气和氯气直接反应生成氯化铵，产生白烟，3Cl2＋ 8NH3===N2＋6NH4Cl，盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗氯气生成部分固 体，导致内压减小，引起溶液倒吸。 答案：(1)关闭止水夹 2 和分液漏斗活塞，打开止水夹 1，在 E 中装入水 (2)碱石灰或生石灰 (3)白色沉淀　2NH3＋3CuO ===== △ 3Cu＋N2＋3H2O (4)Cu2O、Cu (5)3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl　盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗22 氯气生成部分固体，导致内压减小，引起溶液倒吸