第四节氨 硝酸硫酸 教材解读与拓展教师.docx

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第四节氨硝酸硫酸教材解读与拓展教师

必修1第四章非金属及其化合物

第四节、氨硝酸硫酸

知识详解

知识点一、氨的性质

1.氨的结构

氨的分子式NH3，结构式

，电子式

，空间构型为三角锥形。

2.氨的物理性质

氨是无色气体，有刺激性气味，极易溶于水，氨的水溶液叫氨水。

氨易液化。

醮有浓盐酸的玻璃棒与醮有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为产生白烟，将浓盐酸改为浓硝酸还会出现相同的现象。

3.氨的化学性质

（1）氨跟水的反应

氨溶于水时发生的化学反应为NH3+H2O=NH3•H2O ＝NH4++OH-，氨水的成份有NH3、H2O、NH3·H2O、NH4+、OH-，由于NH3·H2O发生微弱电离，使氨水显碱性。

（中学唯一的碱性气体）

思考：

①为什么能在浓氨水中加入NaOH固体可制取NH3？

（增大OH－浓度使氨水中平衡向左移动）

②氨水成分与液氨是否相同？

给氨水加热[OH－]、电离度如何变化？

若煮沸呢？

已知使稀氨水PH值减小，电离度增大，则[NH4+]如何变化？

（不同，氨水混合物，液氨纯净物。

加热[OH－]、

均增大，若煮沸，氨水挥发，[OH－]要减小。

[NH4+]可能增大，也可能减小）

（2）氨跟酸的反应

NH3+HCl=NH4Cl2NH3+H2SO4=（NH4）2SO4NH3+HNO3=NH4NO3（与挥发性酸反应有白烟生成）

（3）氨与盐溶液反应NH3+H2O+Fe3+——Fe（OH）3NH3+H2O+Al3+——[制Al（OH）3]

Ag++NH3+H2O——（先沉淀后溶解）

点燃

NH3+H2O+CO2+NaCl==NaHCO3↓+NH4Cl（侯氏制碱）

（3）.氨的催化氧化反应（氨气的还原性）

加热

4NH3+O2=======4NO+6H2O4NH3+3O2（纯）===2N2+6H2O

2NH3+3Cl2===6HCl+N22NH3+3CuO===3Cu+N2+3H2O

知识点二、铵盐

铵盐结构：

由铵根离子和酸根离子构成的化合物叫铵盐,，含离子键、共价键和配位键，属于离子晶体，极易溶水，且溶于水吸热。

NH4+的电子式

。

结构式

，空间构型为正四面体形。

1.化学性质

（1）铵盐受热都易分解，

①NH4Cl

NH3↑+HCl↑。

②NH4HCO3

NH3↑+H2O+CO2↑。

（2）铵盐与碱反应，写下列化学方程式：

①NH4Cl溶液与NaOH溶液混和NH4Cl＋NaOH＝NH3•H2O＋NaCl。

△

②NH4Cl固体与熟石灰共热Ca（OH）2（s）+2NH4Cl（s）=====2NH3↑+2H2O+CaCl2（实验室制氨气）。

知识点三、氨气的制法：

1、工业制法2N2+3H2

2NH3（条件：

高温高压、催化剂）

2、实验室制法

（1）原理：

Ca（OH）2（s）+2NH4Cl（s）2NH3↑+2H2O+CaCl2

（2）药品：

NH4Cl固体与熟石灰（Ca（OH）2）

（3）发生装置：

固固加热反应装置，与制取氧气的装置相同。

（4）干燥：

用碱石灰干燥。

不能用CaCl2

（4）收集方法：

由于氨易溶于水，密度比空气小，所以用向下排空气法收集。

（5）检验：

a．用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）。

b．用蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口（白烟）。

（6）棉花团的作用：

为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流，以期在较短时间内收集到较为纯净的氨。

特别提醒：

①实验中棉花团的作用：

制NH3时，棉花团能防止NH3与空气对流，提高NH3的纯度和收集速度；用KMnO4制O2时，棉花团可防止KMnO4颗粒随气流进入导气管；制C2H2时：

棉花团防止反应产生的泡沫随气流进入集气瓶。

②制氨所用铵盐不能用硝铵、碳铵：

因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，容易发生危险；碳铵受热极易分解产生CO2，使生成的NH3中混有较多CO2杂质。

③不宜用NaOH、KOH代替Ca（OH）2：

a．NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3；b．NaOH、KOH在高温下能腐蚀试管。

④干燥剂不能选用酸性干燥剂（浓H2SO4、P2O5）、无水氯化钙等：

它们均能与NH3发生反应，CaCl2+8NH3=CaCl2·8NH3，通常选用碱石灰作干燥剂。

⑤由于氨水加热会分解产生氨气，所以实验室也可用加热浓氨水的方法来制取氨气，还可利用氧化钙与水反应且放热或氢氧化钠溶于水剧烈放热，将氨水滴入这两种物质中而产生氨气，可用如图所示装置。

⑥实验室制氨的反应是离子反应，但非水溶液中的反应不能写成离子方程式。

知识点四、硫酸和硝酸的氧化性

（一）硝酸

1．物理性质：

无色、易挥发、有刺激性气味的液体。

2．化学性质——特性

（1）不稳定性——保存硝酸装在棕色瓶，放在冷暗处。

4HNO3

2H2O+4NO2+O2

（2）强氧化性

①与金属（除Au、Pt）反应：

Cu+4HNO3（浓）==Cu（NO3）2+2NO2+2H2O

3Cu+8HNO3（稀）==3Cu（NO3）2+2NO+4H2O

常温下，浓硝酸、浓硫酸可使铁、铝表面形成致密的氧化膜而钝化，保护内部的金属不再跟硝酸反应，所以可以用铝质或铁质容器盛浓硝酸。

②与非金属反应——非金属主要生成高价的含氧酸

4HNO3+C

2H2O+4NO2+CO2

6HNO3+S

H2SO4+6NO2+2H2O

（二）硫酸

1.硫酸的物理性质：

纯硫酸是无色油状液体，难挥发，易吸水，能与水任意比互溶，溶于水放出大量热。

2.硫酸的化学性质：

（1）稀硫酸具有酸的通性。

①能与活泼金属反应生成盐和氢气；

②能与金属氧化物反应生成盐和水；

③能和碱反应生成盐和水；

④能使酸碱指示剂变色；

⑤能和某些盐反应。

（2）浓硫酸的特性：

①吸水性：

将物质中含有的水分子夺去。

如：

使蓝色的胆矾晶体变为白色固体。

②脱水性：

将别的物质中的H、O按原子个数比2:

1脱出生成水。

如：

HCOOHCO+H2O

C12H22O1112C+11H2O

③强氧化性：

a）活泼性在H以后的金属反应：

（条件：

Δ）

Cu+2H2SO4（浓）==CuSO4+SO2↑+2H2O

b）与非金属反应：

（条件：

Δ）

C+2H2SO4（浓）==CO2↑+2SO2↑+2H2O

c）冷的浓H2SO4使Fe、Cr、Al等金属表面生成

一层致密的氧化物薄膜而发生“钝化”；

d）与其他还原性物质反应：

2HBr+H2SO4（浓）==Br2+SO2↑+2H2O

H2S+H2SO4（浓）==S+SO2↑+2H2O

浓硫酸作干燥剂：

能干燥的气体：

H2、O2、CO2、SO2、Cl2、HCl。

不能干燥的气体：

NH3、H2S、HBr、HI。

注意：

（1）

硝酸与任何金属反应无H2生成；

常温下，Fe、Al遇浓硝酸钝化，但在加热条件下，Fe、Al能溶解在硝酸中；

除Au、Pt外，硝酸能溶解大部分金属。

（2）比较浓H2ＳＯ4与硝酸的氧化性，例如：

与Cu反应的条件，浓度对氧化性的影响（稀HNO3能与Cu反应而稀H2ＳＯ4不能）。

同时指出，尽管HNO3浓度越稀，被还原程度愈大，但浓HNO3的氧化性比稀HNO3的要强，因为氧化性强弱是指氧化其他物质的能力，而不是指本身被还原的程度，即不能以还原产物中氮的价态作衡量氧化性强弱的标准。

（3）.几种重要的硫酸盐

俗名

化学式

色态

重要用途

胆矾

CuSO4·5H2O

蓝色晶体

消毒、杀菌、制家药（波尔多液）

皓矾

ZnSO4·7H2O

无色晶体

医疗上用作收敛剂，木材的防腐剂、媒染剂、制白色染料（锌钡白等）

绿矾

FeSO4·7H2O

浅绿色晶体

农药、治疗贫血症药剂，制蓝黑墨水

明矾

KAl（SO4）2·12H2O

无色晶体

作净水剂

石膏

CaSO4·2H2O

无色晶体

制热石膏

熟石膏

2CaSO4·H2O

白色晶体

制模型、绷带、调节水泥的硬化速度

重晶石

BaSO4

白色晶体

医疗上用作“钡餐”，其他钡盐，作白色染料

（4）.硫酸根离子的检验

值得注意的的是，检验SO42-离子会受到多种离子的干扰。

（1）Ag+干扰：

用BaCl2溶液前，应用盐酸酸化时防止其干扰

（2）CO32、SO42-、PO43-干扰。

因为它们的钡盐也是白色沉淀，与硫酸钡不同的是，这些沉淀能溶于强酸中。

因此，检验时，必须用盐酸酸化。

BaCO3＋2H＋＝H2O＋CO2＋Ba2＋。

注意，不能用硝酸酸化，因为在酸性条件下SO32-、HSO3-，等会被溶液中NO3—氧化为SO42—。

同理，所用钡盐也不能用硝酸钡（硝酸钡在酸性条件下，就相当加入了硝酸）。

拓展一：

氧化性酸和酸的氧化性有何区别

拓展二：

喷泉实验原理及拓展

（1）实验原理

容器内外形成较大的压强差。

容器内气体极易溶于水（或容器内气体易与溶液中溶质发生化学反应），当气体与水（或溶液）接触时，气体溶解（或发生反应），使容器内压强迅速减小，外界气体将容器内的水压入上面的容器，形成喷泉。

（2）可做喷泉实验的气体或反应

①极易溶于水的气体，如NH3、HCl等；

②气体极易与某种溶液反应，如CO2、SO2、NO2、H2S等与浓NaOH溶液；NH3与稀盐酸等。

（3）形成喷泉的关键

①气体要充满烧瓶，②气体和烧瓶要干燥，③装置气密性要好。

（4）常见喷泉实验装置

图1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，使烧瓶内的压强迅速减小而产生压强差形成喷泉。

图2装置形成喷泉可采用使烧瓶受热，瓶内气体膨胀，打开止水夹，气体与液体接触而溶解，使烧瓶内

压强减小形成压强差而产生喷泉。

例1．为检验浓硫酸与木炭在加热条件下反应产生SO2和CO2气体，设计了如图所示实验装置，a、b、c为止水夹，B是用于储气的气囊，D中放有用I2和淀粉的蓝色溶液浸湿的脱脂棉。

请回答下列问题：

（1）实验前欲检查装置A的气密性，可以采取的操作是；

（2）此实验成败的关键在于控制反应产生气体的速率不能过快，由此设计了虚框部分的装置，则正确的操作顺序是（用操作编号填写）；

①向A装置中加入浓硫酸，加热，使A中产生的气体进入气囊B，当气囊中充入一定量气体时，停止加热；

②待装置A冷却，且气囊B的体积不再变化后，关闭止水夹a，打开止水夹b，慢慢挤压气囊，使气囊B中气体慢慢进入装置C中，待达到实验目的后，关闭止水夹b；

③打开止水夹a和c，关闭止水夹b；

（3）实验时，装置C中的现象为_____________；

（4）当D中产生__________（多选不得分）现象时，可以说明使E中澄清石灰水变浑的是CO2，而不是SO2；

A.进气口一端脱脂棉蓝色变浅，出气口一端脱脂棉蓝色不变B.脱脂棉上蓝色均变浅

C.脱脂棉上蓝色褪去

则装置D的作用为。

【分析】

（1）常出现的问题是不管分液漏斗的活塞，止水夹a、b、c是关还是开，只说加热烧瓶时，C广口瓶中怎样怎样。

（4）据题意知，装置C用于检验SO2的存在，则D为除去SO2并检验已除净，为装置E检验CO2的存在做好准备。

【答案】

（1）关闭分液漏斗的活塞，打开止水夹a和b，关闭止水夹c，用手捂热（或微热）圆底烧瓶A，若C中有气泡冒出，移开手掌（或热源）后，C处导管内有水上升，则证明A装置的气密性良好

（2）③①②（3）品红溶液褪色（4）A除去SO2并检验SO2已被除净

例2．某无色混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl中的某几种气体组成。

在恒温恒压条件下，将此混合气体通过浓H2SO4时，总体积基本不变；通过过量的澄清石灰水，未见变浑浊，但混合气体的总体积减小，把剩余气体导出后，在O2中能够点燃，燃烧产物不能使CuSO4粉末变色。

则原混合气体的成分是

A.CH4和NH3B.HCl、H2和COC.HCl和COD.HCl、CO和CO2

【分析】本题旨在考查常见气体的检验和实验分析的能力。

物质的鉴别与检验是中学化学实验的重点之一，它渗透于化学分析的全过程中，也是历年高考的热点考点。

解题的常见错误有：

忽视石灰水是“过量”的，不能对CO2的存在与否做出正确判断，错选D；对“燃烧产物不能使CuSO4粉末变色”不能做出合理的判断，误选B。

混合气体通过浓H2SO4后总体积不变，则无NH3。

又据气体通过过量石灰水的现象，可断定有HCl存在，由石灰水过量，但仍未见浑浊，从而排除CO2。

又据燃烧产物分析出混合气体中含CO，不含H2和CH4。

故选C。

【答案】C

例3．都能用下图装置进行喷泉实验的一组气体是（）

A.HCl和CO2B.NH3和CO

C.SO2和CO2D.NO2和NO

【分析】NaOH溶液可以吸收酸性气体，而产生喷泉，HCl、CO2、SO2和NO2均为酸性气体，易被NaOH溶液吸收（反应）；而NH3虽然不能与NaOH反应，但其在水溶液中的溶解度很大，也能被NaOH溶液吸收。

CO、NO都不能与NaOH溶液、H2O发生反应，也都不能溶于水。

NaOH＋HCl====NaCl＋H2O2NaOH＋CO2====Na2CO3＋H2O

NaOH＋CO2====NaHCO32NaOH＋SO2====Na2SO3＋H2O

NaOH＋SO2====NaHSO32NaOH＋2NO2====NaNO3＋NaNO2＋H2O

由此进行组合，可知答案。

【答案】AC

例4．用加热方法可分离的一组是（）

A.氯化铵和消石灰B.碳铵和过氧化钠C.碘和食盐D.氯化铵和氯化钡

【分析】A选项中氯化铵和消石灰[Ca（OH）2]在加热时会发生化学反应：

2NH4Cl+Ca（OH）2

NH3↑+CaCl2+2H2O，因此不能实现分离的目的；B选项中碳铵[NH4HCO3]加热分解，生成的CO2、H2O都能和过氧化钠反应，因此也不能分离；C中利用碘受热易升华的性质，能与食盐分离；D中氯化铵分解产生氨气和氯化氢气体，氯化钡不分解，而氨气和氯化氢有可重新化合成氯化铵，能实现分离。

【答案】CD

例5．1.92gCu投入到一定量浓HNO3中，铜完全溶解，生成的气休颜色由深变成浅（不考虑2NO2N2O4），共收集到672mL气体（标况），通入一定体积的O2恰好使气体完全溶于水，求通入O2的体积（标况）。

【分析】该题若按常规方法做还相当复杂，我们可换一种视角去观察，不追究具体过程，只关注起始和终了的状态。

HNO3NO2、NO

O2

HNO3总结果消耗，根据电子守恒得

Cu失电子数==O2得电子数

×2=

×4V=336（mL）【答案】应通入O2336mL

【例6】为了更简便地制取干燥的NH3，下列方法中适合的是（）

A．NH4Cl与浓H2SO4混合共热，生成的气体用碱石灰进行干燥

B．N2+3H2

2NH3，用烧碱进行干燥

C．加热浓氨水，气体用碱石灰干燥

D．加热NH4HCO3，气体用P2O5干燥

【例7】大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响。

制取氨气并完成喷泉实验。

（1）写出实验室制取氨气的化学方程式：

__________________。

（2）收集氨气应使用_______法，要得到干燥的氨气可选用______________作干燥剂。

（3）用图Ⅰ装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是____________________________，该实验的原理是____________________________________。

（4）如果只提供如图Ⅱ的装置，请说明引发喷泉的方法：

_______________________________________。

【例8】某研究性学习小组为研究Cu与浓H2SO4的反应，设计如下实验探究方案（装置中的固定仪器和酒精灯均未画出）

实验选用细铜丝、98.3%H2SO4、品红溶液、澄清石灰水、CCl4、NaOH溶液等药品，铜丝被卷成螺旋状，一端浸入浓H2SO4中，另一端露置在液面上方。

以下是该学习小组部分交流记录及后续探究实验的记录：

根据上述材料回答下列问题

（1）D、E两容器中CCl4的作用是_____________。

（2）加热过程中，观察到A容器中出现大量白色烟雾，随着反应的进行，容器下部有白色沉淀生成，你认为该沉淀物是_________，分析可能的原因__________________________。

（3）对A容器中的浓H2SO4和铜丝进行加热，很快发现C容器中品红溶液褪色，但始终未见D装置中澄清石灰水出现浑浊或沉淀。

你的猜想是：

_____________________。

设计实验验证你的猜想___________________________。

（4）实验结束后，为了减少环境污染，将各容器的SO2可采取的操作是

_______________________________________________

【例9】在硫酸的工业制法中，下列生产操作及生产操作的主要原因二者都正确的是（）

A．从沸腾炉中出来的炉气须净化，因为炉气中的杂质会与SO2发生反应

B．硫铁矿燃烧前要粉碎，因为大块的不能燃烧

C．SO3用98.3%的浓硫酸吸收，目的是防止形成酸雾，以便SO3吸收完全

D．SO2氧化成SO3时需要使用催化剂，这样可以提高SO2的转化率

【例10】下图为某实验者设计的验证银元完全溶解于一定量的浓硝酸，生成的NO2气体中含有NO的实验装置图。

常温时，NO2与N2O4混合存在；在低于0℃时，几乎只有无色N2O4晶体存在。

⑴反应前先打开A部分的活塞k1，持续通一段时间N2，其理由是___________________

__________________________________________________。

　　⑵若装置中缺B部分，其后果是_______________________________________________。

⑶反应结束后，打开D部分的活塞k2，并通入氧气，D瓶内气体由无色变为红棕色；若通入的是热氧气，则瓶内气体的颜色比以前更深，其原因是

______________________________________________________________________________。

⑷C部分装置的作用是______________；E部分中a仪器所起的作用是________________。

【例11】向50mL18mol·L-1的硫酸溶液中加入足量的铜片并加热。

充分反应后，被还原的H2SO4的物质的量（）

A．等于0.90molB．在0.45mol和0.90mol之间

C．等于0.45molD．小于0.45mol

解析：

浓硫酸是氧化性酸，稀硫酸是非氧化性酸，而在金属活动性顺序表中铜在氢的后面，因此只有浓硫酸才可以与铜在加热条件下反应，而稀硫酸不能反应。

随着反应的进行硫酸的浓度越来越小，最后必然有一部分硫酸不能反应，所以小于0.45mol，答案选D。

【例12】将硫化氢通入四种不同浓度的硝酸溶液中，发生如下反应：

①3H2S+2HNO3=3S↓+2NO↑+4H2O②4H2S+2HNO3=4S↓+NH4NO3+3H2O

③H2S+2HNO3=S↓+2NO2↑+2H2O④5H2S+2HNO3=5S↓+N2↑+6H2O

根据上述反应判断HNO3浓度由小到大顺序是（）

A．④②①③B．③①④②

C．②④①③D．①④②③

原因：

氧化性越强则硝酸浓度越大是正确的，但是并不是得电子越多氧化性就越强，而是看还原产物中N的化合价。

正确答案是C。

【例13】铁片投入下列溶液后，金属片质量增加的是（）

A．冷的浓HNO3B．Cu（NO3）2溶液

C．稀HNO3D．Fe（NO3）3溶液

原因：

钝化不是不反应而是在金属表面生成氧化膜，很显然金属的质量要增加。

正确答案是AB。

跟踪训练

1．（2016·试题调研）关于氨的下列叙述中，正确的是（　　）

A．氨因为有刺激性气味，因此不用来作制冷剂B．氨具有还原性，可以被氧化为NO

C．氨极易溶于水，因此氨水比较稳定（不容易分解）

D．氨溶于水显弱碱性，因此可使石蕊试剂变为红色【答案】　B

【点拨】　A项，液氨可作制冷剂；B项，4NH3＋5O2

4NO＋6H2O，该反应中NH3表现还原性；C项，氨水中NH3·H2O不稳定；D项，氨水呈碱性，能使紫色石蕊试剂变蓝色。

2．（2016·试题调研）以下有关氨及铵盐的叙述中，不正确的是（　　）

A．铵态氮肥不能与碱性物质如草木灰混合施用

B．氨的喷泉实验体现了氨的溶解性和氧化性

C．实验室里常用固体氯化铵与氢氧化钙反应制取少量氨气

D．氨具有还原性，一定条件下可与氧化性的物质如氧气发生反应【答案】　B

【点拨】　氨的喷泉实验证明氨极易溶于水，不能体

现氨的氧化性。

3．（2016·试题调研）同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3，②NO2，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浓度为（　　）

A．①>②B．①<②

C．①＝②D．不能确定

【答案】　C

【点拨】　假设两个容器的状况为标准状况，①中物质的量浓度计算公式为：

c＝

＝

mol/L；

②中物质的量浓度计算公式为：

c＝

＝

mol/L，因此C选项正确。

4．（2016·试题调研）为了在实验室更简便地制取干燥的NH3，下列方法中适合的是（　　）

A.NH4Cl与浓硫酸混合共热，生成的气体用碱石灰进行干燥B．N2＋3H22NH3，用烧碱进行干燥

C．加热浓氨水，气体用碱石灰干燥D．加热NH4HCO3，气体用P2O5干燥

【答案】　C

5．（2016·试题调研）在标准状况下，在三个干燥的烧瓶内分别装有干燥、纯净的NH3；含一半空气的氯化氢气体；NO2和O2体积比为4：

17的混合气体。

然后分别做喷泉实验，三个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比为（　　）

A．2：

1

：

2B．5：

5：

4

C．1：

1：

1D．无法确定【答案】　B

【点拨】　设烧瓶体积为VL。

（1）“NH3＋H2O”“HCl＋H2O”型：

水充满烧瓶，V气体＝V溶液，则c＝

＝

mol·L－1。

（2）含有一半空气的HCl气体所形成的溶液的浓度也为

mol·L－1。

（3）V（NO2）：

V（O2）＝4：

17时，O2过量，所形成的溶液的体积等于原NO2气体体积的

，溶液的浓度c（HNO3）＝

＝（

×

）mol·L－1，故三者之比为5：

5：

4。

【方法技巧】　

（1）若HCl、NH3等气体中混有少量空气或其他不溶于水的气体，溶液物质的量浓度仍为

mol·L－1。

（2）若NO2

中混有少量的N2或NO，溶液物质的量浓度仍为

mol·L－1。

（3）“NO2＋O2＋H2O”型：

4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3。

若V（NO2）V（O2）≤4（恰好反应或O2过量），则c（HNO3）＝

mol·L－1×

＝

mo