新教材適用2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第5章化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素第2節(jié)氮及其化合物第3課時NH3及常見氣體的制備方法學(xué)案新人教版必修第二冊

第3課時NH3及常見氣體的制備方法學(xué)習(xí)目標(biāo)1．駕馭試驗室制NH3的方法。2．駕馭常見氣體的制備。3．原理、裝置、收集和凈化規(guī)律。核心素養(yǎng)1．通過探究NH3的試驗室制法，強化證據(jù)推理和模型認(rèn)知的實力。2．通過學(xué)習(xí)常見氣體的制備，強化科學(xué)探究和創(chuàng)新意識。一、氨的試驗室制法對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P0241．氨的試驗室制法(1)制備原理銨鹽(NH4Cl)與強堿[Ca(OH)2]反應(yīng)生成氨，其化學(xué)方程式：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)試驗裝置固體＋固體→氣體(3)收集和驗滿①NH3極易溶于水，可以用_向下排空氣法__收集。②利用NH3的性質(zhì)檢驗是否收集滿。把潮濕的紅色石蕊試紙置于試管口，試紙變_藍(lán)色__；或?qū)⒄河袧恹}酸的玻璃棒置于試管口，有_白煙__產(chǎn)生。(4)尾氣處理可在試管口放一團_用水或稀H2SO4__浸濕的棉花球。特殊提示：①制取氨時，不能用硝酸銨代替氯化銨。因為硝酸銨在加熱過程中可能發(fā)生爆炸。也不能用氫氧化鈉代替熟石灰，因為氫氧化鈉具有吸濕性，易結(jié)塊，不利于產(chǎn)生NH3。②因為NH3為堿性氣體，且能與CaCl2反應(yīng)生成CaCl3·8NH3，所以不能用濃硫酸、無水氯化鈣、P2O5等代替堿石灰干燥NH3。2．氨氣的簡易制法方法裝置原理及化學(xué)方程式加熱濃氨水氨水具有_不穩(wěn)定性__和_揮發(fā)性__，受熱易分解?；瘜W(xué)方程式為NH3·H2ONH3↑＋H2O將濃氨水滴入生石灰、固體NaOH或堿石灰中固體NaOH具有吸水性，溶于水放出大量的熱，促使氨水分解。CaO與水反應(yīng)，使溶劑(水)削減；反應(yīng)放熱，促使氨水分解?；瘜W(xué)方程式為NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2正|誤|判|斷(1)收集NH3時，試管口處的棉花可減緩NH3與空氣的對流。(√)(2)某同學(xué)依據(jù)銨鹽受熱分解的性質(zhì)，認(rèn)為可以采納加熱NH4Cl分解的方法來制取氨。(×)(3)由于氨極易溶于水，所以不能用排水法收集氨，只能用向下排空氣法收集。(√)(4)由于氨極易溶于水，所以多余的氨可以用導(dǎo)管干脆插入水中進行汲取。(×)(5)氨不能用濃H2SO4干燥，但可以用無水CaCl2干燥。(×)深|度|思|考1.試驗室加熱制取氨氣時，為什么堿不選用NaOH?提示：NaOH固體易潮解、有吸濕性、易結(jié)塊，不利于氨氣逸出，加熱條件下還會腐蝕試管。2．試驗室制備氨氣時，收集氨氣的小試管口的棉花作用是什么？提示：制備氨氣溫度較高，收集氨氣時，干燥的棉花可以減小對流，提高氨氣純度。收集完氨氣后用水或稀硫酸浸濕的棉花可以汲取尾氣。應(yīng)|用|體|驗1.某同學(xué)在試驗室中利用下列裝置制備NH3：(1)假如選用A裝置作為氨氣的發(fā)生裝置，則反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)選擇圖中的裝置，欲收集一瓶干燥的氨氣，裝置的運用依次為A→_C__→_D__→_C__→_F__(按氣流方向，用大寫字母表示)。解析：(1)試驗室加熱NH4Cl和Ca(OH)2固體混合物來制取氨氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。(2)制取的氨氣中混有水蒸氣，需干燥除去，故發(fā)生裝置后連接裝置C，氨氣極易溶于水，密度比空氣小，可采納向下排空氣法收集，收集裝置選擇裝置D，為防止水蒸氣混入，在集氣瓶后連接干燥裝置C，裝置F進行尾氣處理，故裝置連接依次為CDCF。2．為了在試驗室制取干燥的氨氣，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計了如圖所示三套試驗裝置：(1)寫出試驗室制氨氣的化學(xué)反應(yīng)方程式：Ca(OH)2＋2NH4Cl2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(2)試驗裝置和所用樣品都正確且能得到干燥氨氣的是_丙__(填“甲”“乙”或“丙”)。(3)檢驗試管里是否收集滿氨氣的方法是_在試管口放一片潮濕的紅色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)色，則證明氨已經(jīng)集滿(或用玻璃棒蘸取濃鹽酸或濃硝酸放在試管口，若產(chǎn)生大量白煙，則證明氨氣已經(jīng)集滿)__。(4)上述裝置中確定收集不到氨氣的是_乙__(填“甲”“乙”或“丙”)，其緣由是2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4(或NH3＋H2SO4=NH4HSO4)(用化學(xué)方程式表示)。解析：(1)氯化銨與氫氧化鈣在加熱條件下反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Ca(OH)2＋2NH4Cl2NH3↑＋CaCl2＋2H2O。(2)甲中沒有干燥裝置，得到的氨氣中含有水蒸氣；乙中濃硫酸能夠與氨氣發(fā)生反應(yīng)；丙中堿石灰與氨氣不反應(yīng)，能夠干燥氨氣。(3)氨氣與水反應(yīng)生成一水合氨，一水合氨遇紅色的石蕊試紙顯藍(lán)色，可將潮濕的紅色石蕊試紙放在試管口檢驗氨氣是否已收集滿；氨氣和氯化氫或硝酸反應(yīng)可產(chǎn)生大量白煙，所以可用玻璃棒蘸取濃鹽酸或濃硝酸放在試管口，若產(chǎn)生大量白煙，可證明氨氣已經(jīng)收集滿。(4)氨氣為堿性氣體，可與濃硫酸反應(yīng)生成硫酸銨，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4，故乙裝置確定收集不到氨氣。二、常見氣體的制備方法比較對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P0261．常見氣體的制備裝置裝置應(yīng)用固體(或液體)＋液體氣體固體(＋固體)氣體固體(或液體)＋液體→氣體2.常見氣體的制備試劑與裝置的選擇氣體反應(yīng)試劑反應(yīng)裝置O2①KMNO4、②KClO3分解_B__①Na2O2與H2O；②H2O2與MnO2_C__SO2Na2SO3與濃H2SO4_C__Cu與濃H2SO4，加熱_A__Cl2濃鹽酸與MnO2，加熱_A__濃鹽酸與KMnO4_C__H2稀鹽酸與Zn_C__CO2CaCO3與稀鹽酸_C__NH3NH4Cl與Ca(OH)2，加熱_B__NH3·H2O，加熱_A__NH3·H2O與CaO_C__3.氣體的收集方法(1)一般方法收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水且不與水反應(yīng)_O2、H2、NO、CO__等排空氣法向上排空氣法密度_大于__空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)Cl2、SO2、NO2、CO2等向下排空氣法密度_小于__空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)_H2、NH3__等(2)創(chuàng)新方法①從a管進氣b管出水可收集_難溶于水的氣體__，如_H2、O2__等。②若將廣口瓶中的液體更換，還可以收集以下氣體：換成飽和食鹽水收集_氯氣__，換成飽和碳酸氫鈉溶液收集_二氧化碳__，換成四氯化碳收集_HCl或NH3__。4．常用的防倒吸裝置尾氣處理時，有些氣體要防倒吸，常見的防倒吸裝置有：正|誤|判|斷(1)全部氣體均可用排空氣法收集。(×)(2)制氧氣時，用Na2O2或H2O2作反應(yīng)物可選擇相同的氣體發(fā)生裝置。(√)(3)試驗室可用銅片和濃硫酸共熱制取少量SO2氣體。(√)(4)制二氧化氮氣體時，可用水汲取尾氣。(×)深|度|思|考試驗室可以按如圖所示的裝置干燥、貯存氣體M，多余的氣體可用水汲取，則M可能是_②__。①一氧化氮②氨氣③二氧化硫④氯化氫提示：用該裝置干燥、貯存的氣體的密度必需比空氣的小，且該氣體易溶于水，NH3符合要求。應(yīng)|用|體|驗現(xiàn)有如圖所示的四種試驗室制備氣體的發(fā)生裝置。下列敘述正確的是(A)A．a(chǎn)裝置可用于Na2SO3固體和70%的濃硫酸反應(yīng)制備SO2B．b裝置可用于Cu和稀硫酸制取SO2C．c裝置可用于加熱NH4Cl固體制備NH3D．d裝置可用于MnO2和H2O2反應(yīng)制備O2，并能限制反應(yīng)的發(fā)生和停止解析：Na2SO3固體與較濃硫酸制備SO2氣體，不須要加熱，A項正確；銅和稀硫酸加熱也不反應(yīng)，B項錯誤；干脆加熱NH4Cl固體分解生成的NH3和HCl氣體在試管口又重新生成NH4Cl固體，無法制取NH3，C項錯誤；MnO2是粉末狀固體，無法通過簡易啟普發(fā)生器限制反應(yīng)的發(fā)生和停止，D項錯誤。解答試驗裝置題做到“四看”一看發(fā)生裝置是否有錯：①試驗是否需加熱。②儀器放置是否有錯。③夾持儀器的位置是否有錯。二看試劑(反應(yīng)物、干燥劑、尾氣汲取劑等)是否符合試驗原理。三看收集方法是否有錯(導(dǎo)管伸入的位置等)。四看是否缺少尾氣汲取裝置，對于有毒氣體，確定要設(shè)計尾氣汲取裝置，并選擇相宜的汲取劑。1．(2024·湖南婁底高一檢測)下列是中學(xué)化學(xué)中常見氣體，只能用排水法收集的是(D)A．Cl2 B．HClC．SO2 D．NO2．(2024·山西柳林縣鑫飛中學(xué)高一期中)下列氣體的制備和性質(zhì)試驗中，由現(xiàn)象得出的結(jié)論錯誤的是(D)選項試劑試紙或試液現(xiàn)象結(jié)論A濃鹽酸、濃硫酸潮濕的pH試紙變紅HCl為酸性氣體B濃鹽酸、二氧化錳淀粉碘化鉀試液變藍(lán)Cl2具有氧化性C濃氨水、生石灰紅色石蕊試紙變藍(lán)NH3溶于水顯堿性D亞硫酸鈉、硫酸品紅溶液褪色SO2具有還原性解析：濃鹽酸易揮發(fā)，濃硫酸不揮發(fā)，且濃硫酸稀釋放熱，可制備HCl氣體，鹽酸可以使pH試紙變紅，A正確；濃鹽酸與二氧化錳加熱可制備氯氣，氯氣可氧化KI生成碘，遇淀粉碘化鉀試液變藍(lán)，B正確；濃氨水與CaO混合可制備氨氣，氨水顯堿性，因此氨氣使潮濕的紅色石蕊試紙變藍(lán)，C正確；亞硫酸鈉與硫酸反應(yīng)生成二氧化硫，二氧化硫可使品紅溶液褪色，體現(xiàn)其漂白性，D錯誤。3．(2024·河南商丘市第一高級中學(xué)高一期中)某課外活動小組在試驗室用如圖所示裝置快速制取氨并驗證氨的某些性質(zhì)，同時收集少量純凈的氮氣，請回答。(1)寫出用生石灰和濃氨水反應(yīng)制取氨的化學(xué)方程式：NH3·H2O＋CaO=Ca(OH)2＋NH3↑。(2)試驗進行一段時間，視察到硬質(zhì)玻璃管內(nèi)黑色氧化銅粉末變?yōu)榧t色，盛無水硫酸銅的干燥管內(nèi)出現(xiàn)藍(lán)色，并且在最終的出氣導(dǎo)管口處收集到純凈、干燥的氮氣。依據(jù)這些現(xiàn)象，寫出在硬質(zhì)玻璃管內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：3CuO＋2NH33Cu＋3H2O＋N2，這個反應(yīng)說明氨具有_B__(填字母)。A．堿性 B．還原性C．氧化性 D．不穩(wěn)定性(3)洗氣瓶中濃硫酸的主要作用是_汲取空氣中的水分，解除干擾；汲取氨，防止污染空氣__，但也可能存在的平安隱患是_濃硫酸發(fā)生倒吸__。(4)裝置E的作用是_汲取水蒸氣，干燥NH3__，裝置F的作用_檢驗是否有水生成__，E中的堿石灰_不能__(填“能”或“不能”)換成CaCl2。,對點訓(xùn)練題組一氨氣的試驗室制法1．(2024·江西于都中學(xué)高一期中)試驗室制取氨并驗證其化學(xué)性質(zhì)和用途，圖中裝置對應(yīng)的說法正確的是(C)A．可利用裝置甲制取大量氨B．可利用裝置乙干燥氨C．依據(jù)裝置丙的原理和現(xiàn)象，可用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣D．利用裝置丁可汲取氨氣并防倒吸解析：NaOH稀溶液與NH4Cl溶液反應(yīng)主要生成NH3·H2O，A項錯誤；濃H2SO4與NH3反應(yīng)，B項錯誤；因反應(yīng)8NH3＋6Cl2=6NH4Cl＋N2，能看到白煙產(chǎn)生，可用濃氨水檢驗氯氣管道是否漏氣，C項正確；丁裝置可汲取NH3，能發(fā)生倒吸現(xiàn)象，D項錯誤。2．某試驗小組利用如圖裝置制備NH3并探究其性質(zhì)。下列說法正確的是(C)A．①中固體可換為NH4ClB．②中藥品為P2O5C．反應(yīng)一段時間后，③中黑色固體變?yōu)榧t色D．反應(yīng)一段時間后，④中錐形瓶收集到液氨解析：NH4Cl受熱分解生成NH3和HCl氣體，遇冷重新反應(yīng)生成NH4Cl，無法制取NH3，A錯誤；P2O5會與H2O、NH3反應(yīng)生成(NH4)3PO4，不能用P2O5干燥氨，B錯誤；NH3具有還原性，可將黑色氧化銅還原成紅色的銅單質(zhì)，則反應(yīng)一段時間后，③中黑色固體變?yōu)榧t色，C正確；液氨的沸點為－33.5℃，無法在冰中液化，氨與氧化銅反應(yīng)后生成水，過量的氨可溶于水，故收集到的是氨水，D錯誤。3．試驗室制取NH3時，下列裝置能達(dá)到相應(yīng)試驗?zāi)康牡氖?B)解析：A項中試管口應(yīng)略向下傾斜，錯誤；可用堿石灰干燥氨氣，B項正確；氨氣的密度比空氣的小，應(yīng)短管進長管出，C項錯誤；氨氣極易溶于水，裝置圖中導(dǎo)管口不能插水中，會倒吸，D項錯誤。4．已知氨極易溶于水，難溶于有機溶劑CCl4(CCl4不溶于水，密度比水的大)。下列不適合做氨的尾氣汲取裝置的是(C)解析：NH3極易溶于水，若用C項中裝置作NH3的尾氣汲取裝置，則簡潔發(fā)生倒吸，故選C。題組二常見氣體的制備方法比較5．下列各裝置不能達(dá)到試驗?zāi)康牡氖?B)A．裝置①可用于汲取多余的HClB．裝置②可用于除去Cl2中的HClC．裝置③可用于干燥H2D．裝置④可用于排空氣法收集H2、CO2、Cl2、HCl等氣體解析：HCl極易溶于水，可用水汲取，倒扣漏斗可防倒吸，A不符合題意；Cl2和HCl都可以與氫氧化鈉反應(yīng)，不符合除雜原則，應(yīng)當(dāng)運用飽和食鹽水除雜，B符合題意；H2為中性氣體，可用堿石灰干燥，C不符合題意；H2的密度小于空氣，以短進長出的方式連接，即為向下排空氣法收集，CO2、Cl2、HCl的密度比空氣大，以進步短出的方式連接，即為向上排空氣法收集，D不符合題意。6．如圖是試驗室常見的氣體制取、干燥和收集裝置。若用氯酸鉀和催化劑二氧化錳制取干燥的氧氣，則合理的裝置組合為(C)A．①⑤⑧ B．③④⑦C．①⑤⑥ D．③⑤⑥解析：氯酸鉀在二氧化錳作催化劑、加熱的條件下生成氯化鉀和氧氣，氯酸鉀和二氧化錳為粉末狀，反應(yīng)條件為加熱，可選①作為制取裝置，干燥O2可選用④用濃硫酸進行干燥，或選用⑤裝置用堿石灰進行干燥，氧氣密度比空氣大，采納向上排空氣法收集，只能用⑥裝置，故合理的裝置組合為①⑤⑥。7．(2024·遼寧凌源市試驗中學(xué)高一檢測)下列裝置進行的試驗，能達(dá)到目的的是(D)A．用圖1裝置制取并收集干燥純凈的NH3B．用圖2裝置可演示NO的噴泉試驗C．用圖3裝置除去CO2氣體中混有的少量SO2D．用圖4裝置檢驗鐵粉與水蒸氣反應(yīng)產(chǎn)生的H2綜合強化8．(2024·甘肅天水市第一中學(xué)高一檢測)下列是試驗室制取氣體時常用的發(fā)生裝置和收集裝置。下列說法正確的是(A)A．圖①可用于NH4Cl固體與Ca(OH)2固體共熱制取NH3B．圖②可用于試驗室制取Cl2C．圖③可用于收集NOD．圖④可用于收集NH39．NaClO2具有強氧化性，是較好的消毒劑，試驗室可以用NaClO2與濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2，制取裝置如圖所示，下列敘述確定正確的是(B)A．長頸漏斗可以替換儀器aB．可用排飽和食鹽水法收集Cl2C．可通過裝置乙除去HCl和H2OD．反應(yīng)中NaClO2被氧化解析：濃鹽酸會揮發(fā)且生成的氯氣會從長頸漏斗中逸出，滴加濃鹽酸不能用長頸漏斗，A錯誤；氯氣難溶于飽和食鹽水，可用排飽和食鹽水法收集Cl2，B正確；裝置乙凈化氣體時應(yīng)長管進氣短管出氣，C錯誤；NaClO2與濃鹽酸反應(yīng)制取Cl2，NaClO2中氯元素化合價從＋3價降低到0價，被還原，D錯誤。10．如圖所示儀器和裝置，用橡膠管經(jīng)過簡潔連接，可制備收集多種不同的純凈、干燥的氣體(不考慮尾氣汲取)。下列關(guān)于這些裝置的連接方法正確的是(D)A．試驗室用石灰石與稀鹽酸制備收集CO2：b→f→d→eB．試驗室用鋅粒與稀硫酸制備收集H2：b→c→gC．試驗室利用H2O2與MnO2制備收集O2：a→c→eD．試驗室用濃氨水與生石灰制備收集NH3：b→d→e解析：試驗室用塊狀石灰石與稀鹽酸反應(yīng)來制備CO2：CaCO3＋2HCl=CaCl2＋H2O＋CO2↑，反應(yīng)不須要加熱，所以發(fā)生裝置選b，應(yīng)用飽和NaHCO3溶液除去揮發(fā)出的HCl氣體，通過濃硫酸(c)進行干燥，通過排空氣法(e)收集；堿石灰能與CO2反應(yīng)，所以不能作CO2的干燥劑，A項錯誤。試驗室用鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制備氫氣：Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑，反應(yīng)不須要加熱，所以發(fā)生裝置選b，通過濃硫酸(c)進行干燥后再通過排水法(g)收集，所得氣體又混入水蒸氣，B項錯誤。試驗室利用H2O2與MnO2反應(yīng)制備O2，反應(yīng)不須要加熱，發(fā)生裝置不能選a，C項錯誤。試驗室可用濃氨水與生石灰制備NH3：NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca(OH)2，反應(yīng)不須要加熱，所以發(fā)生裝置選b，通過堿石灰(d)除去NH3中的水蒸氣，用排空氣法(e)進行收集，D項正確。11．(2024·河北保定高一期中)某試驗小組擬選用下列裝置制取并收集氨，回答下列問題：(1)圖A、B、C是常見反應(yīng)裝置，用A裝置制取氨氣的化學(xué)方程式是2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。用B裝置制取氨氣，分液漏斗中選用的藥品是_濃氨水__(填名稱)。(2)下列干燥劑能用于氨氣干燥的是_D__(填字母)。A．濃硫酸 B．無水氯化鈣C．五氧化二磷 D．堿石灰(3)若用C裝置與d裝置①相連制取并收集X氣體，則X可能是下列氣體中的_③④__(填序號)，在d裝置之后還應(yīng)連接導(dǎo)管插入到盛某種液體的燒杯中，其目的是_汲取尾氣，防止污染空氣__。①H2②NO③Cl2④SO2⑤NH3(4)下列關(guān)系圖中，A是一種正鹽，B是氣態(tài)氫化物，C是單質(zhì)，F(xiàn)是強酸。當(dāng)X無論是強酸還是強堿時都有如下轉(zhuǎn)化關(guān)系(其他產(chǎn)物及反應(yīng)所需條件均已略去)。當(dāng)X是強堿時，過量的B跟Cl2反應(yīng)除生成C外，另一產(chǎn)物是鹽酸鹽，寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。ABCDEF解析：(3)若用C裝置與d裝置①相連制取并收集X氣體，適合收集密度比空氣大且不與空氣反應(yīng)的氣體。H2密度比空氣小，不能用向上排空氣法收集，故不選①；NO和氧氣反應(yīng)生成NO2，不能用排空氣法收集NO，故不選②；Cl2密度大于空氣，能用向上排空氣