高中 化學(xué) 必修 第二冊 第五章 化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素《第二節(jié) 第3課時 NH3及常見氣體的制備方法》教學(xué)設(shè)計(jì)

第3課時NH3及常見氣體的制備方法[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.掌握實(shí)驗(yàn)室制取NH3的方法。2.掌握實(shí)驗(yàn)室制取常見氣體的原理、裝置，收集、凈化方法及制備方法的比較。任務(wù)一氨的實(shí)驗(yàn)室制法1．氨的實(shí)驗(yàn)室制法[交流研討](1)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣時，堿不選用NaOH、KOH，其原因是什么？提示：原因是NaOH、KOH具有吸濕性，易結(jié)塊，不利于產(chǎn)生氨氣，在加熱條件下還會腐蝕試管。(2)某同學(xué)根據(jù)銨鹽受熱分解的性質(zhì)，認(rèn)為可以采用加熱NH4Cl來制備氨氣，你怎么看？提示：不可以。NH4Cl分解得到NH3和HCl，兩種氣體在試管口遇冷反應(yīng)又生成NH4Cl，得不到氨氣。(3)實(shí)驗(yàn)室制取氨氣時如何干燥氨氣？能否使用氯化鈣或濃硫酸干燥？為什么？提示：應(yīng)該用堿石灰干燥。不能使用氯化鈣或濃硫酸干燥，因?yàn)槁然}或濃硫酸能與氨氣反應(yīng)。(4)并不是所有的銨鹽分解都會產(chǎn)生氨，例如硝酸銨分解就不會產(chǎn)生氨。查閱資料可知，185～200℃時，硝酸銨分解得到兩種氧化物，其中之一是水，請你寫出該溫度時硝酸銨分解的化學(xué)方程式（可不注明條件）。提示：硝酸銨分解的化學(xué)方程式為NH4NO3=N2O↑＋2H2O。2．實(shí)驗(yàn)室制取氨的簡便方法簡便方法裝置反應(yīng)原理加熱濃氨水NH3·H2Oeq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋H2O濃氨水與固體燒堿或生石灰混合將濃氨水滴加到固態(tài)堿性物質(zhì)（如CaO、NaOH、堿石灰等）上，消耗濃氨水中的水，同時反應(yīng)放熱，促進(jìn)NH3·H2O分解產(chǎn)生NH31．在實(shí)驗(yàn)室里，某學(xué)習(xí)小組設(shè)計(jì)了下列制取純凈干燥氨氣的方案，下列方案簡易、可行的是()A．加熱氯化銨固體，再通過堿石灰B．在氮?dú)夂蜌錃獾幕旌蠚怏w中加入鐵觸媒，并加熱至500℃，再通過堿石灰C．加熱濃氨水，再通過濃硫酸D．在生石灰中加入濃氨水，再通過堿石灰答案：D2．實(shí)驗(yàn)室制取少量干燥的氨氣涉及下列裝置中，正確的是()A．①是氨氣發(fā)生裝置B．③是氨氣發(fā)生裝置C．②是氨氣吸收裝置D．④是氨氣收集、檢驗(yàn)裝置答案：B解析：①中NH4Cl受熱易分解生成NH3和HCl，但在試管口附近兩者又能結(jié)合生成NH4Cl，所以不能用于制取NH3，A錯誤；③可用于NH3的發(fā)生裝置，利用濃氨水和生石灰等制取NH3，B正確；②中的漏斗位置過低，不能防止倒吸，漏斗要緊貼水面，C錯誤；④的試管口應(yīng)放一團(tuán)干燥的棉花，減少NH3與空氣的對流，D錯誤。任務(wù)二常見氣體的制備方法比較1．常見氣體的制備裝置裝置應(yīng)用固體（或液體）＋液體eq\o(→,\s\up7(△))氣體固體（＋固體）eq\o(→,\s\up7(△))氣體固體（或液體）＋液體→氣體[交流研討]用上表中裝置對應(yīng)的字母填寫下列空白：氣體反應(yīng)試劑及條件反應(yīng)裝置O2KMnO4或KClO3，加熱Na2O2與H2O；H2O2與MnO2SO2Na2SO3與濃H2SO4Cu與濃H2SO4，加熱Cl2濃鹽酸與MnO2，加熱濃鹽酸與KMnO4H2稀鹽酸與ZnCO2CaCO3與稀鹽酸NH3NH4Cl與Ca(OH)2，加熱濃氨水，加熱濃氨水與CaO提示：BCCAACCCBAC2．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等續(xù)表收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體（舉例）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(jìn)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（密度比水大，且與水不互溶）收集HCl或NH3。3．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：eq\a\vs4\al()實(shí)驗(yàn)室制備氣體裝置選擇的基本思路1．（2024·云南開遠(yuǎn)高一期末）實(shí)驗(yàn)室里通過加熱熟石灰與氯化銨的固體混合物來制備氨氣。氨氣密度小于空氣，有刺激性氣味。氨氣極易溶于硫酸，下列氨氣的制備、干燥、收集、檢驗(yàn)的操作正確的是()答案：B解析：A．固體混合物加熱制取氨氣時，試管口應(yīng)向下傾斜，故A錯誤；B．氨氣為堿性氣體，可用堿石灰干燥，故B正確；C．氨氣的密度小于空氣，應(yīng)用向下排空氣法收集，應(yīng)短管進(jìn)氣長管出氣，故C錯誤；D．氨氣極易溶于水，直接通入硫酸中會引起倒吸，故D錯誤。2．如圖為常用玻璃儀器組成的六種實(shí)驗(yàn)裝置，均可根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需要在其中加入不同的液體或固體試劑，請用適宜裝置的字母完成下列填空：(1)既能用于收集Cl2，又能用于收集NO的裝置是。(2)能用于干燥CO2氣體的裝置是_________________________________________。(3)在實(shí)驗(yàn)室制取Cl2并檢驗(yàn)Cl2部分性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，用于除去Cl2中HCl雜質(zhì)的最佳裝置是________________________________________________________________________。(4)用于尾氣吸收并能防止液體倒吸入反應(yīng)裝置中的是。(5)接在氣體制備的連續(xù)實(shí)驗(yàn)裝置中間，用于控制氣流平穩(wěn)的裝置是。答案：(1)AB(2)AEF(3)A(4)ACE(5)D1．（2024·南昌高一檢測）下列是中學(xué)化學(xué)中常見氣體，只能用排水法收集的是()A．Cl2 B．HClC．SO2 D．NO答案：D2．下列裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．用裝置甲制備氨B．用裝置乙除去氨中少量水C．用裝置丙收集氨D．用裝置丁吸收多余的氨答案：D解析：用裝置甲制備氨時試管口應(yīng)該略向下傾斜，A錯誤；氨能被濃硫酸吸收，不能用裝置乙除去氨中少量水，B錯誤；氨密度小于空氣，用向下排空氣法收集，但收集氣體裝置不能密閉，不能用裝置丙收集氨，C錯誤；氨極易溶于水，用裝置丁吸收多余的氨可以防止倒吸，D正確。3．（2023·云南玉溪一中高一月考）用所給試劑與圖示裝置能夠制取相應(yīng)氣體的是（夾持儀器略）()選項(xiàng)ABCDX中試劑濃鹽酸雙氧水濃硫酸濃氨水Y中試劑MnO2MnO2CuNaOH氣體Cl2O2SO2NH3答案：B4．下列氣體的制備和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)中，由現(xiàn)象得出的結(jié)論錯誤的是()選項(xiàng)試劑試紙或試液現(xiàn)象結(jié)論A濃鹽酸、濃硫酸濕潤的pH試紙變紅HCl為酸性氣體B濃鹽酸、二氧化錳淀粉碘化鉀溶液變藍(lán)Cl2具有氧化性C濃氨水、生石灰濕潤的紅色石蕊試紙變藍(lán)NH3溶于水顯堿性D亞硫酸鈉、硫酸品紅溶液褪色SO2具有還原性答案：D解析：濃鹽酸易揮發(fā)，濃硫酸難揮發(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，故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，遇淀粉變藍(lán)，故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?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)，故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，故D錯誤。5．為了在實(shí)驗(yàn)室制取干燥的氨氣，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計(jì)了如圖所示三套實(shí)驗(yàn)裝置：(1)寫出實(shí)驗(yàn)室制氨氣的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________________________________________________。(2)實(shí)驗(yàn)裝置和所用樣品都正確且能得到干燥氨氣的是（填“甲”、“乙”或“丙”）。(3)檢驗(yàn)試管里是否收集滿氨氣的方法是___________________________________________________________________________________________________________。(4)上述裝置中肯定收集不到氨氣的是（填“甲”、“乙”或“丙”），其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________（用化學(xué)方程式表示）。答案：(1)Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(2)丙(3)在試管口放一片濕潤的紅色石蕊試紙，若試紙變藍(lán)色，則證明氨氣已經(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)乙2NH3＋H2SO4=(NH4)2SO4（或NH3＋H2SO4=NH4HSO4）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＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))2NH3↑＋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，一水合氨遇紅色石蕊試紙顯藍(lán)色，可將濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口檢驗(yàn)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)生成硫酸銨或硫酸氫銨，故乙肯定收集不到氨氣。課時測評6NH3及常見氣體的制備方法（本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨(dú)立形式分冊裝訂?。╊}點(diǎn)一氨氣的制備1．下列制氨氣的裝置和所選試劑，錯誤的是()答案：C解析：A．該裝置是固固加熱型制取氣體，試管口應(yīng)略向下傾斜，A正確；B．濃氨水受熱分解生成氨氣，B正確；C．受熱分解氯化銨固體得到氨氣和氯化氫，二者在試管口冷卻又反應(yīng)生成氯化銨，不能制取氨氣，C錯誤；D．氧化鈣易吸水，同時放出熱量加熱體系，濃氨水分解出氨氣，D正確；故選C。2．實(shí)驗(yàn)室制備氣體后，在收集氣體時，往往根據(jù)氣體的性質(zhì)選擇不同的收集方法，下列收集NH3的方法正確的是()A．向上排空氣法B．向下排空氣法C．排水法D．向上排空氣法或排水法答案：B解析：NH3是一種密度比空氣小且極易溶于水的一種物質(zhì)，所以實(shí)驗(yàn)室收集NH3時只能采用向下排空氣法收集，不能采用向上排空氣法或排水法收集。3．實(shí)驗(yàn)室常用如圖裝置制備氨氣，下列試劑中最適宜代替NH4Cl的是()A．(NH4)2SO4B．NH4NO3C．(NH4)2CO3D．濃氨水答案：A解析：A．在加熱的條件下硫酸銨可以和氫氧化鈣反應(yīng)生成氨氣和硫酸鈣，A正確；B．硝酸銨受熱容易爆炸，B錯誤；C．碳酸銨受熱分解生成氨氣、水和二氧化碳，則氨氣中會混入二氧化碳，C錯誤；D．濃氨水是液體，試管口不能向下，D錯誤。4．關(guān)于實(shí)驗(yàn)室制備并收集氨氣的說法正確的是()A．試劑A是NH4Cl固體B．棉花的作用是防止收集的氣體逸出C．用清洗后未經(jīng)干燥的試管收集氣體D．用濕潤的紅色石蕊試紙驗(yàn)滿答案：D解析：A．NH4Cl固體受熱分解生成NH3和HCl氣體，但NH3和HCl氣體在試管口會化合生成NH4Cl固體，堵塞導(dǎo)氣管，NH4Cl固體加熱分解法不適于實(shí)驗(yàn)室制備氨氣，實(shí)驗(yàn)室常用加熱NH4Cl和熟石灰固體混合物制備氨氣，選項(xiàng)A錯誤；B．NH3收集時易與空氣發(fā)生對流，試管口塞棉花的目的是防止NH3與空氣對流，確保收集純凈NH3，選項(xiàng)B錯誤；C．氨氣極易溶于水，未干燥試管會使氨氣大量溶解，選項(xiàng)C錯誤；D．氨氣是堿性氣體，所以可用濕潤紅色石蕊試紙靠近試管口，若紅色石蕊試紙變藍(lán)，說明氨氣已集滿，選項(xiàng)D正確。題點(diǎn)二常見氣體的制備方法5．下列氣體中，既不能用濃硫酸干燥，又不能用堿石灰干燥的氣體是()A．HBr B．NO2C．SO2 D．NH3答案：A解析：A．HBr是酸性氣體，具有還原性，既不能用濃硫酸干燥，又不能用堿石灰干燥，A符合題意；B．NO2不能用堿石灰干燥，能用濃硫酸干燥，B不符合題意；C．SO2是酸性氣體，能用濃硫酸干燥，不能用堿石灰干燥，C不符合題意；D．NH3是堿性氣體，不能用濃硫酸干燥，能用堿石灰干燥，D不符合題意。6．下列氣體在實(shí)驗(yàn)室中常用如圖所示裝置制備的是()A．Cl2 B．O2C．H2 D．NH3答案：A解析：A．二氧化錳和濃鹽酸加熱反應(yīng)生成氯氣，A正確；B．雙氧水和二氧化錳反應(yīng)制取氧氣不需要加熱，B錯誤；C．活潑金屬和酸反應(yīng)制取氫氣不需要加熱，C錯誤；D．濃氨水和氧化鈣反應(yīng)制取氨水不需要加熱，且氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)制取氨氣不能使用該裝置，D錯誤。7．（2023·四川南充高一統(tǒng)考）關(guān)于實(shí)驗(yàn)裝置與試劑選擇，下列說法正確的是()A．裝置①可用作MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制Cl2的發(fā)生裝置B．用裝置②吸收NH3可防倒吸C．裝置③可用于驗(yàn)證氨氣在水中的溶解性D．裝置④可用于收集NO2氣體答案：C解析：A．MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制Cl2的反應(yīng)需要加熱，A不正確；B．NH3易溶于水，裝置②中的煤油不能起到防止倒吸的作用，所以裝置②不可用于吸收NH3，B不正確；C．裝置③中，往燒瓶內(nèi)滴入水，看到氣球體積膨脹，則表明燒瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，從而表明NH3易溶于水，所以裝置③可用于驗(yàn)證氨氣在水中的溶解性，C正確；D．NO2易與水反應(yīng)生成HNO3和NO，所以裝置④不可用于收集NO2氣體，D不正確。8．用于干燥、收集并吸收多余尾氣的裝置如圖，下列方案正確的是()選項(xiàng)X收集氣體YA堿石灰NH3稀硫酸BP2O5Cl2NaOH溶液CP2O5H2NaOH溶液D堿石灰NONaOH溶液答案：B解析：A．氨氣密度比空氣小，收集時應(yīng)“短進(jìn)長出”，故A錯誤；B．五氧化二磷是酸性干燥劑，氯氣用五氧化二磷干燥，氯氣密度比空氣大，收集時“長進(jìn)短出”，尾氣用氫氧化鈉溶液吸收，注意防倒吸，故B正確；C．氫氣密度比空氣小，收集時應(yīng)“短進(jìn)長出”，多余的氫氣不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故C錯誤；D．NO和堿石灰不反應(yīng)，NO和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，NO不能用排空氣法收集，NO不與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，故D錯誤。9．（2023·廣州白云中學(xué)高一期中）實(shí)驗(yàn)室可以用如圖所示裝置制備、干燥、收集氣體的是()A．以MnO2、濃鹽酸為原料，制備Cl2B．以石灰石、鹽酸為原料，制備CO2C．以氯化銨和熟石灰兩種固體為原料，加熱制備NH3（堿性氣體）D．以鋅粒、稀鹽酸為原料，制備H2答案：B解析：A．以MnO2、濃鹽酸為原料，制備Cl2需要加熱，缺少加熱裝置，A錯誤；B．以石灰石、鹽酸為原料，制備CO2，固體、液體不加熱制備氣體，CO2密度比空氣大，采用向上排空氣法收集，且收集時“長進(jìn)短出”，尾氣用NaOH溶液吸收，B正確；C．以氯化銨和熟石灰兩種固體為原料，加熱制備NH3（堿性氣體），該裝置不是固固加熱制備氣體的裝置，且氨氣和濃硫酸反應(yīng)，不能用濃硫酸干燥，C錯誤；D．以鋅粒、稀鹽酸為原料，制備H2，H2密度比空氣小，應(yīng)該采用向下排空氣法收集H2，或收集時“短進(jìn)長出”，尾氣不與NaOH溶液反應(yīng)，D錯誤。10．（2024·湖北宜昌高一期中）實(shí)驗(yàn)室模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3，反應(yīng)原理為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl（NH3極易溶于水）。下列說法正確的是()A．裝置A中使用“多孔球泡”的作用是防止倒吸B．裝置B中X溶液為飽和Na2CO3溶液，主要作用是吸收混合氣中的HClC．裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為COeq\o\al(2-,3)＋2H＋=CO2↑＋H2OD．利用錐形瓶中所得物質(zhì)制備Na2CO3固體，還需經(jīng)歷過濾、洗滌、干燥及焙燒等過程答案：D解析：A．使用“多孔球泡”可增大氣體與溶液的接觸面積，加快NH3的吸收速率，不能防止倒吸，A項(xiàng)錯誤；B．Na2CO3溶液與CO2、HCl均能發(fā)生反應(yīng)，X溶液應(yīng)為飽和NaHCO3溶液，B項(xiàng)錯誤；C．裝置C中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為CaCO3＋2H＋=Ca2+＋CO2↑＋H2O，C項(xiàng)錯誤；D．NaHCO3固體受熱分解得到Na2CO3固體，利用錐形瓶中所得NaHCO3制備Na2CO3固體時，需進(jìn)行過濾、洗滌、干燥及焙燒等過程，D項(xiàng)正確。11．室溫下，用收集到的氯氣與氨按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（實(shí)驗(yàn)前K1、K2關(guān)閉）。(1)為使兩種氣體充分混合，氣體a是（填化學(xué)式）。(2)填充下列表格：操作步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解釋原因打開K1，緩緩?fù)苿幼⑸淦骰钊?，向試管中注入氣體a（約是氣體b的3倍），關(guān)閉K1，恢復(fù)室溫試管內(nèi)出現(xiàn)白煙并在試管內(nèi)壁凝結(jié)①反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________打開K2②_______________________③_______________________答案：(1)NH3(2)①8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl②燒杯中的水倒吸入試管中③該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，試管內(nèi)壓強(qiáng)降低，在大氣壓的作用下燒杯中的水發(fā)生倒吸解析：(1)為使兩氣體充分混合，則應(yīng)將密度小的NH3從注射器經(jīng)長導(dǎo)管進(jìn)入試管底部，NH3上升的過程中，與Cl2充分混合。(2)打開K1，緩緩?fù)苿幼⑸淦骰钊?，向試管中注入約3倍于b氣體的a氣體，氨過量；關(guān)閉K1，恢復(fù)室溫，試管中可觀察到的現(xiàn)象是生成白煙，而后有白色固體凝結(jié)在試管內(nèi)壁，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為8NH3＋3Cl2=N2＋6NH4Cl。再打開K2，可觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水倒流進(jìn)入試管中，原因是該反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)，試管內(nèi)壓強(qiáng)降低，在大氣壓的作用下燒杯中的水發(fā)生倒吸。12．（2023·山東菏澤高一期末）氮化鉻(CrN)難溶于水，常用作耐磨涂層。添加到機(jī)械部件能夠增強(qiáng)它們的潤滑性和耐磨損性。實(shí)驗(yàn)室可用無水氯化鉻(CrCl3)與氨氣在高溫下反應(yīng)制備，裝置如圖所示（夾持與加熱裝置省略）。已知無水CrCl3易潮解，高溫下能被氧氣氧化?；卮鹣铝袉栴}：(1)連接以下部分裝置制取干燥的NH3，相應(yīng)的連接順序是→→（填接口字母編號，按氣流從左到右的方向）。(2)實(shí)驗(yàn)開始時，通入NH3一段時間后再加熱裝置A，目的是________________________________________________________________________。(3)裝置A玻璃管中產(chǎn)生大量白煙，則A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________