2020年高考化学一轮复习 第四章 第四节 氮及其重要化合物课件 新人教版

第四节氮及其重要化合物考向一氨气的实验室制备【通考点·融会贯通】1.氨气的实验室制法氨气的发生装置:适合于固体或固体混合物加热制取气体,反应原理为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O△====2.实验室制取氨气的简易方法方法化学方程式(或原理)气体发生装置加热浓氨水NH3·H2ONH3↑+H2O△====方法化学方程式(或原理)气体发生装置浓氨水+固体CaONH3·H2O+CaO====NH3↑+Ca(OH)2CaO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的溶解度浓氨水+固体NaOHNaOH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【通考题·触类旁通】1.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()A.①②B.②③C.③④D.①③【解析】选D。NH4Cl受热可产生NH3和HCl,但两者遇冷会重新发生化合反应生成NH4Cl,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底部而使试管破裂,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到干燥的NH3,④符合要求。2.(2019·南通模拟)下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某化学性质,其中能达到实验目的的是()A.用装置甲制取氨气B.用装置乙除去氨气中的水蒸气C.用装置丙验证氨气具有还原性D.用装置丁吸收尾气【解析】选C。A,用装置甲制取氨气需要加热,错误。B,氨气与浓硫酸反应生成硫酸铵,错误。C,氨气与氧化铜在加热条件下反应生成N2、水和铜,可以验证氨气具有还原性,正确。D,用装置丁吸收尾气容易引起倒吸,错误。【加固训练】1.下列装置用于进行指定实验时,能达到实验目的的是()A.用装置甲制备氨气B.用装置乙除去氨气中少量水C.用装置丙收集氨气D.用装置丁吸收多余的氨气【解析】选D。装置甲中试管口应稍向下倾斜,A错误;氨气能与浓硫酸反应,B错误;装置丙中只有气体的流入口,没有气体的流出口,C错误;氨气在水中的溶解度非常大,被水吸收时容易产生倒吸的现象,装置丁可以防止倒吸,D正确。2.用NH4Cl和Ca(OH)2制备NH3,反应发生、气体收集和尾气处理装置依次为________。【解析】制备氨气时,加热固体的试管口应略向下倾斜,所以制备装置应选取装置A;氨气的密度比空气小,因此应用向下排空气法收集,所以收集装置应选取装置C;氨气极易溶于水,应防止发生倒吸,因此尾气处理装置应选取装置G。答案:A、C、G3.某同学用下列装置(固定、加热仪器和橡胶管省略)进行有关氨气制取的实验探究。回答下列问题:(1)若用装置①制取NH3,其反应的化学方程式为___________________________________;若要测定生成的NH3的体积,则必须选择的装置是________(填装置序号),装置中所盛试剂应具有的性质是___________________________。(2)若用装置②制取并收集干燥的NH3,烧瓶内装的试剂是________,分液漏斗中装的试剂是________,收集装置应选择________(填装置序号)。【解析】(1)装置①适用于固-固加热制取气体,制取NH3的试剂是NH4Cl和Ca(OH)2。若测定NH3的体积,必须用排液体法,而NH3极易溶于水,故不能用排水法,所用的液体必须不与NH3反应,也不溶解NH3才行。(2)装置②是固-液反应,不需要加热的装置,制取NH3时,可用浓氨水和碱石灰作用。答案:(1)2NH4Cl+Ca(OH)22NH3↑+CaCl2+2H2O③⑦氨气难溶于该试剂,且该试剂不易挥发(2)CaO(或NaOH或碱石灰)浓氨水(或浓NH4Cl溶液)⑥△====4.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________(填字母),选用的试剂是________(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下列问题: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________(填字母)。A.H2OB.浓硫酸C.CCl4D.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的装置中要注意广口瓶中导气管的长短,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且不与NH3发生反应,故选CCl4。答案:(1)B②③NaOH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+OH-NH3·H2ONH3↑+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4NH(2)①如图②C5.(2016·全国卷Ⅰ)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:(1)氨气的制备①氨气的发生装置可以选择上图中的__________,反应的化学方程式为_____________________。②欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→__________(按气流方向,用小写字母表示)。(2)氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中,硬质玻璃管Y中加入少量催化剂,充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好)。在一定温度下按图示装置进行实验。操作步骤实验现象解释原因打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中①Y管中________②反应的化学方程式______将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2③_______④________【解析】(1)①制取氨气可以用固体氯化铵和氢氧化钙反应,发生装置应选择图中的A,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O;也可以用浓氨水和碱石灰加热制取,反应的化学方程式为NH3·H2ONH3↑+H2O,发生装置应选择图中的B。△====△====②欲收集一瓶干燥的氨气,其连接顺序为发生装置→干燥装置→收集装置→尾气吸收装置,按气流方向表示为d→c→f→e→i。(2)打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中,氨气和二氧化氮发生氧化还原反应,生成氮气和水,所以Y管中红棕色慢慢变浅,反应的化学方程式为8NH3+6NO27N2+12H2O;将注射器活塞退回原处并固定,待装置恢复到室温,Y管中有少量水珠,生成的气态水凝聚。打开K2时,Z中的溶液倒吸入Y管中,原因是该反应为气体体积减小的反应,装置内压强降低,在大气压的作用下发生倒吸。催化剂=====答案:(1)①A2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O(或BNH3·H2ONH3↑+H2O)②d→c→f→e→i(2)①红棕色慢慢变浅②8NH3+6NO27N2+12H2O③Z中NaOH溶液产生倒吸现象④反应后气体分子数减少,装置中压强减小△====△====催化剂=====考向二喷泉实验及相关计算【通考点·融会贯通】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。2.形成喷泉的常见组合气体HClNH3CO2、Cl2、SO2、H2SNO2NO、O2(4∶3)吸收剂水、NaOH溶液水NaOH溶液水水3.常见的喷泉实验装置装置Ⅰ:打开止水夹,挤压胶头滴管的胶头,使少量水进入烧瓶,导致大量的NH3溶解。烧瓶内形成负压而产生喷泉。装置Ⅱ:挤压气球,即可使少量的溶液沿导管进入烧瓶,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。(或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶,使水进入烧瓶,烧瓶内氨气溶于水产生喷泉)【通考题·触类旁通】角度1喷泉实验原理及操作1.如图装置中,干燥烧瓶内盛有某种气体,烧杯和滴管内盛放某种溶液。挤压滴管的胶头,下列与实验事实不相符的是()A.CO2(NaHCO3溶液)/无色喷泉B.NH3(H2O中含酚酞)/红色喷泉C.H2S(CuSO4溶液)/黑色喷泉D.HCl(AgNO3溶液)/白色喷泉【解析】选A。CO2在NaHCO3溶液中的溶解度很小,因此不能形成喷泉;NH3极易溶于水生成NH3·H2O,NH3·H2O发生电离生成OH-,使酚酞溶液显红色;H2S和CuSO4反应生成CuS黑色沉淀;HCl极易溶于水,且和AgNO3发生反应生成白色沉淀。【加固训练】在右图装置中,烧瓶中充满气体A,将滴管中液体B挤入烧瓶内,烧杯中液体与B相同,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹,尖嘴管有液体呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶。(1)若A为HCl气体,B为石蕊试液,则形成红色喷泉。试分析红色喷泉形成的原因_________________。(2)根据喷泉形成的原理,选择适当的A和B来完成喷泉实验(至少通过两种途径且其中一种喷泉为有色),将你的选择填入下表:AB喷泉颜色途径1途径2【解析】(1)HCl形成喷泉的原理与氨气形成喷泉的原理类似。(2)喷泉实验产生的关键是产生压强差,可以通过气体溶于溶剂或气体与溶液反应形成压强差生成喷泉。例如易溶于水的气体如NH3,HCl,SO2等,它们可以通过溶于水形成喷泉;不易溶于水的气体如CO2、Cl2等,它们可以通过化学反应形成喷泉。答案:(1)HCl气体极易溶于水,B中的石蕊试液挤入烧瓶后,部分HCl溶解,烧瓶内气压降低,大气压的作用把烧杯内的液体压入烧瓶而形成喷泉。HCl溶于水形成强酸使石蕊变红,故形成红色喷泉(2)AB喷泉颜色途径1Cl2KI-淀粉溶液蓝色途径2SO2NaOH溶液无色途径3NH3酚酞溶液红色角度2喷泉实验所得溶液浓度计算2.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大小关系为()A.①②B.①②C.①=②D.不能确定【解析】选C。假设烧瓶容积为VL,该温度和压强下的气体摩尔体积为VmL·mol-1。NH3进行喷泉实验得到的是氨气的水溶液。其物质的量浓度为c(氨水)=。NO2进行喷泉实验发生反应11mmVL1VLmolmolLVLV3NO2+2H2O====2HNO3+NO,反应后得到的是硝酸溶液(物质的量为NO2的),溶液体积为VL。其物质的量浓度为c(HNO3)=。232311mmVL2×1VLmol3molL2VVL3【加固训练】1.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的是()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.在装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹【解析】选B。H2难溶于NaOH溶液,不能使烧瓶内外形成较大压强差,故不能引发喷泉。2.某同学仿照喷泉实验的原理,在实验室做了一个“喷烟”实验,如图所示。他在甲、乙两个烧瓶中分别充入X、Y两种无色气体,