1、第二节 第四课时第 1 页 共 8 页第二节 氨气的实验室制法以及硝酸与金属反应【课前预习】【学习目标】氮元素单质及其化合物知识与其他元素单质及其化合物知识的综合应用。【学习重点】1.氨气的实验室制法2.金属与硝酸反应的有关计算一氨气的实验室制法药品： 、 反应原理： (固体固体 气体) 反应方程式： 装置：圆底烧瓶和分液漏斗收集： 验满：用湿润的 或蘸有 的玻璃棒。防止多余氨气污染空气的方法：收集 NH3后的导管口处塞一团湿棉花或用稀硫酸浸湿的棉花。干燥：NH 3通过盛有 的干燥管。实验室制取氨的其他方法：加热浓氨水、氧化钙与浓氨水反应等。二、硝酸与金属的反应HNO3几乎能与所有的金属(除金
2、、铂、钛以外)发生氧化还原反应(如 Cu)。_；_说明：a.硝酸与不活泼金属反应时，浓硝酸生成 NO2，稀硝酸生成 NO。b.常温下浓硝酸使 Fe、Al_。特别提示：氧化性酸和酸的氧化性概念辨析酸的氧化性：实质上指氢离子的氧化性，任何酸都有不同程度电离出 H 的能力，H 在一定条件下获得电子生成 H2。因此在某些反应中酸作氧化剂其实质上是H 作氧化剂，如：锌与盐酸或稀硫酸的反应，都可以用 Zn2H =Zn2 H 2第二节 第四课时第 2 页 共 8 页离子方程式表示此类反应的实质。氧化性酸：是酸根离子获得电子的能力，酸根离子获得电子后，化合价降低，形成相应的低价含氧化合物甚至是单质。如浓硫酸与
3、 Cu 反应：Cu2H 2SO4(浓)CuSO4SO 22H 2O，浓硫酸与木炭反应：C2H 2SO4(浓)= = = = = CO22SO 22H 2O，硝酸与锌反应：4Zn10HNO 3(稀)= = = = = =4Zn(NO3)2N 2O5H 2O，5Zn12HNO 3(很稀)= =5Zn(NO3)2N 26H 2O，浓硝酸与木炭、单质硫、磷的反应等等。作为氧化性酸，不仅能氧化金属而且还能氧化某些非金属单质。而酸的氧化性即 H 的氧化能力较弱，只能氧化较活泼的金属(即金属活动性顺序中氢前金属)。【课堂探究】一、氨气的制法和氨水1氨气的制法(1)实验室制法原理：铵盐与碱共热产生氨气。2NH
4、4ClCa(OH) 2 CaCl22NH 32H 2O= = = = = 装置：固固反应加热装置，发生装置与制取氧气的装置相似，如下图：收集：由于氨气极易溶于水，且密度比空气小，所以只能用向下排空气法。检验：a用湿润的红色石蕊试纸(变蓝)；b蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口(产生白烟)。棉花团的作用：在收集 NH3的试管口放置一团松软的干棉花，是为了防止试管内的 NH3与试管外的空气形成对流，以便在较短的时间内收集到较为纯净的第二节 第四课时第 3 页 共 8 页氨气。特别提示：(1)制取 NH3宜用 NH4Cl，不宜用(NH 4)2SO4、NH 4HCO3、NH 4NO3等。(2)消石灰不能用 K
5、OH 或 NaOH 代替，因后两者易吸湿、结块，不利于产生 NH3，且在高温下易腐蚀试管。(3)干燥氨气通常用碱石灰，而不能用 P2O5和浓 H2SO4，也不能用无水CaCl2(8NH3CaCl 2=CaCl28NH3)。(4)欲快速制 NH3，可加热浓氨水，也可将浓氨水滴入 NaOH 固体或生石灰中，其装置如下图：加热浓氨水a：反应原理：NH 3H2O NH3H 2O。= = = = = b：装置浓氨水中加固态碱性物质a：反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3H 2O NH3H2O NH OH ，加入固态碱性物质(如 CaO、NaOH、 4碱石灰等)，使平衡向左移动，促进了 NH3H2O 的
6、分解。b：装置(2)工业制法：N 23H 2 2NH32氨水(1)组成：NH 3H2O、NH 3、OH -、NH 、H 4(2)发生的化学反应NH3H 2O NH3H2O NH OH ； 4第二节 第四课时第 4 页 共 8 页(3)性质易挥发，盛浓氨水的试剂瓶瓶口常有白雾产生，久置溶液质量减轻，浓度变小。氨水质量分数(密度小于 1 gcm3 的溶液)越大，其密度越小，因此如果将质量分数为 x%的氨水与质量分数为 3x%的氨水等体积混合后，所得氨水的质量分数小于 2x%；而对于密度大于 1 gcm3 的溶液(如硫酸溶液)，质量分数越大，其密度也越大，因此如果将质量分数为 x%的硫酸溶液与质量分
7、数为 3x%的硫酸溶液等体积混合后，所得硫酸溶液的质量分数大于 2x%。氨水是很好的沉淀剂，能使 Mg2 、Al 3 、Fe 2 、Fe 3 、Cu 2 、Zn 2 等转变为氢氧化物沉淀，其中 AgOH、Cu(OH) 2、Zn(OH) 2等沉淀能溶于过量氨水，生成络合物。(4)涉及氨水的离子方程式的书写氨水做反应物，用分子式表示，如：Al 3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH ； 4生成氨水时，若反应物为浓溶液或在加热条件下，用下面离子方程式表示：NH OH NH3H 2O； 4 = = = = = 生成氨水时，若反应物为稀溶液且不加热，用下面离子方程式表示：NH OH =NH3H2O。
8、 43喷泉实验(1)喷泉形成的原理容器内、外存在较大的压强差，在这种压强差的作用下，使液体通过尖嘴管喷涌。(2)分类负压型：即接纳喷起液体的空间压强低于大气压，而待喷液体与大气相通，通常是容器内气体极易溶于水或容器内气体易与溶液中的溶质发生化学反应。如气体AHCl NH3CO2、Cl 2、H2S、SO 2NO2O 2 CH2=CH2吸收 水或 NaOH 水、盐酸 NaOH 溶液 水 溴水第二节 第四课时第 5 页 共 8 页剂 B 溶液正压型：即接纳喷起液体的空间与大气相通，而待喷液体所受压强高于大气压，通常是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，容器内产生
9、大量气体，如喷雾器、人造喷泉、火山喷发等。特别提示：喷泉实验成功的关键：(1)气体在吸收液中被吸收的既快又多，如 NH3、HCl 用水吸收，CO 2、SO 2用NaOH 溶液吸收等。(2)装置的气密性要好。(3)烧瓶内气体纯度要高。两种类型的装置如图：二、金属与硝酸的反应1金属与 HNO3反应的一般通式(1)金属浓硝酸 金属硝酸盐NO 2H 2O(2)金属稀硝酸 金属硝酸盐NOH 2O2反应规律(1)金属与硝酸反应一般不生成 H2。浓硝酸一般被还原为 NO2，稀硝酸一般被还原为 NO。(2)铁与稀硝酸反应，先生成 Fe(NO3)3，若 Fe 过量，Fe(NO 3)3再和 Fe 反应生成Fe(N
10、O3)2。(3)铜与浓硝酸反应，若 Cu 过量，开始时硝酸的还原产物为 NO2，随着反应的进行，浓硝酸变稀，硝酸的还原产物为 NO，最终应得到 NO2和 NO 的混合气体。【例 1】如图所示分别是某课外活动小组设计的制取氨气并用氨气进行喷泉实验的三组装置，回答下列问题：第二节 第四课时第 6 页 共 8 页(1)用 A 图所示的装置可制备干燥的 NH3：反应的化学方程式为_。装置中收集 NH3的试管口放置棉花团的作用是_。干燥管中干燥剂能否改用无水 CaCl2？_(填“能”或“不能”)，理由是_(用化学方程式表示)。(2)用 B 图所示的装置可快速制取较大量 NH3：用化学方程式表示浓氨水滴入
11、 CaO 中有大量 NH3逸出的过程：_。检验 NH3是否收集满的实验方法是_。(3)用 C 图所示的装置进行喷泉实验，上部烧瓶已充满干燥氨气，引发水上喷的操作是_，该实验的原理是_。【例 2】5.6 g Cu、Mg 合金与一定量的硝酸恰好完全反应，收集到 NO 和 NO2的混合气体 V L(标准状况)；向反应后的溶液中加入足量 NaOH 溶液，沉淀完全后将其过滤、洗涤、干燥，称得质量为 10.7 g。则 V 等于( )。A2.24 B4.48 C6.72 D7.84【课时训练】1(2012 江苏化学)用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是( )。A用图 1 所示装置除去 Cl2中含有
12、的少量 HCl第二节 第四课时第 7 页 共 8 页B用图 2 所示装置蒸干 NH4Cl 饱和溶液制备 NH4Cl 晶体C用图 3 所示装置制取少量纯净的 CO2气体D用图 4 所示装置分离 CCl4萃取碘水后已分层的有机层和水层2(2012 四川理综)向 27.2 g Cu 和 Cu2O 的混合物中加入某浓度的稀硝酸 0.5 L，固体物质完全反应，生成 NO 和 Cu(NO3)2。在所得溶液中加入 1.0 molL1的 NaOH 溶液 1.0 L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为 39.2 g。下列有关说法不正确的是( )。ACu 与 Cu2O 的物质的量之比为 21B硝酸的物
13、质的量浓度为 2.6 molL1C产生的 NO 在标准状况下的体积为 4.48 LDCu、Cu 2O 与硝酸反应后剩余 HNO3为 0.2 mol3下列离子方程式或说法正确的是_。(1)NO2与水反应：3NO 2H 2O=2NO NO2H 3(2)1.0 molL1 的 HNO3溶液中 H 、Fe 2 、Cl 、SO 大量共存24(3)用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上，试纸变蓝色，说明浓氨水呈碱性(4)无色溶液中滴加稀 NaOH 溶液，将润湿的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝，结论是原溶液中无 NH 4(5)将足量 CO2通入溶液中，H 、NH 、Al 3 、SO 能大量共存 4 24(
14、6)46 g NO2和 N2O4的混合气体中含有的原子总数为 3NA(7)NH4HCO3溶于过量的 NaOH 溶液中：HCO OH =CO H 2O 3 234如图所示，相同条件下，两个容积相同的试管分别装满 NO2和 NO 气体，分别倒置于水槽中，然后通过导管缓慢通入氧气，边通边慢慢摇动试管，直到两个试管内充满液体。假设试管内的溶质不向水槽中扩散，则两个试管内溶液物质的量浓度之比为( )。A11 B57 C75 D435如图是某课外活动小组的同学设计的 4 个喷泉实验方案。下列有关操作中不第二节 第四课时第 8 页 共 8 页可能引发喷泉现象的是( )。A挤压装置的胶头滴管使稀盐酸全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹B挤压装置的胶头滴管使 NaOH 溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹C用鼓气装置从装置的 a 处不断鼓入空气并打开止水夹D向装置的水槽中慢慢加入适量的浓硫酸并打开止水夹6已知 NH3难溶于 CCl4，下图所示装置中，不宜用于吸收氨气的是( )。7下列实验是否正确，请说明理由。(1)实验室用图 1 所示装置制取 NH3。(2)对于图 2，微热稀硝酸片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色。
