实验室用下图装置实现氨与灼热的 CuO 反应制得金属铜。 A 中加入的是氯化铵和某种碱的固体混合物,回答下列问题:
(1)A 中制取氨气的反应方程式为 ______ 。
(2)B 中加入的物质是 _____ ( 填名称 ) 。
(3) 实验时 C 中观察到的现象是 _____ ,其反应的方程式为 _____ 。
(4) 实验时在 D 中收集到的液态物质是 ____ ( 填名称 ) 。
(5) 已知反应前 C 中固体的质量为 m 1 g ,反应一段时间后停止反应,冷却至室温测量 C 中固体的质量为 m 2 g ,则理论上 E 中最多收集到的气体体积为 ___ ( 换算成标准状况下的体积 )L( 用 m 1 、 m 2 表示 ) 。
2NH 4 Cl+Ca(OH) 2 CaCl 2 +2NH 3 ↑ +2H 2 O 碱石灰 黑色固体逐渐变成红色 2NH 3 +3CuO N 2 +3H 2 O+3Cu 氨水
【分析】
氯化铵与氢氧化钙在加热条件下生成氨气、氯化钙和水, B 为干燥氨气的装置,依据氨气的性质选择干燥剂, C 装置中氨气还原氧化铜反应生成铜、氮气和水,氨气易液化,极易吸收水成为氨水,氨水具有碱性,能使红色石蕊试纸变蓝,其中的结晶水会使无水硫酸铜变蓝,据此解答。
【详解】
(1) 实验室用氯化铵和氢氧化钙加热制取氨气,反应方程式为: 2NH 4 Cl+Ca(OH) 2 CaCl 2 +2NH 3 ↑ +2H 2 O ,故答案为: 2NH 4 Cl+Ca(OH) 2 CaCl 2 +2NH 3 ↑ +2H 2 O ;
(2) A 中反应过程中生成水蒸气,水蒸气影响 C 中反应,所以 B 的目的干燥氨气,但不能和氨气反应,应该用碱性物质,为碱石灰,故答案为:碱石灰;
(3) 根据 2NH 3 +3CuO N 2 +3H 2 O+3Cu 知, C 中黑色固体 CuO 变为红色 Cu ,所以看到的现象是黑色固体逐渐变成红色,故答案为:黑色固体逐渐变成红色; 2NH 3 +3CuO N 2 +3H 2 O+3Cu ;
(4) 冰水混合物能使水蒸气冷却变成液态,氨气极易溶于水,所以 D 中得到的物质是氨水,故答案为:氨水;
(5)E 中收集的气体是氮气,根据 2NH 3 +3CuO N 2 +3H 2 O+3Cu 知,减少的质量为 O 原子的质量,设收集到的气体体积为 x ,则 x= ,故答案为: 。
氨:
NH3的电子式为,结构式为,氨分子的结构为三角锥形,N原子位于锥顶,三个H原子位于锥底,键角107°18′,是极性分子。 分子结构为:
氨的物理性质和化学性质:
1.物理性质:
氨是无色、有刺激性气味的气体,比空气轻;氨易液化,在常压下冷却或常温下加压,气态氨转化为无色的液态氨,同时放出大量热。液态氨气化时要吸收大量的热,使周围的温度急剧下降;氨气极易溶于水,在常温、常压下,1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此,氨气可进行喷泉实验);氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用,若不慎接触过多的氨而出现病症,要及时吸入新鲜空气和水蒸气,并用大量水冲洗眼睛。
2.化学性质:
(1)与水反应,,氨的水溶液叫做氨水。在氨水中所含的微粒有:氨水具有碱的通性,如能使无色酚酞溶液变红。
(2)与酸反应生成铵盐反应实质为:
反应原理拓展NH3分子中N原子有一对孤电子,能够跟有空轨道的H+形成配位键:
(3)具有还原性
(工业制HNO3的基础反应)
(Cl2过量)
(NH3过量,可用于检验Cl2瓶是否漏气)
(实验室制N2)
(治理氮氧化物污染)
(4)与CO2反应制尿素
(5)配合反应
的比较:
氨的结构与性质的关系总结:
氨的用途:
(1)氨是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱等的重要原料。
(2)氨也是有机合成工业(如制尿素、合成纤维、染料等)上的常用原料。
(3)氨还可用作制冷剂。
对实验室制氨气常见问题的解释:
l.制取氨气时为什么用的铵盐一般是氯化铵而不是硝铵、硫铵或碳铵实验室制氨气用固体混合反应,加热时反应速率显著增大。因为在加热时可能发生爆炸性的分解反应:,若用硝铵代替,在制氨气过程中可能会发生危险;因为碳铵受热极易分解出CO2:,使生成的NH3中混有较多CO2杂质,故不用碳铵;若用硫铵,由于反应时生成,易使反应混合物结块,产生的氨气不易逸出。故制NH3时选用。
2.不用铵盐与强碱反应能否制取氨气能。
①加热浓度在20%以上的浓氨水,若浓度不够可加人适量固体和生石灰(CaO)或烧碱:
②将浓氨水滴入盛有固体烧碱或生石灰(CaO)的烧瓶中,使平衡右移,放出,且NaOH、CaO溶于水均放热,可降低,在水中的溶解度。
③将溶于水或使尿素在碱性条件下水解。
3.为什么制NH3用Ca(OH)2而不用NaOH ①固体NaOH易吸湿结块,不易与铵盐混合充分而反应;②在加热条件下,NaOH易腐蚀玻璃仪器。
4.制NH3的装置有哪些注意事项
①收集装置和发生装置的试管和导管必须是干燥的,因为氨气易溶于水;
②发生装置的试管口略向下倾斜,以免生成的水倒流使试管炸裂;
③导管应插入收集装置的底部,以排尽装置中的空气;
④收集NH3的试管口塞一团棉花,作用是防止NH3与空气形成对流,使收集的NH3较纯,还可防止NH3逸散到空气中。
5.用什么方法收集NH3只能用向下排空气法,因为NH3极易溶于水,密度又比空气小。
6.怎样收集干燥的NH3将NH3通过盛有碱石灰或固体NaOH的干燥管,但不能选用浓、无水等作干燥剂,因为它们均能与NH3发生反应。
7.怎样检验NH3已充满试管把湿润的红色石蕊试纸放在试管口处,若试纸变蓝,则NH3已充满;把蘸有浓盐酸的玻璃棒接近试管口,若产生大量白烟,则NH3已充满。
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