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高中三年级化学

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首页 高中三年级化学知识 氨气 氨气的制取 设计实验方案及探究实验 试题正文
  • 实验题
    氨是一种重要化工原料，大量用于制造铵态氮肥、有机氮肥（如尿素），还用于制造硝酸。学生甲和乙欲制取氨气并探究其性质。
    请回答：
    (1)用硫酸铵与消石灰共热制取氨气的化学方程式：____________________。
    (2)下图是进行氨气喷泉实验的装置，引发喷泉的操作步骤是___________。

    (3)学生甲和学生乙在相同环境下同时分别进行氨气喷泉的实验，学生甲实验时，水涌入烧瓶中占烧瓶体积的4/5，学生乙实验时，水涌入烧瓶中却只占烧瓶体积的1/5，假设烧瓶内液体没有溢散，他们制得氨水的物质的量浓度比是___________。
    (4)氨气在空气中不能燃烧，为了探究在催化剂存在时氨气能否被空气氧化，他们合作进行下图所示的实验。

    ①实验时，先加热到三氧化二铬红热，并鼓入空气。停止加热后再继续鼓入空气，三氧化二铬保持红热，原因是____________________。
    ②氨催化氧化的化学方程式：_____________________。
    ③整个实验过程中，不会生成的物质是______。
    A. N2B.NO2C.HNO3D.NH4NO3
    (5)将NH3通过灼热的CuO后得到红色物质Cu。
    甲同学认为：NH3与CuO反应生成的红色物质Cu中可能含有Cu2O。
    已知：Cu2O是一种碱性氧化物；在酸性溶液中，Cu+的稳定性比Cu2+差(2Cu+Cu+Cu2+)。请你设计一个简单的实验检验该红色物质中是否含有Cu2O__________
    本题信息：2011年上海模拟题化学实验题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “氨是一种重要化工原料，大量用于制造铵态氮肥、有机氮肥（如尿素），还用于制造硝酸。学生甲和乙欲制取氨气并探究其性质。请回答：(1)用硫酸铵与消石灰共热制...” 主要考查您对

氨气

氨气的制取

设计实验方案及探究实验

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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。


(1)实验室用氢氧化钙和氯化铵制取氨气
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O
(2)仪器：铁架台，铁夹，酒精灯，两个大试管，棉花；氯化铵固体，氢氧化钙固体。
(3)装置图：

(4)注意：
a. 一般用Ca(OH)2，而不用NaOH，因NaOH碱性太强，对大试管腐蚀比Ca(OH)2强。
b. 选用Ca(OH)2时要检验消石灰是否变质， 因经过长期存放后消石灰部分变成碳酸钙，最好用新制的消石灰。
c. NH4CL与Ca(OH)2质量比5：8为宜，如用(NH4)2SO4代替NH4CL，则质量比为1：1，消石灰过量，以防止生成氨合物。
d. 试管口（盛固体药品的试管）要略向下倾斜；
e. 固体药品要平铺试管底部；
f.导出氨气的导管要短，收集氨气的导管要长，伸入试管底部；
g.为使氨气收集更多，防止空气中的水蒸汽进入收集氨气的试管，在试管口防一块，但不能堵死
h.酒精灯加热用外焰，先均匀加热，后对固体加热。
(5)收集方法： 用向下排气法取气法收集。因氨气极易溶于水，比空气轻。
干燥氨气： 用碱石灰，不能用浓硫酸和氯化钙干燥氨气。
检验氨气：用湿润的红色石蕊试纸，氨气能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。


化学实验方案的设计：

1．概念：化学实验方案的设计是在实施化学实验之前．根据化学实验的目的和要求，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
2．实验方案设计的基本要求
(1)科学性：实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。
(2)安全性：尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作，保护人身安全，保护仪器。
(3)可行性：实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。
(4)简约性：方案简单易行，尽可能采用简单的实验装置，较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短，副反应少，效果好等基本要求。
(5)经济性：综合考虑原料的用量和价格。
3．化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：
(1)实验名称；
(2)实验目的；
(3)实验原理；
(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格；
(5)实验装置图、实验步骤和操作方法；
(6)实验注意事项；
(7)实验现象的记录及结果处理；
(8)问题与讨论。
4．化学实验方案设计的基本思路

(1)明确目的、原理首先必须认真审题，明确实验的目的，弄清题目有哪些新的信息，结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。
(2)选择仪器、药品根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等)，合理选择化学仪器和药品。
(3)设汁装置、步骤根据实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应既完整又简明。
(4)记录现象、数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等，得出正确的结论。


化学实验方案设计的分类：

1．物质性质实验方案的设计研究物质性质的基本方法：观察法、实验法、分类法、比较法等。研究物质性质的基本程序：观察外观性质一预测物质性质一实验和观察一解释及结论。图示如下：

在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系，要根据物质的结构特点，设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质：
2．物质制备实验方案的设计

制备实验方案的设计，应遵循以下原则
(1)条件合适，操作简便；
(2)原理正确，步骤简单；
(3)原料丰富，价格低廉；
(4)产物纯净，污染物少。制备实验方案的设计，主要涉及原料、基本化学反应原理，实验程序和仪器、设备。核心是原料，由原料可确定反应原理，推导出实验步骤及所用仪器。
3．物质检验实验方案的设计

通过特定的反应现象，推断被检验物质是否存在。在对物质进行检验或鉴别时，一般的原则是：
①给出n 种物质进行鉴别，一般只需检验n一1种即可；
②物理和化学方法可并用，一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等)，再用化学方法；
③设计的实验步骤越简单越好，实验现象越明显越好；
④有干扰离子存在时，应先排除干扰，以免得出错误的结论；
⑤进行检验的一般步骤为：观察外表一一加热固体(确定是否有结晶水)——配成溶液——观察外观一一加入试剂——观察现象——得出结论。

化学实验方案的评价：

对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断，要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
1．从可行性方面对实验方案作出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，可从以下4个方面分析：
(1)实验原理是否正确、可行；
(2)实验操作是否安全、合理；
(3)实验步骤是否简单、方便；
(4)实验现象是否明显。
2．从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：
(1)反应原料是否易得、安全、无毒；
(2)反应速率是否适巾；
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3．从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下：
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；
(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等)；
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；
(5)冷凝回流（有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。


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