1. 實驗室氨氣的原理,裝置,收集及檢驗
加熱固體銨鹽和鹼的混合物
反應原理:2NH₄Cl+Ca(OH)₂=加熱= CaCl₂+2NH₃↑+2H₂O
反應裝置:固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台(帶鐵夾)等。
凈化裝置(可省略):用鹼石灰乾燥。
收集裝置:向下排空氣法,驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口,試紙變藍色;或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口,有白煙產生。
尾氣裝置:收集時,一般在管口塞一團棉花球,可減少NH₃與空氣的對流速度,收集到純凈的NH₃。
注意事項:
不能用NH₄NO₃跟Ca(OH)₂反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸,且產物與溫度有關,可能產生NH₃、N₂、N₂O、NO。
實驗室制NH₃不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)₂。因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH))₂制NH₃。
用試管收集氨氣要堵棉花。因為NH₃分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH₃與空氣對流,確保收集純凈;減少NH₃對空氣的污染。
實驗室制NH₃除水蒸氣用鹼石灰,而不採用濃H₂SO₄和固體CaCl₂。因為濃H₂SO₄與NH₃反應生成(NH₄)₂SO₄。NH₃與CaCl₂反應能生成CaCl₂·8NH₃(八氨合氯化鈣)。
(1)銨鹽檢測裝置玻璃儀器擴展閱讀:
氨氣的工業製法:
空氣中的氮氣加氫
隨著大型化的發展,氨合成圈已成為降低合成氨能耗的主要單元之一。近代大型氨合成裝置的代表設計有三種:
1、布朗的三塔三廢鍋氨合成圈
布朗三塔三廢鍋氨合成圈由3個合成塔和3個廢鍋組成。塔內有催化劑筐,氣體由外殼與筐體的間隙從底部向上流過,再由上向下軸向流過催化劑床。三塔催化劑裝填量比二塔多,最終出口氨含量可以從16.5%提高到21%以上,減少了循環氣量,節省了循環壓縮功。
合成塔控制系統非常簡單,各塔設有旁路用閥門調節氣體入塔溫度。由於氨合成反應平衡的限制,決定了催化劑溫度,不需要調節催化劑床層反應溫度。
2、伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈
伍德兩塔三床兩廢鍋氨合成圈採用兩個較小的合成塔,3個催化劑床,兩塔塔後各連一個廢鍋。這種結構使反應溫度分布十分接近最優的反應溫度,氣體的循環量和壓降小,投資和能耗節省,副產高壓蒸汽多。
3、托普索兩塔三床兩廢鍋氨合成圈
托普索S-250系統採用無下部換熱的S-200合成塔和S-50合成塔組成。
還包括:
(1)廢鍋和鍋爐給水換熱器回收廢熱;
(2)合成塔進出氣換熱器,水冷器,氨冷器和冷交換器,氨分離器及新鮮氣氨冷器等。合成塔為徑向流動催化劑床,採用1.5mm~3mm小催化劑,壓降為0.3MPa。由S-200型塔出來的合成氣,經廢熱鍋爐回收熱量,並保證入S-50型塔的合適溫度,以提高單程合成率。
2. 我國化工專家侯德榜發明的侯氏制鹼法的化學原理是將二氧化碳通入氨水的氯化鈉飽和溶液中,其化學反應方程
(1)從反應所得溶液中分離出碳酸氫鈉晶體,應採用過濾的方法,應選用下列裝置中的B裝置,在過濾時應用的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒、漏斗;
(2)由於銨鹽遇鹼能放出氨氣.所以,銨根離子的檢驗方法是:取少量的固體與氫氧化鈉混合加熱,生成的氣體用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗,如果能生成使濕潤的紫色石蕊試紙變藍的氣體,則可證明銨根離子的存在;
(3)根據題干信息可知碳酸氫鈉受熱分解會生成碳酸鈉,同時還有二氧化碳和水生成,從碳酸氫鈉受熱的生成物中含有二氧化碳的性質,對碳酸氫鈉晶體受熱分解後所得固體中是否仍然含有碳酸氫鈉進行鑒定,其方法是:取所得固體,繼續加熱,將生成的氣體通入澄清石灰水,如果石灰水變渾濁,說明含有碳酸鈉,否則不含碳酸鈉.
故答為:(1)過濾,燒杯、玻璃棒、漏斗;(2)取少量的固體與氫氧化鈉混合加熱,生成的氣體用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗,如果能生成使濕潤的紫色石蕊試紙變藍的氣體,則可證明銨根離子的存在;(3)取所得固體,繼續加熱,將生成的氣體通入澄清石灰水,如果石灰水變渾濁,說明含有碳酸鈉,否則不含碳酸鈉.
3. 氨氣制備方法
氨氣制備方法指的是製取氨氣的方法。氨氣是實驗室與生產中的常用氣體。製取氨氣的方法主要有加熱固體氯化銨與熟石灰的混合物,然後將氣體收集起來。
氨氣制備方法的工藝流程有很多方案,世界各國採用的也不盡相同。至2014年為止世界上比較先進的有布朗三塔三廢鍋氨合成圈[2]、伍德兩塔兩廢鍋氨合成圈、托普索S-250型氨合成圈和卡薩里軸徑向氨合成工藝。
氨氣制備的實驗室製法,固體銨鹽製取
加熱固體銨鹽和鹼的混合物
反應原理:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
裝置圖1
反應裝置:固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台(帶鐵夾)等。
凈化裝置(可省略):用鹼石灰乾燥。
收集裝置: 向下排空氣法,驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口,試紙變藍色;或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口,有白煙產生。
尾氣裝置:收集時,一般在管口塞一團棉花球,可減少NH3與空氣的對流速度,收集到純凈的NH3。
注意事項:
不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸,且產物與溫度有關,可能產生NH3、N2、N2O、NO。[5]
實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
用試管收集氨氣要堵棉花。因為NH3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純凈;減少NH3對空氣的污染。
實驗室制NH3除水蒸氣用鹼石灰,而不採用濃H2SO4和固體CaCl2。因為濃H2SO4與NH3反應生成(NH4)2SO4。NH3與CaCl2反應能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化鈣)。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3
氮化物製取
可以用氮化物與水反應或者疊氮化物分解。如:[5]
Li3N + 3H2O = 3LiOH + NH3↑
氨氣制備方法中濃氨水製取
反應原理:NH3·H2O NH3↑+H2O。
裝置圖2
這種方法一般用於實驗室快速制氨氣。
裝置:燒瓶,酒精燈,鐵架台,橡膠塞,導管等。
注意事項:加熱濃氨水時也會有水蒸氣,需要用乾燥裝置除雜。同上,這種方法制NH3除水蒸氣用鹼石灰,而不要採用濃H2SO4和固體CaCl2 。[5]
濃氨水中加固態鹼性物質
反應原理:濃氨水中存在以下平衡:
裝置圖3
NH3+H2O⇌ NH3·H2O⇌NH4+ +OH-,[6]
加入固態鹼性物質(如CaO,NaOH,鹼石灰等),消耗水且使c(OH-)增大,使平衡移動,同時反應放熱,促使NH3·H2O的分解。
氨氣制備方法中工業合成氨技術
合成氨指由氫氣、氮氣在高壓、高溫、催化劑作用下直接化合生成的氨,是固氮的一種方法。目前世界上的氨,除少數從焦爐氣中回收的副產品外,絕大部分均由合成法製造。該法生產工藝基本過程如下:[7]
造氣
合成氨原料氣中的氮氣一般來自空氣,氫氣則需要制備。制氫的原料有天然氣、石腦油、重質油、煤等。
脫硫
制氫的原料中,一般含有少量的硫化氫或硫化物,它們會進入原料氣中,這些含硫物質,極易使後續階段使用的催化劑中毒,必須首先將其除去,這個過程稱為脫硫。脫硫主要有物理吸收(用甲醇、聚乙二醇二甲醚作吸收劑)和化學吸收兩種,後者常用的有氨水催化法和改良蒽醌二磺酸法等。[7]
變換
經脫硫後的原料氣中,除氫氣外,還含有一定量的一氧化碳。為提高氫氣產量,利用水蒸氣和一氧化碳反應,使之轉化成氫氣,該過程稱為變換。反應式如下:
CO+H2O→CO2+H2
反應必須通過使用催化劑完成。
脫碳。將變換氣中的二氧化碳除去的過程叫脫碳。其方法有物理吸收和化學吸收兩種,後者效果更好。我國開發的氨水脫除二氧化碳得到碳酸氫銨(一種常用氮肥)的方法在小型合成氨廠普遍使用。其反應式如下:[7]
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
精煉
經過上述幾個過程得到的氮、氫原料氣中還含有少量的一氧化碳和二氧化碳,而合成反應使用的催化劑要求碳的氧化物總量不能大於10ppm,必須進一步脫去;少量水分對催化劑的活性等也有影響, 同樣要除去。除去這些微量有害物質的過程, 稱為精煉。最早採用銅氨液吸收法,反應式為:[7]
Cu(NH3)2+CO+NH3→Cu(NH3)3CO
少量二氧化碳可被氨進一步吸收。反應式為:
CO2+H2O+NH3→NH4HCO3
60年代後新開發的鎳作催化劑, 使二氧化碳、一氧化碳與氫反應生成甲烷的精煉工藝效果更好。反應式如下:
CO+3H2→H4+H2O
CO2+4H2→CH4+2H2O
以天然氣為原料的合成氨廠一般採用此工藝。
4. 實驗室製取氨氣時應該選擇什麼樣的發生裝置和收集裝置
(1)不能用nh4no3跟ca(oh)2反應制氨氣
因為nh4no3是氧化性銨鹽,加熱時低溫生成nh3和hno3,隨著溫度升高,硝酸的強氧化性發揮作用使生成的氨進一步被氧化生成氮氣和氮的氧化物,所以不能用nh4no3跟ca(oh)2反應制氨氣。
(2)實驗室制nh3不能用naoh、koh代替ca(oh)2
因為naoh、koh是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又koh、naoh具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用naoh、koh代替ca(oh)2制nh3。
(3)用試管收集氨氣為什麼要堵棉花
因為nh3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止nh3與空氣對流,確保收集純凈。
(4)實驗室制nh3除水蒸氣為什麼用鹼石灰,而不採用濃h2so4和固體cacl2
因為濃h2so4與nh3反應生成(nh4)2so4
nh3與cacl2反應也能生成其它物質
(5)實驗室快速製得氨氣的方法
用濃氨水加固體naoh(或加熱濃氨水)
5. 檢驗白色固體是銨鹽
主要因為D現象不明顯.需要加熱才會放出大量NH3,產生白煙.
只是研磨或者攪拌,只能聞到一點氣味,白煙不太容易形成.
單選,肯定選擇C
6. 氨氣的性質
一、氨的分子結構
氮原子有5個價電子,其中有3個未成對,當它與氫原子化合時,每個氮原子可以和3個氫原子通過極性共價鍵結合成氨分子,氨分子里的氮原子還有一個孤對電子。
氨分子的空間結構是三角錐形,三個氫原子處於錐底,氮原子處在錐頂。每兩個N—H鍵之間夾角為107°18』,因此,氨分子屬於極性分子。
二、氨的化學性質
(1)跟水反應
氨溶於水時,氨分子跟水分子通過*氫鍵結合成一水合氨(NH3•H2O),一水合氨能小部分電離成銨離子和氫氧根離子,所以氨水顯弱鹼性,能使酚酞溶液變紅色。氨在水中的反應可表示為:
一水合氨不穩定受熱分解生成氨和水
氨水中存在三分子、三離子、三平衡
分子:NH3、NH3•H2O、H2O;
離子:NH4+、OH-、H+;
三平衡:NH3+H2O NH3•H2O NH4++OH-
H2O H++OH-
氨水在中學化學實驗中三應用
①用蘸有濃氨水的玻璃棒檢驗HCl等氣體的存在;②實驗室用它與鋁鹽溶液反應制氫氧化鋁;③配製銀氨溶液檢驗有機物分子中醛基的存在。
(2)跟酸反應
2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3
(反應實質是氨分子中氮原子的孤對電子跟溶液里具有空軌道的氫離子通過配位鍵而結合成離子晶體。若在水溶液中反應,離子方程式為:
8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl
(黃綠色褪去,產生白煙)
反應實質:2NH3+3Cl2===N2+6HCl
NH3+HCl===NH4Cl
總反應式:8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl
三、氨的實驗室製法
1、製取原理:固體銨鹽與固體強鹼或中強鹼的復分解。
2、製取化學方程式:
3、儀器裝置(氣體發生裝置,與制氧氣相同)
固——固加熱裝置:略微向下傾斜的大試管,加熱。
4、檢驗:
a.濕潤的紅色石蕊試紙變藍及酚酞試紙變紅離子方程式為:
b.用蘸濃鹽酸的玻璃棒接近氨氣產生大量白煙
化學方程式為:NH3+HCl===NH4Cl
5、除雜質:通入鹼石灰(除水蒸氣)
6、收集方法:向下排氣法(NH3易溶於水,不能採用排水法)
7、實驗室製取氨氣的若干問題
(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣
因為NH4NO3是氧化性銨鹽,加熱時,溫度較低時生成NH3和HNO3,隨著溫度升高,硝酸的強氧化性使生成的氨進一步被氧化生成氮氣和氮的氧化物,且NH4NO3加熱時易爆炸,所以不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣。
(2)實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2、不宜用碳銨。
因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。碳銨受熱易分解產生CO2 。
(3)用試管收集氨氣為什麼要堵上滴有稀硫酸的棉花
因為NH3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純凈,滴稀硫酸的目的是為了防止氨氣外逸,以免污染環境。
(4)實驗室制NH3除水蒸氣為什麼用鹼石灰,而不採用濃H2SO4、P2O5和固體CaCl2
因為濃H2SO4與NH3反應形成銨鹽(NH4)2SO4 ;P2O5遇水易形成酸,故會與NH3反應;
無水CaCl2能與NH3反應:CaCl2+8NH3===CaCl2•8NH3,也不能用來乾燥NH3。
(5)實驗室快速製得氨氣的方法
①加熱銨鹽和鹼的混合物
②加熱濃氨水;
③將濃氨水滴到生石灰或鹼石灰或燒鹼等固體上。用濃氨水加固體NaOH(或加熱濃氨水)
四、銨鹽
銨鹽是氨與酸作用得到銨鹽,銨鹽是由銨離子(NH4+)和酸根離子組成的化合物。一般為無色晶體,易溶於水,是強電解質。從結構來看,NH4+離子和Na+離子是等電子體。NH4+離子的半徑比Na+離子的大,而且接近於K+離子,一般銨鹽的性質也類似於鉀鹽,如溶解度,一般易溶,易成礬。銨鹽和鉀鹽是同晶型等,在化合物分類中常把銨鹽和鹼金屬鹽歸為一類。銨鹽的化學性質:①有一定程度的水解。因為氨是弱鹼,銨鹽是弱鹼強酸鹽或弱鹼弱酸鹽,前者水解後溶液顯酸性:
NH4++H2O== NH3•H2O+H+
②受熱分解,所有的銨鹽加熱後都能分解,其分解產物與對應的酸以及加熱的溫度有關。分解產物一般為氨和相應的酸。如果酸具有氧化性,則在加熱條件下,氧化性酸和產物氨將進一步反應,使NH3氧化為N2或其氧化物:
人 碳酸氫銨最易分解,分解溫度為30℃:
氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫。這兩種氣體在冷處相遇又可化合成氯化銨。這不是氯化銨的升華,而是它在不同條件下的兩種化學反應:
硝酸銨受熱分解的產物隨溫度的不同而不同。加熱溫度較低時,分解生成硝酸和氨氣:
溫度再高時,產物又有不同;在更高的溫度或撞擊時還會因分解產物都呈氣體而爆炸。
硫酸銨要在較高的溫度才分解成NH3和相應的硫酸、磷酸。強熱時,還伴隨有氨被硫酸氧化的副反應,所以產物就比較復雜。
③跟鹼反應放出氨氣
實驗室里就是利用此反應來製取氨,同時也利用這個性質來檢驗銨離子的存在。銨鹽在工農業生產上有重要用途,大量的銨鹽用作氮肥,如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等。NH4NO3還是某些炸葯的成分,NH4Cl用於制備干電池和染料工業,它也用於金屬的焊接上,以除去金屬表面的氧化物薄層。
五、人工固氮和天然固氮
1、人工固氮
工業上通常用H2和N2 在催化劑、高溫、高壓下合成氨
最近,兩位希臘化學家,位於Thessaloniki的阿里斯多德大學的George Marnellos和MichaelStoukides發明了一種合成氨的新方法(Science,2Oct.1998,P98)。在常壓下,令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷(SCY)為固體電解質的電解池中,用覆蓋在固體電解質內外表面的多孔鈀多晶薄膜的催化,轉化為氨,轉化率達到78%;對比:幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉化率為10至15%!他們用在線氣相色譜檢測進出電解池的氣體,用HCl吸收氨引起的pH變化估算氨的產率,證實提高氮的分壓對提高轉化率無效;升高電流和溫度雖提高質子在SCY中的傳遞速度卻因SCY導電率受溫度限制,升溫反而加速氨的分解。
2、天然固氮
閃電能使空氣里的氮氣轉化為一氧化氮,一次閃電能生成80~1500kg的一氧化氮。這也是一種自然固氮。自然固氮遠遠滿足不了農業生產的需求。
豆科植物中寄生有根瘤菌,它含有氮酶,能使空氣里的氮氣轉化為氨,再進一步轉化為氮的化合物。固氮酶的作用可以簡述如下:
除豆科植物的根瘤菌外,還有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋桿菌、一些原核低等植物——固氮藍藻、自生固氮菌體內都含有固氮酶,這些酶有固氮作用。這一類屬自然固氮的生物固氮。
7. 全品中考復習方案 甬真卷1號作品(編號324) 新課標(hs)科學答案
一、填空
這部分內容主要考察的是加熱製取的知識點:
加熱固體銨鹽和鹼的混合物,反應裝置:固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台(帶鐵夾)等。凈化裝置(可省略):用鹼石灰乾燥。
收集裝置:向下排空氣法,驗滿方法是用濕潤的紅色石蕊試紙置於試管口,試紙變藍色;或將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置於試管口,有白煙產生。尾氣裝置:收集時,一般在管口塞一團棉花球,可減少NH3與空氣的對流速度,收集到純凈的NH3。
不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸,且產物與溫度有關,可能產生NH3、N2、N2O、NO。[5]
實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2。因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。
用試管收集氨氣要堵棉花。因為NH3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純凈;減少NH3對空氣的污染。
實驗室制NH3除水蒸氣用鹼石灰,而不採用濃H2SO4和固體CaCl2。因為濃H2SO4與NH3反應生成(NH4)2SO4。NH3與CaCl2反應能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化鈣)。CaCl2+8NH3= CaCl2·8NH3。
8. 氨氣就是阿摩尼亞氣體嗎,有醫學作用嗎,常聞對人體有害嗎
氨氣
一、氨的分子結構
氮原子有5個價電子,其中有3個未成對,當它與氫原子化合時,每個氮原子可以和3個氫原子通過極性共價鍵結合成氨分子,氨分子里的氮原子還有一個孤對電子。
氨分子的空間結構是三角錐形,三個氫原子處於錐底,氮原子處在錐頂。每兩個N—H鍵之間夾角為107°18』,因此,氨分子屬於極性分子。
二、氨的化學性質
(1)跟水反應
氨溶於水時,氨分子跟水分子通過*氫鍵結合成一水合氨(NH3•H2O),一水合氨能小部分電離成銨離子和氫氧根離子,所以氨水顯弱鹼性,能使酚酞溶液變紅色。氨在水中的反應可表示為:
一水合氨不穩定受熱分解生成氨和水
氨水中存在三分子、三離子、三平衡
分子:NH3、NH3•H2O、H2O;
離子:NH4+、OH-、H+;
三平衡:NH3+H2O NH3•H2O NH4++OH-
H2O H++OH-
氨水在中學化學實驗中三應用
①用蘸有濃氨水的玻璃棒檢驗HCl等氣體的存在;②實驗室用它與鋁鹽溶液反應制氫氧化鋁;③配製銀氨溶液檢驗有機物分子中醛基的存在。
(2)跟酸反應
2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4
3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4
NH3+CO2+H2O===NH4HCO3
(反應實質是氨分子中氮原子的孤對電子跟溶液里具有空軌道的氫離子通過配位鍵而結合成離子晶體。若在水溶液中反應,離子方程式為:
8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl
(黃綠色褪去,產生白煙)
反應實質:2NH3+3Cl2===N2+6HCl
NH3+HCl===NH4Cl
總反應式:8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl
三、氨的實驗室製法
1、製取原理:固體銨鹽與固體強鹼或中強鹼的復分解。
2、製取化學方程式:
3、儀器裝置(氣體發生裝置,與制氧氣相同)
固——固加熱裝置:略微向下傾斜的大試管,加熱。
4、檢驗:
a.濕潤的紅色石蕊試紙變藍及酚酞試紙變紅離子方程式為:
b.用蘸濃鹽酸的玻璃棒接近氨氣產生大量白煙
化學方程式為:NH3+HCl===NH4Cl
5、除雜質:通入鹼石灰(除水蒸氣)
6、收集方法:向下排氣法(NH3易溶於水,不能採用排水法)
7、實驗室製取氨氣的若干問題
(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣
因為NH4NO3是氧化性銨鹽,加熱時,溫度較低時生成NH3和HNO3,隨著溫度升高,硝酸的強氧化性使生成的氨進一步被氧化生成氮氣和氮的氧化物,且NH4NO3加熱時易爆炸,所以不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應制氨氣。
(2)實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2、不宜用碳銨。
因為NaOH、KOH是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又KOH、NaOH具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。碳銨受熱易分解產生CO2 。
(3)用試管收集氨氣為什麼要堵上滴有稀硫酸的棉花
因為NH3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純凈,滴稀硫酸的目的是為了防止氨氣外逸,以免污染環境。
(4)實驗室制NH3除水蒸氣為什麼用鹼石灰,而不採用濃H2SO4、P2O5和固體CaCl2
因為濃H2SO4與NH3反應形成銨鹽(NH4)2SO4 ;P2O5遇水易形成酸,故會與NH3反應;
無水CaCl2能與NH3反應:CaCl2+8NH3===CaCl2•8NH3,也不能用來乾燥NH3。
(5)實驗室快速製得氨氣的方法
①加熱銨鹽和鹼的混合物
②加熱濃氨水;
③將濃氨水滴到生石灰或鹼石灰或燒鹼等固體上。用濃氨水加固體NaOH(或加熱濃氨水)
四、銨鹽
銨鹽是氨與酸作用得到銨鹽,銨鹽是由銨離子(NH4+)和酸根離子組成的化合物。一般為無色晶體,易溶於水,是強電解質。從結構來看,NH4+離子和Na+離子是等電子體。NH4+離子的半徑比Na+離子的大,而且接近於K+離子,一般銨鹽的性質也類似於鉀鹽,如溶解度,一般易溶,易成礬。銨鹽和鉀鹽是同晶型等,在化合物分類中常把銨鹽和鹼金屬鹽歸為一類。銨鹽的化學性質:①有一定程度的水解。因為氨是弱鹼,銨鹽是弱鹼強酸鹽或弱鹼弱酸鹽,前者水解後溶液顯酸性:
NH4++H2O== NH3•H2O+H+
②受熱分解,所有的銨鹽加熱後都能分解,其分解產物與對應的酸以及加熱的溫度有關。分解產物一般為氨和相應的酸。如果酸具有氧化性,則在加熱條件下,氧化性酸和產物氨將進一步反應,使NH3氧化為N2或其氧化物:
人 碳酸氫銨最易分解,分解溫度為30℃:
氯化銨受熱分解成氨氣和氯化氫。這兩種氣體在冷處相遇又可化合成氯化銨。這不是氯化銨的升華,而是它在不同條件下的兩種化學反應:
硝酸銨受熱分解的產物隨溫度的不同而不同。加熱溫度較低時,分解生成硝酸和氨氣:
溫度再高時,產物又有不同;在更高的溫度或撞擊時還會因分解產物都呈氣體而爆炸。
硫酸銨要在較高的溫度才分解成NH3和相應的硫酸、磷酸。強熱時,還伴隨有氨被硫酸氧化的副反應,所以產物就比較復雜。
③跟鹼反應放出氨氣
實驗室里就是利用此反應來製取氨,同時也利用這個性質來檢驗銨離子的存在。銨鹽在工農業生產上有重要用途,大量的銨鹽用作氮肥,如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等。NH4NO3還是某些炸葯的成分,NH4Cl用於制備干電池和染料工業,它也用於金屬的焊接上,以除去金屬表面的氧化物薄層。
五、人工固氮和天然固氮
1、人工固氮
工業上通常用H2和N2 在催化劑、高溫、高壓下合成氨
最近,兩位希臘化學家,位於Thessaloniki的阿里斯多德大學的George Marnellos和MichaelStoukides發明了一種合成氨的新方法(Science,2Oct.1998,P98)。在常壓下,令氫與用氦稀釋的氮分別通入一加熱到570℃的以鍶-鈰-釔-鈣鈦礦多孔陶瓷(SCY)為固體電解質的電解池中,用覆蓋在固體電解質內外表面的多孔鈀多晶薄膜的催化,轉化為氨,轉化率達到78%;對比:幾近一個世紀的哈伯法合成氨工藝通常轉化率為10至15%!他們用在線氣相色譜檢測進出電解池的氣體,用HCl吸收氨引起的pH變化估算氨的產率,證實提高氮的分壓對提高轉化率無效;升高電流和溫度雖提高質子在SCY中的傳遞速度卻因SCY導電率受溫度限制,升溫反而加速氨的分解。
2、天然固氮
閃電能使空氣里的氮氣轉化為一氧化氮,一次閃電能生成80~1500kg的一氧化氮。這也是一種自然固氮。自然固氮遠遠滿足不了農業生產的需求。
豆科植物中寄生有根瘤菌,它含有氮酶,能使空氣里的氮氣轉化為氨,再進一步轉化為氮的化合物。固氮酶的作用可以簡述如下:
除豆科植物的根瘤菌外,還有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋桿菌、一些原核低等植物——固氮藍藻、自生固氮菌體內都含有固氮酶,這些酶有固氮作用。這一類屬自然固氮的生物固氮。
9. 銨鹽中氮的測定為何不採用氫氧化鈉直接滴定法
首先滴定是要引起溶液或者滴定的物質有變化才能夠辨別滴定是否完全。氮是很穩定的元素,且氫氧化鈉不與之反應,沒有現象,所以不可以採用氫氧化鈉直接滴定法。
滴定分析法,是化學分析法的一種,將一種已知其准確濃度的試劑溶液滴加到被測物質的溶液中,直到化學反應完全時為止,然後根據所用試劑溶液的濃度和體積可以求得被測組分的含量,這種方法稱為滴定分析法。
(9)銨鹽檢測裝置玻璃儀器擴展閱讀:
滴定分析法又叫容量分析法,將已知准確濃度的標准溶液,滴加到被測溶液中(或者將被測溶液滴加到標准溶液中),直到所加的標准溶液與被測物質按化學計量關系定量反應為止,然後測量標准溶液消耗的體積,根據標准溶液的濃度和所消耗的體積,算出待測物質的含量。
這種定量分析的方法稱為滴定分析法,它是一種簡便、快速和應用廣泛的定量分析方法,在常量分析中有較高的准確度。
標准溶液:准確滴加到被測溶液中的標准溶液,在滴定分析中,稱為滴定液。其中的物質稱為滴定劑。
滴定:滴定分析時將標准溶液通過滴定管逐滴加到錐形瓶中進行測定,這一過程稱為滴定。滴定分析,以及滴定分析法即因此而得名。
化學計量點:當滴加滴定劑的量與被測物質的量之間,正好符合化學反應式所表示的化學計量關系時,即滴定反應達到化學計量點,簡稱等當點。
指示劑:指示化學計量點到達而能改變顏色的一種輔助試劑;
滴定終點:在等當點時,沒有任何外部特徵,而必須藉助於指示劑變色來確定停止滴定的點。即把這個指示劑變色點稱為滴定終點,簡稱終點。
滴定誤差:滴定終點與等當點往往不一致,由此產生的誤差,稱為終點誤差。
10. 實驗室制備氨氣為什麼不用NaOH
原因如下:
1、氫氧化鈣便宜;
2、氫氧化鈉在加熱時對玻璃有嚴重的腐蝕性,會損壞玻璃儀器;
3、氫氧化鈉的熔點比較低,只有三百多度,加熱是會熔化,然後凝結成硬的塊狀固體。不利於氣體的放出。而氫氧化鈣熔點很高,加熱不會熔化仍保持比較鬆散的狀態,再有氣體從中逸出,就會使反應物疏鬆多孔。
氨氣是實驗室與生產中的常用氣體。製取氨氣的方法主要有加熱固體銨鹽與鹼的混合物、加熱濃氨水、濃氨水與鹼混合及工業製法等。
加熱固體銨鹽和鹼的混合物
反應原理:2nh4cl+ca(oh)2=△=
cacl2+2nh3↑+2h2o
反應裝置:固體+固體加熱制氣體裝置。包括試管、酒精燈、鐵架台(帶鐵夾)等。
裝置如下:
注意:
1、不能用nh4no3跟ca(oh)2反應制氨氣。硝酸銨受撞擊、加熱易爆炸,且產物與溫度有關,可能產生nh3、n2、n2o、no;
2、實驗室制nh3不能用naoh、koh代替ca(oh)2。因為naoh、koh是強鹼,具有吸濕性(潮解)易結塊,不易與銨鹽混合充分接觸反應。又koh、naoh具有強腐蝕性在加熱情況下,對玻璃儀器有腐蝕作用,所以不用naoh、koh代替ca(oh)2制nh3。
3、用試管收集氨氣要堵棉花。因為nh3分子微粒直徑小,易與空氣發生對流,堵棉花目的是防止nh3與空氣對流,確保收集純凈;減少nh3對空氣的污染。
4、實驗室制nh3除水蒸氣用鹼石灰,而不採用濃h2so4和固體cacl2。因為濃h2so4與nh3反應生成(nh4)2so4。nh3與cacl2反應能生成cacl2·8nh3。
cacl2+8nh3=
cacl2·8nh3