高三化学氨和铵盐人教实验版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
氨和铵盐
3、铵盐
二. 重点、难点
1、理解如何应用化学反应速率和化学平衡原理，选择合成氨的适宜条件；了解应用化学原理选择化工生产条件的思路和方法。 2、掌握实验室制取氨的反应原理，仪器装置、收集、检验及干燥方法。
3、认识氨分子的结构，记住氨的物理性质，掌握氨的化学性质，初步掌握氨水显弱碱性的原因。
4、了解铵盐的组成，掌握铵盐的部分物理性质和化学性质，掌握铵离子的检验方法。
三. 复习过程
（一）合成氨工业
1. 合成氨的反应原理
（2）反应特点：合成氨反应是一个可逆反应；反应物N2分子键能大，极不活泼，通常条件下反应难以进行；正反应是一个气体体积缩小的反应；正反应是一个放热反应。 （3）反应条件：工业上通常采用以铁触媒为主的催化剂，在高温和高压的条件下合成氨。
2. 工业上合成氨的适宜条件的选择
（1）选择生产条件时主要考虑的几个因素：
平衡问题——尽可能提高反应混合物中所需物质的百分含量；
速率问题——尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间；
生产成本问题——尽可能降低对耐高温、高压设备所需材料的要求；
绿化学理念——注意环境保护，原子利用率接近百分之百。
（2）工业上合成氨的适宜条件选择
①高压：合成氨反应是有气体参加的反应，加压可加快反应速率；合成氨反应是气体体积缩小的反应，加压可促进平衡向正反应方向移动，提高反应物的转化率。高压既有利于加快反应速率，又利于增大反应程度，提高氨气的产率，但增压受到动力、设备耐压程度等的限制，结合实际生产条件，通常选择10MPa∽30MPa的气压。
②高温与恒温：因N2非常不活泼，必须在高温下才能与氢气发生反应，因此高温有利于加快反应速度；合成氨反应是放热反应，升高温度使平衡向逆反应方向移动，不利于增大反应程度，因此，生产中必须使用热交换器，将反应放出的热量传出（如给原料预热等），使体系保持恒定的温度；催化剂铁触媒在400∽500℃左右时具有最大的催化活性。因此，综合考虑各因素，合成氨反应选择400∽500℃左右的温度。
③使用催化剂：催化剂只加快反应速率，不影响平衡移动，但使用催化剂可以使合成氨生产在较低温度下达到较快的速率，提高氨气的单位时间产量，因此催化剂解决了较高温度不利于获得较高N2、H2转化率的矛盾。
在实际生产中，还需要将生成的混合气冷却使氨气液化，及时从混合物中分离出来，以提高原料的转化率，并且不断向循环气中补充N福山沙纪2、H2，以提高反应物的浓度。
3、合成氨的基本生产过程
合成氨生产主要包括三个步骤：
造气———制备合成氨的原料气
净化———原料气的净化处理
合成———使原料气进行化学反应合成氨
（1）造气
①N2的制备：合成氨需要的N2取自空气中。通常有两种方法：一种是将空气先降温高压液化，再减压蒸发出氮气，同时分离出氧气。另一种是将空气中的氧气跟碳作用，生成二氧化碳，再除去二氧化碳得氮气。
②H2的制备：H2来源于水和碳氢化合物。用水蒸气与焦炭或碳氢化合物在高温下反应制得
H2和二氧化碳，再除去二氧化碳得氢气。
（2）净化
合成氨需要纯净的氮气和氢气。在制取原料气的过程中常混有杂质，其中某些杂质会使合成氨所用的催化剂中毒，所以必须除去。这一过程称为原料气的净化。如用稀氨水吸收硫化氢气体：H2S+NH3·H2O= NH4HS+ H2O，另外原料气中产生的一氧化碳必须转化为二氧化碳：，用碳酸钾溶液吸收二氧化碳：K2CO3+CO2某小型火力发电厂+H2O=2KHCO3
（3）合成与分离
原料气净化、压缩后通入合成塔，从塔口进气，经热交换器与塔内反应后的高温气体逆流交换热量后，进入接触室与铁触媒接触反应，从塔下口出气。
从合成塔出来的混合气通常含有15%的氨气。混合气经水冷器冷却后，进入氨分离器得到液氨，未反应的N2和H2经循环压缩机压缩后再通入合成塔中进行反应。虽然合成氨反应的产率不高，但经过循环反应后，N2和H2可以全部转化为NH3。
（二）氨气
1、氨的分子结构：
电子式： 结构式： 空间结构示意图：
2、氨气的物理性质：无有刺激性气味的气体，容易液化，极易溶于水。
3、氨气的实验室制法
（1）反应原理：氯化铵与消石灰固体混合加热的化学方程式：
（2）制取装置：同于实验室用KClO3和MnO2固体混合加热制O2的装置。
（3）收集：只能用向下排空气法。因氨气比空气密度小，易与空气发生对流，所以收集氨气时，导气管应插入收集气体的试管底部附近，管口塞一团干燥的棉花团，来防止NH3与空气对流，确保收集到纯净的氨气。
（2013年东亚四强赛4）干燥：常使用碱石灰，不能用CaCl2、浓硫酸和五氧化二磷。
（5）验满：常用湿润的红石蕊试纸及酚酞试纸或沾有浓盐酸的玻璃棒。
（6）快速制氨气的方法：用浓氨水加固体NaOH或新制生石灰或氯化铵微热。
4、氨的化学性质
（1）与水反应：
NH3＋H2ONH3.H2ONH4＋＋OH－
①氨水的成分有：NH3、H2O、、、、H+，氨水中的溶质仍是氨分子。氨水的密度小于水的密度，氨水的浓度越大，密度越小。
②喷泉实验：
喷泉实验的操作要点：烧瓶中充满干燥气体，挤出胶头滴管中的水，打开止水夹。
喷泉实验的原理：气体在溶液中溶解度大或者可与液体发生剧烈反应，且不再产生新的气
体或者气体体积急剧减小，造成烧瓶内外压强差较大，即可发生“喷泉”现象。
喷泉实验成功的关键：收集氨气的烧瓶要干燥；收集的氨气要全充满；装置要密闭不漏气；玻璃管的长度不能过长；实验不可能实现全充满。
（2）与酸反应
NH3+HCl=NH4Cl
2NH3+H2ＳO4＝（NH4）2ＳO4
①NH3遇HＣｌ、HNO3产生大量白烟，该现象可用于氨气和氯化氢的检验；
②结构式为，电子式为；
③氨分子还易与Ａｇ＋、Ｃｕ2＋、ＺN2＋等形成配位键。
（3）具有还原性：
（三）铵盐：
铵盐均是易溶于水的无晶体。铵盐是由非金属原子组成的离子晶体，晶体中均含有极性共价键、配位键和离子键。
1、水解性：铵盐在水溶液中铵根离子的水解。
NH4＋＋H2ONH3H2O＋桂花新品种H＋
2、与强碱反应：铵盐与强碱反应产生的氨气常用于检验铵根离子和铵盐：
①能与碱溶液反应放出气体的化合物一定是铵盐；
②弱酸的铵盐既能与酸反应（（弱酸根水解），又能与碱反应（铵根离子水解））；
3、热稳定性：
①铵盐受热均易分解生成氨气和酸；
②氯化铵分解产生“升华”现象；
③硫酸铵在高温时会发生氧化还原反应，生成氮气、二氧化硫和水；
④硝酸铵受热或受撞击都会发生爆炸。
【典型例题】
例1、下列有关合成氨工业的叙述，可用勒沙特列原理来解释的是（ ）
A、使用铁触媒，使N2和H2的混合气体有利于合成氨
B、高压比常压条件更有利于合成氨的反应
C、500℃左右比室温更有利于合成氨的反应
D、合成氨时采用循环操作，可提高原料的利用率
分析：EGERIA由于使用铁触媒能同等程度地加快正、逆反应速度，V正和V逆仍然保持相等，所以它不破坏化学平衡状态，平衡不发生移动，只能缩短达到合成氨平衡的时间，显然，选项A不能用勒沙特列原理解释。合成NH3的反应特点之一是正反应是气体体积缩小的反应，当其他条件不变时，增大压强平衡向减小压强即向气体体积减少的方向移动，所以高压将有利于NH3的合成，选项B符合。合成NH3的另一特点是正反应为放热反应，低温虽有利于平衡向正反应方向移动，但反应速率太慢，生产周期太长，所以在生产上一般采用提高温度（500℃）加快反应速率的方法来提高NH3的生产率。另一方面，选用500℃是考虑到此温度下催化剂活性最大，因此选项C不能用勒沙特列原理来解释。合成氨采用循环操作，并没有涉及化学平衡的移动，因此选项D也不能用勒沙特列原理解释。答案B
例2、有关氨的说法不正确的是（ ）
A、NH3是4核10电子极性分子，三角锥型，具有还原性
B、NH3极易溶于水，可做喷泉实验，氨气易液化，液氨可用作制冷剂
C、氨气是非电解质，氨水是电解质
D、蘸有浓盐酸的玻璃棒遇氨气可产生白烟
分析：NH3分子中氮元素－3价是最低价态，因此NH3具有还原性，A正确；根据相似相溶原理知极性分子NH3易溶于极性溶剂H2O，氨的蒸发热很大，可作制冷剂，B正确；电解质、非电解质都指化合物，而氨水是混合物，故C不正确；浓盐酸与NH3作用产生白晶体NH4Cl，故D正确。答案C
例3、实验室里可按下图所示的装置干燥、贮存某气体R，多余的气体可用水吸收，则R是（ ）
A、NO2 B、HCl C、CH4 D、NH3
分析：分析上图所示装置，收集贮存气体R时，储气瓶的进气管短、出气管长，说明气体R的密度比空气小，A、B不正确。因为多余的R气体可用水吸收，该气体应易溶于水，故R为NH3。答案D
例4、在标准状况下，在三个干燥的烧瓶内分别装入干燥纯净的NH3、含一半空气的氯化氢气体、NO2和O2的混合气体〔V（NO2）∶V（O2）=4∶17〕。然后分别做喷泉实验，三个烧瓶中所得溶液的物质的量浓度之比为（ ）
A、2∶1∶2 B、5∶5∶4 C、1∶1∶1 D、无法确定
分析：NH3、HCl溶于水后，溶液的体积即为被溶解了的气体体积，c= mol·L－1。由4NO铜绿山2+O2+2H2O====4HNO3可知，当O2过量时，每消耗4 mol NO2、1 mol O2，则生成4 mol HNO3，c（HNO3）==×mol·L－1。答案B
例5、A、B、C、D为常见气态单质。已知：①A和B可以在放电条件下发生化合反应，其
产物还可与B化合生成红棕气体；②C分别与A、B反应生成的两种化合物分子中都含有10个电子；③C和D反应生成的化合物易溶于水，在其溶液中滴加AgNO3溶液，生成白沉淀。请回答：
（1）C和D反应生成的化合物的电子式是_______。
（2）上述②中化合物的热稳定性_______强于_______。（填写化学式）
（3）将D通入B、C生成的化合物中，发生反应的化学方程式是_______________。
（4）A、C、D所含元素可组成一种离子化合物，该化合物发生水解反应的离子方程式是_________。
分析：因为A和B可以在放电的条件下发生化合反应，其产物还可与B化合生成红棕气体，所以A为N2，B为O2。C分别与N2、O2反应生成10e－化合物，则C为H2。D与H2反应生成的化合物易溶于水，且与AgNO3溶液反应产生白沉淀，D为Cl2。
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