2樓
氨氣,無機化合物,常溫下為氣體,無色有刺激性惡臭的氣味,易溶于水,氨溶于水時,氨分子跟水分子通過氫鍵結(jié)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,所以氨水顯弱堿性,能使酚酞溶液變紅色。氨與酸作用得可到銨鹽,氨氣主要用作致冷劑及制取銨鹽和氮肥。
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(jié)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(jié)構(gòu)是三角錐形,三個氫原子處于錐底,氮原子處在錐頂。每兩個N—H鍵之間夾角為107°18’,因此,氨分子屬于極性分子化學性質(zhì)(1)跟水反應[1] 氨在水中的反應可表示為:NH3+H2O=NH3·H2O一水合氨不穩(wěn)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配制銀氨溶液檢驗有機物分子中醛基的存在。(2)跟酸反應NH3+HNO3==NH4NO32NH3+H2SO4===(NH4)2SO4 NH3+HCl===NH4Cl3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4 NH3+CO2+H2O===NH4HCO3 (反應實質(zhì)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(jié)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(chǎn)生白煙) 反應實質(zhì):2NH3+3Cl2===N2+6HCl NH3+HCl===NH4Cl 總反應式:8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl(3)在純氧中燃燒4NH3+3O2==點燃==2N2+6H2O4NH3+5O2=催化劑加熱=4NO+6H2O(氨氣的催化氧化)(4)與碳的反應NH3+C=加熱=HCN+H2↑(劇毒氰化氫)(5)液氨的自偶電離液氨的自偶電離為:2NH3==(可逆)NH2- + NH4+ K=1.9×10^-30(223K)(6)取代反應取代反應的一種形式是氨分子中的氫被其他原子或基團所取代,生成一系列氨的衍生物。另一種形式是氨以它的氨基或亞氨基取代其他化合物中的原子或基團,例如;COCl2+4NH3==CO(NH2)2+2NH4ClHgCl2+2NH3==Hg(NH2)Cl+NH4Cl這種反應與水解反應相類似,實際上是氨參與的復分解反應,故稱為氨解反應。(7)與水、二氧化碳NH3+H20+CO2==NH4HCO3該反應是侯氏制堿法的第一步,生成的碳酸氫銨與飽和氯化鈉溶液反應生成碳酸氫鈉沉淀,加熱碳酸氫鈉制得純堿。此反應可逆,碳酸氫銨受熱會分解NH4HCO3=(加熱)=NH3+CO2+H2O(8)與氧化物反應3CuO+2NH3 ==加熱==3Cu+3H2O+N2這是一個氧化還原反應,也是實驗室常用的臨時制取氮氣的方法,采用氨氣與氧化銅供熱,體現(xiàn)了氨氣的還原性。氨氣的制法1.工業(yè)制法工業(yè)上氨是以哈伯法通過N2和H2在高溫高壓和催化劑存在下直接化合而制成: N2+3H2==高溫高壓催化劑===2NH3(可逆反應) 2. 實驗室制備
氨氣[1]實驗室,氨常用銨鹽與堿作用或利用氮化物易水解的特性制備: 2NH4Cl(固態(tài)) + Ca(OH)2(固態(tài))===2NH3↑+ CaCl2 + 2H2OLi3N + 3H2O === 3LiOH + NH3↑實驗室快速制得氨氣的方法 用濃氨水加固體NaOH(或加熱濃氨水注意點:(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(chǎn)物與溫度有關,可能產(chǎn)生NH3.N2.N2O、NO (2)不能用NH4Cl加熱分解制氨氣NH4Cl加熱分解生成HCl氣體和NH3氣體,但冷卻后可以自由結(jié)合重新生成NH4Cl,故無法進行分離收集,所以即使分解可產(chǎn)生氨氣,也不可以用NH4Cl加熱分解制取氨氣。(3)實驗室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2 因為NaOH、KOH是強堿,具有吸濕性(潮解)易結(jié)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。 (4)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(fā)生對流,堵棉花目的是防止NH3與空氣對流,確保收集純凈。 (5)干燥氨氣 干燥氨氣應采用堿石灰(氫氧化鈉(NaOH)、氧化鈣(CaO)混合物)。不能用濃硫酸,因為濃H2SO4(強氧化性)與NH3反應生成(NH4)2SO4 ; 不能用氯化鈣,NH3與CaCl2反應能生成CaCl2·8NH3(八氨合氯化鈣)CaCl2+8NH3==CaCl2·8NH3類似的還有乙醇,也不能用氯化鈣。相關口訣消灰銨鹽熱成氨,裝置同氧心坦然。堿灰干燥下排氣,管口需堵一團棉。解釋(1)消灰銨鹽熱成氨:“消灰”指消石灰。意思是說在實驗室中常用消石灰和銨鹽混合加熱的方法來制取氨氣。(2)裝置同氧心坦然:意思是說該裝置與制氧氣的裝置雷同。(3)堿灰干燥下排氣:“堿灰”指堿石灰。“堿灰干燥”的意思是說實驗中干燥氨氣時通常使制得的氨氣通過堿石灰干燥。“下排氣”的意思是說收集氨氣須用向下排空氣集氣法(因為氨氣極易溶入水, 且比空氣輕)。(4)管口需堵一團棉:意思是說收集氨氣的試管口需要堵一團棉花[4]。NH3系列常用方程式NH4+ + H2O ═ NH3*H2O + H+2NH4+ + SiO32- + H2O ═ H4SiO4↓ + 2NH3↑NH4+ + AlO2- + H2O == Al(OH)3↓ + NH3↑(一水合氨雖是堿,但不能與氫氧化鋁反應)NH4+ + HCO3- + 2OH- == CO32- + H2O + NH3*H2O(向NH4HCO3溶液中加入足量NaOH溶液)NH3 + H2O== NH3*H2ONH3*H2O== NH4+ + OH-NH3*H2O + Ag+ == AgOH↓+ NH4+ 2AgOH == Ag2O + H2O (AgNO3溶液中加入少量氨水)2NH3*H2O + Ag+ == [Ag(NH3)2]+ + H2O (足量氨水): 2NH3*H2O + Cu2+ == Cu(OH)2↓+ 2NH4+ (向CuSO4溶液中加入少量氨水):4NH3*H2O + Cu2+ == [Cu(NH3)4]2+ + 4H2O (足量氨水): 2NH3*H2O + Zn2+ == Zn(OH)2↓+ 2NH4+ (向ZnCl2溶液中加入少量氨水)4NH3*H2O + Zn2+ == [Zn(NH3)4]2+ + 4H2O ( 足量氨水): 3NH3*H2O + Al3+ == Al(OH)3↓+ 3NH4+H2↑注:在魯教版,偏鋁酸根離子(AlO2-)寫作四羥基合鋁酸離子[Al(OH)4-]氨氣的噴泉實驗在常溫,常壓下,一體積的水中能溶解700體積的氨。在干燥的圓底燒瓶里充滿氨氣,用帶有玻璃管和滴管(滴管里預先吸入水)的塞子塞緊瓶口。立即倒置燒瓶,使玻璃管插入盛水的燒杯里(水里事先加入少量的酚酞試液),把實驗裝置裝好后。打開橡皮管的夾子,擠壓滴管的膠頭,使少量的水進入燒瓶。觀察現(xiàn)象。實驗的基本原理是使燒瓶內(nèi)外在短時間內(nèi)產(chǎn)生較大的壓強差,利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內(nèi),在尖嘴導管口形成噴泉。氨氣檢驗方法一:用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗,試紙變藍證明有氨氣。方法二:用玻璃棒蘸濃鹽酸或者濃硝酸靠近,產(chǎn)生白煙,證明有氨氣。
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