氨气的性质

一、氨的分子结构

氮原子有五个价电子,其中三个不成对。当它与氢原子结合时,每个氮原子可以通过极性价键与三个氢原子结合合成氨分子,氨分子中的氮原子也有孤对电子。

氨分子的空间结构是一个三角锥,底部是三个氢原子,顶部是氮原子。每两个N-H键之间的夹角为107 18’,因此,氨分子属于极性分子。

二、氨的化学性质

(1)与水反应

当氨溶于水时,氨分子与水分子结合形成氨一水合物(NH3?H2O),一水合氨可电离成铵离子和小部分氢氧根离子,所以氨水呈弱碱性,能使酚酞溶液变红。氨在水中的反应可以表示为:

一水合氨不稳定,受热分解产生氨和水。

氨水有三个分子,三个离子,三个平衡。

分子:NH3,NH3?H2O、H2O;

离子:NH4+,OH-,H+;

三重平衡:NH3+H2O NH3?H2O NH4 ++哦-

H2O h++哦-

氨在中学化学实验三中的应用

①用浸有浓氨水的玻璃棒检查HCl等气体的存在;②实验室用,与铝盐溶液反应制备氢氧化铝;③制备银氨溶液,检测有机分子中醛基的存在。

(2)与酸反应

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4

3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4

NH3+CO2+H2O===NH4HCO3

反应的本质是氨分子中的孤对氮原子和溶液中轨道为空的氢离子通过配位键结合成离子晶体。如果它在水溶液中反应,离子方程式是:

8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl

(黄绿色褪色,产生白烟)

反应的本质:2nh3+3cl2 = = N2+6HCl。

NH3+HCl===NH4Cl

总反应式:8nh3+3cl2 = = N2+6nh4cl。

三、氨的实验室制备

1,制备原理:固体铵盐与固体强碱或中强碱复分解。

2、制备化学方程式:

3.仪表装置(气体发生装置,与氧气生产相同)

固-固加热装置:一个大试管微微向下倾斜,加热。

4.检查:

A.湿的红色石蕊试纸变蓝,酚酞试纸变红。离子方程式是:

b .用浸有浓盐酸的玻璃棒接近氨气,产生大量白烟。

化学方程式为:NH3+HCl = = NH4Cl。

5.除杂:引入碱石灰(去除水蒸气)。

6.收集方法:向下排气法(NH3溶于水,不能用排水法)。

7、实验室制氨的一些问题。

(1)氨不能由nh4no 3与Ca(OH)2反应生成。

因为NH4NO3是氧化铵盐,所以当加热时,NH3和HNO3在低温下产生。随着温度的升高,生成的氨气由于硝酸的强氧化作用,进一步氧化生成氮气和氮氧化物,而NH4NO3受热易爆炸,不能用来与Ca(OH)2反应生成氨气。

(2) NaOH和KOH不能代替Ca(OH)2,碳酸氢铵也不适合在实验室生产NH3。

因为NaOH和KOH是强碱,吸湿(潮解)易结块,不易与铵盐充分接触反应。另外,KOH和NaOH具有很强的腐蚀性,加热会腐蚀玻璃仪器,所以不用NaOH和KOH代替Ca(OH)2制备NH3。碳酸氢铵加热时容易分解产生CO2。

(3)试管收集氨时为什么要塞住滴有稀硫酸的棉花?

由于NH3分子颗粒直径较小,容易与空气发生对流。堵棉的目的是防止NH3与空气对流,保证收集的纯净,滴稀硫酸的目的是防止氨气逸出,不污染环境。

(4)为什么在实验室用碱石灰去除NH3生产中的水蒸气,而不用浓H2SO4、P2O5和固体CaCl2?

因为浓H2SO4与NH3反应生成铵盐(NH4)2so 4;P2O5和NH3反应是因为它遇水容易形成酸。

无水CaCl2能与NH3反应:CaCl2+8nh3 = = CaCl2?8NH3,也不能用来干燥NH3。

(5)实验室快速制备氨气的方法。

(1)加热铵盐和碱的混合物

(2)加热浓氨水;

(3)将浓氨水滴在生石灰、碱石灰或苛性钠等固体上。加入固体NaOH和浓氨水(或加热浓氨水)

四。铵盐

铵盐是氨与酸反应得到的,铵盐是由铵离子(NH4+)和酸根离子组成的化合物。一般为无色晶体,易溶于水和强电解质。从结构上看,NH4+离子和Na+离子是等电子。NH4+离子的半径大于Na+离子的半径,接近K+离子的半径。一般铵盐的性质与钾盐相似,如溶解性,一般易溶,易形成明矾。铵盐和钾盐是同构的,等等。在化合物的分类中,铵盐和碱金属盐常归为一类。铵盐的化学性质:①有一定程度的水解。因为氨是弱碱,铵盐是强酸盐或弱酸盐,所以前者的溶液在水解后是酸性的:

NH4++H2O== NH3?H2O+H+

②热分解,所有铵盐加热后均可分解,分解产物与对应的酸和加热温度有关。分解产物通常是氨和相应的酸。如果酸是氧化性的,在加热条件下,氧化性酸和产物氨将进一步反应,将NH3氧化成N2或其氧化物:

人的碳酸氢铵最易分解,分解温度为30℃;

氯化铵通过加热分解成氨和氯化氢。当这两种气体在寒冷的地方相遇时,可以转化为氯化铵。这不是氯化铵的升华,而是两种不同条件下的化学反应:

硝酸铵的热分解产物随温度而变化。加热温度低时,分解成硝酸和氨;

温度较高时,产品不同;在更高的温度或冲击下会爆炸,因为分解产物都是气体。

硫酸铵在较高的温度下分解成NH3和相应的硫酸和磷酸。强热伴随着氨被硫酸氧化的副反应,所以产物比较复杂。

(3)与碱反应释放出氨。

这个反应在实验室中被用来产生氨,这个性质也被用来测试铵离子的存在。铵盐在工农业生产中有重要用途,大量铵盐被用作氮肥,如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等。NH4NO3也是一些炸药的成分。NH4Cl用于干电池的制备和染料工业,也用于金属的焊接,以去除金属表面的薄氧化层。

动词 (verb的缩写)人工固氮和自然固氮

1,人工固氮

在工业上,H2和N2通常用于在催化剂、高温和高压下合成氨。

最近,两位希腊化学家,塞萨洛尼基亚里士多德大学的George Marnellos和MichaelStoukides,发明了一种合成氨的新方法(Science,2 Oct.1998,P98)。常压下,将氢气和氮气用氦气稀释后通入加热到570℃的以锶-铈-钇-钙钛矿多孔陶瓷(SCY)为固体电解质的电解池中,利用覆盖在固体电解质内外表面的多孔钯多晶膜转化为氨气,转化率为78%。对比:哈珀近一个世纪的合成氨工艺转化率通常是10到15%!他们用在线气相色谱检测进出电解池的气体,用HCl吸收氨引起的pH变化来估算氨的产量,证明提高氮气分压对提高转化率无效。虽然增加电流和温度提高了SCY中的质子转移速度,但SCY的电导率受到温度的限制,增加温度会加速氨的分解。

2.自然固氮

闪电能把空气中的氮转化成一氧化氮,一次闪电能产生80 ~ 80~1500kg的一氧化氮。这也是一种自然固氮。自然固氮远远不能满足农业生产的需要。

根瘤菌寄生在豆科植物中,其中含有固氮酶,可以将空气中的氮转化为氨,然后进一步转化为含氮化合物。固氮酶的作用可以简述如下:

除了豆科植物的根瘤菌,在禾本科和其他作物的根部还有固氮螺菌,一些低等原核植物——固氮蓝细菌和自养固氮菌都含有固氮酶,具有固氮作用。这一类属于自然固氮和生物固氮。