Как распознать аммиак тремя способами

Аммиак: получение и свойства

Аммиак

Строение молекулы и физические свойства

В молекуле аммиака NH₃ атом азота соединен тремя одинарными ковалентными полярными связями с атомами водорода:

Геометрическая форма молекулы аммиака — правильная треугольная пирамида. Валентный угол H-N-H составляет 107,3 о :

У атома азота в аммиаке на внешнем энергетическом уровне остается одна неподеленная электронная пара. Эта электронная пара оказывает значительное влиение на свойства аммиака, а также на его структуру. Электронная структура аммиака — тетраэдр , с атомом азота в центре:

Аммиак – бесцветный газ с резким характерным запахом. Ядовит. Весит меньше воздуха. Связь N-H — сильно полярная, поэтому между молекулами аммиака в жидкой фазе возникают водородные связи. При этом аммиак очень хорошо растворим в воде, т.к. молекулы аммиака образуют водородные связи с молекулами воды.

Способы получения аммиака

В лаборатории аммиак получают при взаимодействии солей аммония с щелочами. Поск ольку аммиак очень хорошо растворим в воде, для получения чистого аммиака используют твердые вещества.

Например , аммиак можно получить нагреванием смеси хлорида аммония и гидроксида кальция. При нагревании смеси происходит образование соли, аммиака и воды:

Тщательно растирают ступкой смесь соли и основания и нагревают смесь. Выделяющийся газ собирают в пробирку (аммиак — легкий газ и пробирку нужно перевернуть вверх дном). Влажная лакмусовая бумажка синеет в присутствии аммиака.

Видеоопыт получения аммиака из хлорида аммония и гидроксида кальция можно посмотреть здесь.

Еще один лабораторный способ получения аммиака – гидролиз нитридов.

Например , гидролиз нитрида кальция:

В промышленности аммиак получают с помощью процесса Габера: прямым синтезом из водорода и азота.

Процесс проводят при температуре 500-550 о С и в присутствии катализатора. Для синтеза аммиака применяют давления 15-30 МПа. В качестве катализатора используют губчатое железо с добавками оксидов алюминия, калия, кальция, кремния. Для полного использования исходных веществ применяют метод циркуляции непровзаимодействовавших реагентов: не вступившие в реакцию азот и водород вновь возвращают в реактор.

Более подробно про технологию производства аммиака можно прочитать здесь.

Химические свойства аммиака

1. В водном растворе аммиак проявляет основные свойства (за счет неподеленной электронной пары). Принимая протон (ион H + ), он превращается в ион аммония. Реакция может протекать и в водном растворе, и в газовой фазе:

Таким образом, среда водного раствора аммиака – щелочная. Однако аммиак – слабое основание . При 20 градусах один объем воды поглощает до 700 объемов аммиака.

Видеоопыт растворения аммиака в воде можно посмотреть здесь.

2. Как основание, аммиак взаимодействует с кислотами в растворе и в газовой фазе с образованием солей аммония.

Например , аммиак реагирует с серной кислотой с образованием либо кислой соли – гидросульфата аммония (при избытке кислоты), либо средней соли – сульфата аммония (при избытке аммиака):

Еще один пример : аммиак взаимодействует с водным раствором углекислого газа с образованием карбонатов или гидрокарбонатов аммония:

Видеоопыт взаимодействия аммиака с концентрированными кислотами – азотной, серной и и соляной можно посмотреть здесь.

В газовой фазе аммиак реагирует с летучим хлороводородом. При этом образуется густой белый дым – это выделяется хлорид аммония.

NH₃ + HCl → NH₄Cl

Видеоопыт взаимодействия аммиака с хлороводородом в газовой фазе (дым без огня) можно посмотреть здесь.

3. В качестве основания, водный раствор аммиака реагирует с растворами солей тяжелых металлов , образуя нерастворимые гидроксиды.

Например , водный раствор аммиака реагирует с сульфатом железа (II) с образованием сульфата аммония и гидроксида железа (II):

4. Соли и гидроксиды меди, никеля, серебра растворяются в избытке аммиака, образуя комплексные соединения – аминокомплексы.

Например , хлорид меди (II) реагирует с избытком аммиака с образованием хлорида тетрамминомеди (II):

Гидроксид меди (II) растворяется в избытке аммиака:

5. Аммиак горит на воздухе , образуя азот и воду:

Если реакцию проводить в присутствии катализатора (Pt), то азот окисляется до NO:

6. За счет атомов водорода в степени окисления +1 аммиак может выступать в роли окислителя , например в реакциях с щелочными, щелочноземельными металлами, магнием и алюминием . С металлами реагирует только жидкий аммиак.

Например , жидкий аммиак реагирует с натрием с образованием амида натрия:

Также возможно образование Na₂NH, Na₃N.

При взаимодействии аммиака с алюминием образуется нитрид алюминия:

2NH₃ + 2Al → 2AlN + 3H₂

7. За счет азота в степени окисления -3 аммиак проявляет восстановительные свойства. Может взаимодействовать с сильными окислителями — хлором, бромом, пероксидом водорода, пероксидами и оксидами некоторых металлов. При этом азот окисляется, как правило, до простого вещества.

Например , аммиак окисляется хлором до молекулярного азота:

Пероксид водорода также окисляет аммиак до азота:

Оксиды металлов , которые в электрохимическом ряду напряжений металлов расположены справа — сильные окислители. Поэтому они также окисляют аммиак до азота.

Например , оксид меди (II) окисляет аммиак:

2NH₃ + 3CuO → 3Cu + N₂ + 3H₂O

Источник

Как распознать аммиак тремя способами

Часть I

1. Строение молекулы.

2. Физические свойства: газ без цвета с резким запахом.

3. Водородная связь – это межмолекулярные или внутримолекулярные связи между атомом водорода и атомом сильно ЭО атомом.

4. Получение, собирание и распознавание NH3.

1) Напишите уравнение получения аммиака в лаборатории в молекулярной и ионной формах:

2) Получение в промышленности:

Укажите верный способ собирания аммиака, ответ поясните.

б, т.к. NH3 легче воздуха, он будет собираться в пробирке в верхней части.

3) Как можно тремя разными способами распознать аммиак?
а) запах
б) посинение влажной лакмусовой бумаги
в) белый дым на палочке над HCl.

5. Химические свойства.
1) Является сильным восстановителем, потому что N -3 может только отдавать электроны.

Восстановительные свойства проявляет по отношению (запишите уравнения реакций и рассмотрите с позиций окисления-восстановления):
— к кислороду:

— к оксидам металлов:

2) Взаимодействует с водой, образуя непрочное основание – гидрат аммиака NH3*H2O, который, как слабый электролит, незначительно диссоциирует:

3) Взаимодействует с кислотами, образуя соли аммония по донорно-акцепторному механизму:

Различают два механизма образования ковалентной связи:
1) обменный;
2) донорно-акцепторный.

Часть II

1. Заполните схему «Применение аммиака».

2. Зарисуйте схему промышленного синтеза аммиака, укажите сырьё и происходящие процессы.

3. Заполните схему «Типы химических связей».

4. Предложите три молекулярных уравнения, отражающих качественную реакцию на ион аммония:

5. Заполните таблицу.

6. Какой объём аммиака образуется при взаимодействии 535 г 20-%-го раствора аммония с щёлочью?

7. Запишите уравнения реакций для следующих переходов:

Источник

Урок-лекция по теме «Аммиак»

Разделы: Химия

Цели: формирование общеучебных умений и навыков.

образовательные: изучить строение и свойства аммиака; изучить новый вид связи – водородную; рассмотреть донорно-акцепторный механизм образования химической связи; развить умения по составлению окислительно-восстановительного баланса уравнений реакций, уравнивание МЭБ.

воспитательные: формирование умений работать с учебной и дополнительной литературой по составлению конспекта; провести профориентационную информацию.

познавательные: развивать интерес к предмету, умение высказывать свои мысли, логически рассуждать, соблюдать технику безопасности при встрече с аммиаком в быту.

Технологическая карта урока на столах учащихся (Приложение № 1); оборудование для химического эксперимента (аммиачная вода, кристаллические хлорид аммония и гидроксид кальция, фенолфталеин, лакмусовая бумажка, прибор для получения газов, стеклянные палочки, соляная кислота конц.); компьютерная презентация (Приложение № 2).

1. Организационный момент.

Вначале урока необходимо настроить учащихся на наиболее сложный тип урока-лекцию. Объяснить, что урок проходит строго по плану на столах учащихся и требует от них большой концентрации. Все вопросы, которые необходимо рассмотреть зафиксированы в технологической карте, и в ходе лекции они всегда будут перед глазами и не требуют запоминания. Для лучшего усвоения составляется конспект в технологической карте. В ходе лекции используются различные формы: компьютерная презентация, работа с учебной литературой, демонстрационные опыты.

2. Изучение нового материала.

План лекции (слайд № 2)

1. Состав молекулы аммиака

2. Строение молекулы аммиака

3. Водородная связь

4. Физические свойства аммиака

5. Химические свойства аммиака

6. Получение аммиака

7. Применение аммиака

9. Домашнее задание

1. Состав молекулы аммиака

Учитель начинает свой рассказ об аммиаке с обращения внимания на несоответствие написания химической формулы аммиака принятым правилам степени окисления.

• запишите молекулярную формулу аммиака;
• укажите степень окисления элементов;
• дайте химически верное название и запись формулы аммиака.

NH₃ = H₃ +1 N -3 нитрид водорода (слайд № 3)

2. Строение молекулы аммиака

Учащиеся самостоятельно определяют тип химической связи в молекуле аммиака. Представляют схему образования химической связи в молекуле.

• запишите молекулярную, электронную, структурную формулы молекулы аммиака.
• укажите вид химической связи в молекуле и способы образования,
• укажите смещение электронной плотности к более электроотрицательному элементу.

NH₃ — молекулярная формула

ковалентная полярная связь, одинарная, по обменному механизму.

электронная формула (слайд № 4)

3. Водородная связь

Учитель акцентирует внимание ребят на неподеленной электронной паре атома азота, сдвиге электронной плотности в сторону гораздо более электроотрицательного атома азота и возникновении в молекуле аммиака на атоме азота частично отрицательного заряда, а на атоме водорода частично положительного.

структурная формула (слайд № 5)

Учитель знакомит учащихся с новым для них видом химической связи – водородной связью, которая возникает между молекулами аммиака.

Отметьте особенности водородной связи:

1) между какими атомами возникает связь;

2) силу связи по сравнению с другими видами связи;

3) условное обозначению водородной связи;

4) следствие образования водородной связи в соединении.

Водородной называется связь между атомами водорода и атомами очень ЭО элементов, имеющих свободные электронные пары;

• слабее ковалентной связи в 10 – 20 раз;
• условно обозначается тремя точками;
• вещества с водородной связью обладают хорошей растворимостью в воде, повышается их температура кипения и плавления. (слайд № 6)

4. Физические свойства аммиака

С физическими свойствами аммиака учитель предлагает познакомиться учащимся самостоятельно по учебнику.

• изучите физические свойства аммиака по учебнику;
• рассчитайте его плотность по воздуху D_возд = 29/М_NН3;
• предложите способ собирания газа в лабораторных условиях.

NH₃ – газ без цвета, с резким запахом, почти в два раза легче воздуха, при охлаждении до -33,6 о С он сжижается, а при температуре -77,8 о С превращается в твердое белое вещество, хорошо растворим в воде. (слайд № 7)

Учитель разъясняет ребятам, что поскольку аммиак легче воздуха, то при выделении он будет улетать вверх. Поэтому, для того чтобы собрать аммиак, пробирку необходимо держать перевернутой дном. (слайд № 8)

Учащиеся делают вывод, что при растворении аммиака в воде образовалась щелочь, т.к. фенолфталеин окрасился в малиновый цвет.

Учитель демонстрирует учащимся аммиачную воду (25% раствор аммиака) и нашатырный спирт (10% раствор аммиака). Напоминает, как правильно обращаться с растворами сильно пахнущих веществ.

5. Химические свойства аммиака

Особое внимание уделяется химическим свойствам аммиака:

а) аммиак – комплексообразователь

необходимо рассказать об особом ионе – ионе аммония NH₄ +. Отметить его уникальность: ион, образованный только неметаллами, играет роль металла. Разъяснить, что ион аммония, так же как ионы металлов образует свои соли. (слайд № 10)

• Запишите уравнение реакции взаимодействия аммиака с соляной кислотой:

аммиак + соляная кислота = хлорид аммония,

• Рассмотрите механизм реакции.

• Отметьте образование ковалентной полярной связи по донорно-акцепторному механизму (по учебнику)

Аммиак – комплексообразователь. (слайд № 11)

б) Аммиак – восстановитель (в реакциях окисления).

• Запишите уравнение реакции горение аммиака:

аммиак + кислород = азот + вода

• Составьте электронный баланс к этому уравнению.

1) Окисление аммиака без катализатора. (слайд № 12)

2) Окисление аммиака в присутствии катализатора

• Запишите уравнение реакции каталитического окисления аммиака:

аммиак + кислород = оксид азота (II) + вода.

Составьте электронный баланс к этому уравнению. (слайд № 13)

6. Получение аммиака

В промышленности аммиак получают прямым синтезом из простых веществ – азота и водорода. Реакция идет только в присутствии катализатора, при температуре 500 о и повышенном давлении.

• Запишите уравнение реакции получение аммиака:

а) в промышленности (дайте классификацию реакции по всем известным признакам и предложите оптимальные условия проведения реакции);

б) в лаборатории (отметьте способы распознавания аммиака).

а) в промышленности

Р соединения, экзотермическая, гомогенная, обратимая, окислительно-восстановительная, каталитическая. (слайд № 14)

б) в лаборатории получают действием щелочей на соли аммония

Собирание — в перевернутую кверху дном пробирку. (слайды № 15, 16)

б) по посинению влажной лакмусовой бумажки

в) по появлению белого дыма от поднесенной стеклянной палочки, смоченной HCl (конц.) (слайд № 17)

7. Применение аммиака

Учитель предлагает учащимся самостоятельно ознакомиться с применением аммиака по схеме в учебнике.

1) в холодильных установках;

2) в медицине и быту;

3) для производства азотной кислоты, солей аммония;

4) как удобрение (слайд № 18)

Профориентационная информация. Растворы аммиака довольно широко используются в медицине. Разведенный раствор аммиака, издавна называемый нашатырным спиртом, дают нюхать при обморочных состояниях и алкогольном опьянении; при этом происходит рефлекторное возбуждение сердечной деятельности и центра дыхания. При тяжелом алкогольном отравлении практикуют прием внутрь слабых растворов аммиака (3 капли на полстакана).

Более слабые растворы аммиака дают отхаркивающий эффект (нашатырно-анисовые капли).

Местнораздражающее действие аммиака используют для приготовления препаратов, применяемых как отвлекающие средства (при артритах, невралгиях и т.п.).

Хлористый аммоний – белый кристаллический порошок. Слегка гигроскопичен. Имеет солоноватый вкус, легко растворим в воде. Применяется в качестве диуретического и отхаркивающего средства.

8. Закрепление.

Для закрепления предлагается решить фронтально ряд задач:

1) При синтезе аммиака промышленном способом азот объемом 56 л. (н.у.) прореагировал с водородом взятом в избытке. Массовая доля выхода аммиака составила 50%. Рассчитайте объем и массу полученного аммиака.

2) Какая масса хлорида аммония получится при взаимодействии 3 моль аммиака с соляной кислотой?

3) Какой объем кислорода потребуется для сжигания 34 г. аммиака? (слайд № 19)

9. Домашнее задание

П. 25, упр. 1-6 (устно), 7-8 (письменно), повторить конспект (слайд № 20)

1. Габриелян О.С. Настольная книга учителя химии 9 класс, М., 2001, “Блик и К о ”.

2. Горковенко М.Ю. Поурочные разработки по химии , М., 2004, “Вако”.

3. Габриелян О.С., учебник химии 9 класс, М., Дрофа, 2008 г.

4. Виртуальная школа Кирилла и Мефодия, ООО “Нью Медиа Дженерейшн”.

Источник