高一下册化学 氨气 逐字稿-3,048字
师:同学们大家好,今天我们学习氨气。提到氨气,大家第一个想到的可能是污染性气体。事实上,低浓度的氨气会对眼睛、鼻子和呼吸道有很强的刺激性作用;高浓度的氨气会对人的皮肤、神经器官产生严重危害,甚至会危及生命,所以大家谈氨色变。
但其实,氨气是一种具有多种优势的新能源。比如英国科学技术理事会研究的配刀发动机,是以氨为燃料的发动机,是为空天飞机开发而研制的先进发动机。研究人员对这款发动机感兴趣的,不是它的速度,而是环保因素和氨气的动量。氨气是一种无污染燃料,燃烧后仅剩下氮气和水。
同时,大家知道氢能源是现在新能源的热点之一,而其瓶颈之一是氢气的制备。氨气可以通过液化的方式分解生成氮气和氢气,氨气的裂化过程需要昂贵的催化剂参与。英国科学技术理事会的研究人员表示,他们已经找到了廉价的催化剂氨基钠,它可以将氢气和氮气轻松地分离,所以氨气将成为新的能源,使氢能源的广泛使用成为可能。
今天,我们就一起来了解一下氨气的性质。首先,通过一组图片来理解。第一张是氨气的保存,氨气以液氨的形式储存在钢瓶当中;第二张是氨气发生泄漏,整个现场一片白茫茫,同时寒气逼人;第三张是消防员处理事故,消防员戴着防毒面具,同时向空中喷洒大量的水。通过这组图片,大家能从中发现氨气的哪些性质呢?
氨气以液氨形式储存在钢瓶中,这说明了什么?说明氨气易液化。事故区一片白茫茫且寒气逼人,是因为液氨在气化过程中吸收了大量的热。参与营救的消防员佩戴面具,原因是氨气具有刺激性。消防车在空中洒水以减少氨泄漏引起的污染,原因是氨气密度比空气小,且易溶于水。
通过以上分析,我们从六个方面来总结氨气的物理性质:颜色、状态、气味、密度、水溶性、熔沸点。氨气是一种无色气体,有刺激性气味,密度比空气小,极易溶于水,一体积水能溶解700体积的氨气。从熔沸点角度来说,氨气在气体中沸点比较高,所以易液化。
化学上有句话叫“结构决定性质”,下面我们来看一下氨气的结构。氨气由一个氮原子和三个氢原子构成,氮原子和每个氢原子形成一对共用电子,除这三对共用电子外,还有一对未共用电子。氨气的这一对未共用电子使其可以和水分子形成分子间氢键,从而使氨气极易溶于水,氮与氢以三根共价键相连,形成三角锥形的空间结构。
了解了结构,我们来看氨气的化学性质,通过三个实验来学习。
第一个是喷泉实验。如图所示,在烧瓶中收集一烧瓶氨气,在双孔橡皮塞中,一边插入胶头滴管,另一边插入一根导管,导管的另一端放入滴加酚酞的水中。操作时,打开止水夹并挤压胶头滴管。大家仔细观察现象,并思考从现象中能得到什么结论?
通过实验,我们看到烧杯中的溶液由玻璃管进入烧瓶中形成喷泉,溶液呈红色。能形成喷泉,是因为氨气极易溶于水,溶液呈碱性。喷泉实验形成的原理是什么呢?从图中可以看到,当a气体极易溶于c溶液时,a气体溶于b溶液后,使烧瓶中产生压强差,外界大气压把烧杯中的液体压入烧瓶中就形成了喷泉。
除了氨气,哪些气体也可以形成喷泉实验呢?如果以水做吸收剂,氯化氢气体也可以,因为氯化氢气体在水中的溶解度是1:500。但如果用二氧化碳和二氧化硫气体做喷泉实验,就需要用氢氧化钠溶液来吸收。
我们已经了解形成喷泉实验的原理,下面解决这个问题。如图所示,烧瓶中充满干燥气体a,用胶头滴管将液体挤入烧瓶后,振荡烧瓶,打开弹簧夹,哪些可以形成喷泉实验呢?答案显然是选择c选项。a选项中,氯化氢气体极易溶于水,可以形成喷泉实验;b选项中,二氧化碳气体极易溶于浓氢氧化钠溶液,也可以形成喷泉实验;而c选项中,收集氯气时用排饱和食盐水的方法,是因为氯气在饱和食盐水当中溶解度很小,所以不能形成喷泉实验;d选项中,氯气最后用氢氧化钠来吸收,所以氯气可以溶于浓氢氧化钠溶液。