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氨水既是一种重要的化工原料,也是中学化学实验中常用的试剂。但中学化学课本对氨水的知识未作系统介绍,为了便于同学们学习和运用,特作如下归纳:
1.多种成分
氨水是氨溶于水所得水溶液,氨溶于水时,氨分子里的氮原子能够跟水分子里的一个氢原子通过氢键(H2N—H…H—OH)结合形成NH3·H2O,故氨极易溶于水形成氨水。在通常状况下,1体积水能溶解约700体积氨。
氨水在低温时可析出一水合氨晶体,因此NH3·H2O是氨存在于水溶液中的主要成分。NH3·H2O是一种弱碱,能发生微弱电离生成NH4+和OH-,所以氨水中存在如下平衡:NH3+H2ONH3·H2O
NH4++OH-。
可见氨水中含有六种粒子:三种分子(H2O、NH3·H2O、NH3)和三种离子(少量OH-、NH4+和极少量H+),其浓度大小关系为c(H2O)c(NH3·H2O)c(NH3)c(OH-)c(NH4+)c(H+)。
2.多重性质
(1)易挥发性:氨水中存在着游离的氨分子,氨分子易挥发。
(2)不稳定性:一水合氨不稳定,受热或见光易分解而生成氨气和水。
NH3·H2ONH3↑+H2O
由于氨水具有易挥发性和不稳定性,故氨水应密封保存在棕色试剂瓶中并置于冷暗处。
(3)弱碱性:氨水中NH3·H2O能电离出OH-,所以氨水显弱碱性。
①能使无色酚酞试液变红色,紫色石蕊试液变蓝色;能使湿润的红色石蕊试纸变蓝,实验室中常用来检验NH3的存在。
②能与酸反应生成铵盐。如:NH3+HCl=NH4Cl2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4
浓氨水与挥发性酸(如:浓盐酸和浓硝酸)相遇会产生白烟;而遇不挥发性酸(如:硫酸、磷酸、碳酸)无此现象。实验室中可用此法检验NH3或氨水的存在。
(4)沉淀性:氨水是很好的沉淀剂,可使多种金属离子(Mg2+、Fe3+、Al3+、Ag+、Zn2+、Cu2+等)生成沉淀。
如:Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+,Al3++3NH3·H2O=Al(OH)3↓+3NH4+,都能生成的白色沉淀,不溶于过量氨水。
(5)还原性:氨水中氮元素处于最低价态-3价,因此氨水表现出弱的还原性,可被强氧化剂(如Cl2、H2O2、KMnO4等)氧化。如:Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2。
(6)络合性:氨水和Ag+、Cu2+、Zn2+三种离子能发生络合反应,当氨水少量时,产生不溶性弱碱或两性氢氧化物,当氨水过量时,不溶物质会转化成络离子而溶解。
Ag++NH3·H2O=AgOH↓+NH4+
AgOH+2NH3·H2O=[Ag(NH3)2]++2OH-+2H2O
Zn2++2NH3·H2O=Zn(OH)2↓+2NH4+
Zn(OH)2+4NH3·H2O=[Zn(NH3)4]2++2OH-+4H2O
Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+
Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2++2OH-+4H2O
3.多处特殊
(1)氨水的密度小于纯水,且浓度越大,密度越小。
(2)氨水是弱电解质溶液,但电解质是NH3·H2O,不是NH3。
(3)计算氨水的质量分数或物质的量浓度时,溶质是NH3而不是NH3·H2O。
(4)涉及氨水的离子方程式的书写:
①氨水作反应物,用化学式NH3·H2O表示。如:Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
②氨水是生成物,若反应物为浓溶液或加热条件下的反应,用“NH3↑+H2O”表示。如:浓(NH4)2SO4溶液与浓Ba(OH)2溶液在加热条件下反应,其离子方程式为:2NH4++SO42-+Ba2++2OH-BaSO4↓+2NH3↑+2H2O。若反应物为稀溶液,且反应不加热,用NH3·H2O表示。如:稀(NH4)2SO4溶液与稀Ba(OH)2溶液反应,其离子方程式为:2NH4++SO42-+Ba2++2OH-=BaSO4↓+2NH3·H2O。
4.多项用途
(1)实验室可用浓氨水制氨气,其方法是加热浓氨水或往浓氨水中加入固体烧碱,该方法装置简单,操作方便,且所得氨气较纯,用做“喷泉”实验效果好。
(2)实验室利用氨水与某些可溶性盐溶液反应可制取一些难溶性碱如Al(OH)3、Fe(OH)3等。
(3)实验室可用氨水与AgNO3溶液配制银氨溶液,还可用氨水鉴别两性氢氧化物Al(OH)3和Zn(OH)2(见氨水的络合性)。
(4)工业上,利用氨水吸收硫酸工业尾气,防止污染环境。SO2+2NH3·H2O=(NH4)2SO3+H2O,(NH4)2SO3+H2O+SO2=NH4HSO3+H2O
(5)农业上,氨水是一种常用的氮肥。
例 氨水显弱碱性的主要原因是( )
A.通常状况下,氨的溶解度不大B.氨水中NH3·H2O电离出少量的OH-C.溶于水的氨分子只有少量电离D.氨本身的碱性弱
解析:氨气溶于水大部分与水结合生成一水合氨(NH3·H2O),NH3·H2O仅有少部分电离成NH4+和OH-,它既不是因为氨的溶解度不大,也不是因为氨分子电离的少(在水溶液里氨分子是不电离的),更不是因为氨本身碱性弱(氨不与水反应时无碱性)。
答案:B
点拨:易错选C,原因是不清楚氨水显碱性的原因。氨水之所以显碱性,是因为当NH3溶于水时,大部分NH3与水发生反应,生成NH3·H2O,NH3·H2O可发生微弱电离,产生NH4+和OH-,可表示为:NH3+H2ONH3·H2O
NH4++OH-。
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