氨气

氨气分子结构

• 化学式: $\ce{NH_3}$

• 分子构型: 三角锥形

• 分子类型: 极性分子

• 电子式

  

• 结构式

  

氨气物理性质

• 通常情况下，$\ce{NH_3}$是一种无色，有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，易液化，液化时放热。

  液氨汽化时要吸收大量的热，使周围环境温度降低，所以液氨常用作制冷剂。

• 拓展

  • 氨气对人有刺激作用，使用时应小心。

  • 常见气体溶解度顺序：

    $\ce{NH_3}$（1 ：700）>$\ce{HCl}$（1 :500）>$\ce{SO_3}$（1 ：40）>$\ce{H_2S}$（1 ：2.6）>$\ce{Cl_2}$（1 ：2）

  • $\ce{NH_3}$易液化的原因是氨分子之间容易形成氢键。

     

氨气化学性质

氨与水反应

氨气溶于水，与水结合生成一水合氨：

$NH_3+H_2O\ce{<=>}NH_3\cdot H_2O$

• $\ce{NH_3•H_2O}$很不稳定，受热就会分解生成$\ce{NH_3}$和$\ce{H_2O}$，化学方程式：$\ce{NH_3\cdot H_2O\xlongequal{△}NH_3 ^ +H_2O}$

• 氨气溶于水形成氨水，溶质$\ce{NH_3﹒H_2O}$的电离方程式：

  $NH_3\cdot H_2O\ce{<=>}NH_4^++OH^-$

  故氨水呈弱碱性，能使酚酞溶液变红色或使红色石蕊试纸变蓝。

• 氨水易挥发，应该密封保存。

• 氨水成分（可以记为”三分三离“）

  • 分子：$\ce{NH_3\cdot H_2O}$、$\ce{NH_3}$、$\ce{H_2O}$

  • 离子：$\ce{NH_4^+}$、$\ce{OH^-}$、$\ce{H^+}(少)$

     

氨与酸反应

• 氨气与浓盐酸（$\ce{HCl}$）反应

  • 实验操作：分别用玻璃棒蘸取氨水和浓盐酸，将两根玻璃棒相互靠近。

  • 实验现象：当两根玻璃棒相互靠近时，产生了大量白烟。

  • 实验结论：氨水挥发出的$\ce{NH_3}$和浓盐酸挥发出的$\ce{HCl}$化合，生成微小的$\ce{NH_4Cl}$晶体即为白烟。化学方程式：

    $NH_3+HCl\ce{=}NH_4Cl$

     

• 氨气与硝酸（$\ce{HNO3}$）反应

  • 化学方程式：

    $NH_3+HNO_3\ce{=}NH_4NO_3$

  • 实验结论：

    挥发性酸可以与$\ce{NH_3}$反应生成白烟

     

• 氨气与稀硫酸反应

  • $\ce{NH_3}$通入稀硫酸中：

    $2NH_3+H_2SO_4\ce{=}(NH_4)_2SO_4$（白色晶体）

  • 氨水滴入稀硫酸中：

    $2NH_3\cdot H_2O+H_2SO_4\ce{=}$$(NH_4)_2SO_4+2H_2O$

  • 结论：①不挥发性酸可以与$\ce{NH_3}$反应生成白色晶体。②因为氨气容易与酸反应生成盐，所以不能用浓硫酸作为氨气的干燥剂。

     

氨的催化氧化

• $\ce{NH_3}$中氮元素的化合价为-3，在氧化还原反应中氮元素化合价只能升高，不能降低，因此$\ce{NH_3}$具有还原性。

• 工业制$\ce{HNO_3}$的基础反应：$4NH_3+5O_2\xlongequal[△]{催化剂}4NO+6H_2O$

• 与$\ce{Cl_2}$反应

  • $\ce{NH_3}$少量

    $2NH_3+3Cl_2\ce{=}N_2+6HCl$

  • $\ce{NH_3}$足量

    $8NH_3+3Cl_2\ce{=}N_2+6NH_4Cl$

    该反应可用于检验输送$\ce{Cl_2}$的管道是否漏气。

• 实验室制$\ce{N_2}$

  $2NH_3+3CuO\xlongequal{△}$$N_2+3Cu+3H_2O$

• 治理氮氧化物污染

  $2xNH_3+3NO_x\xlongequal{催化剂}$$（x+\frac{3}{2}）N_2+3xH_2O$

氨的用途

• 氨是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱等的重要原料。
• 液氨汽化时吸收大量的热，可以用作制冷剂。
• 氨也是有机合成工业上的常用原料（如制尿素、合成纤维、染料等)。