Хлорид аммония аммиак аммиачная вода

Практическая работа 2. Получение аммиака и изучение его свойств.

Оборудование и реактивы: лабораторный штатив с лапкой, спиртовка, две сухие пробирки, газоотводная трубка с пробкой, ложечка, стеклянная палочка, вата, кристаллизатор с водой, штатив с пробирками, кусок фильтровальной бумаги, хлорид аммония, гидроксид кальция, раствор аммиака, раствор серной кислоты.

1. В небольшую фарфоровую чашку или на лист бумаги насыпьте две ложечки хлорида аммония и одну ложечку гидроксида кальция. Смесь перемешайте стеклянной палочкой (запах какого газа вы почувствовали?) и насыпьте в сухую пробирку.

2. Укрепите пробирку со смесью в лапке штатива так, чтобы её дно находилось несколько выше её отверстия. В противном случае капли воды, образующейся в результате реакции, могут попасть на горячую часть пробирки, отчего она треснет. В отверстие пробирки поместите резиновую пробку с изогнутой стеклянной трубкой, которую направьте вверх (рис. 132). На неё повесьте другую пробирку, предназначенную для сбора аммиака. Обратите внимание, что эта пробирка, а также газоотводная трубка должны обязательно быть сухими. Отверстие перевёрнутой вверх дном пробирки закройте куском ваты. Объясните, почему аммиак собирают в пробирку, расположенную отверстием вниз. Можно ли собирать аммиак методом вытеснения воды? Почему?

3. Слегка прогрейте пробирку пламенем спиртовки, а затем нагревайте в том месте, где находится смесь. Какое вещество образуется на стенках пробирки? Поднесите к отверстию пробирки для сбора газа кусочек фильтровальной бумаги, смоченной раствором фенолфталеина. Что наблюдаете? Повторяйте эту процедуру несколько раз до тех пор, пока не обнаружите аммиак. После этого прекратите нагревание. Напишите уравнение реакции.

4. К отверстию пробирки с аммиаком поднесите стеклянную палочку, смоченную раствором соляной кислоты. Что происходит? Что представляет собой образовавшийся белый дым?

5. Налейте в пробирку 1-2 мл водного раствора аммиака, добавьте несколько капель фенолфталеина, а затем серной кислоты до исчезновения окраски. Напишите уравнение реакции.

6. Сделайте выводы о физических и химических свойствах аммиака.

При смешивании хлорида аммония и гидроксида кальция чувствуется запах аммиака.

Аммиак собирают в пробирку, расположенную отверстием вниз, потому что аммиак легче воздуха. Аммиак нельзя собирать методом вытеснения воды, потому что аммиак хорошо растворим в воде.

При нагревании смеси хлорида аммония и гидроксида кальция на стенках пробирки образуется вода. Фильтровальная бумага, смоченная раствором фенолфталеина, окрашивается в малиновый цвет в присутствии аммиака.
2NH₄Cl + Ca(OH)₂ ⟶ CaCl₂ + 2NH₃↑ + 2H₂O

При внесении стеклянной палочки, смоченной в растворе соляной кислоты, в пробирку с аммиаком, наблюдается образование белого дыма – хлорида аммония.
NH₃ + HCl ⟶ NH₄Cl

Физические свойства. Аммиак – бесцветный газ с очень резким характерным запахом, хорошо растворим в воде.

Химические свойства. Аммиак взаимодействует с кислотами, фенолфталеин окрашивает раствор аммиака в малиновый цвет, что говорит о щелочной реакции среды.

Источник

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

НАШАТЫРЬ

НАШАТЫРЬ – старинное название хлорида аммония NH₄Cl. Эта соль (плотностью 1,527 г/см 3 ) образует бесцветные кристаллы с запахом аммиака, хорошо растворимые в воде (37,2 г/100 г воды при 20 ° ). Хлорид аммония плавится при 400 ° С, но это происходит только при повышенном давлении. В обычных условиях высоколетучий NH₄Cl легко возгоняется, а выше 335 ° С разлагается. Хлорид аммония не образует кристаллогидратов. Реагирует с концентрированной серной кислотой, щелочами, различными окислителями.

Водные растворы хлорида аммония имеют кислую реакцию и окрашивают синюю лакмусовую бумажку в красный цвет вследствие реакции гидролиза:

NH₄ + + 2H₂O NH₃·H₂O + H₃O + ,

в которой, помимо катионов оксония H₃O + – носителей кислотности, образуется слабое основание гидрат аммиака NH₃ · H₂O. При нагревании хлорид аммония возгоняется с одновременным разложением на аммиак и хлороводород:

NH₄Cl NH₃ + НCl

После охлаждения смеси этих газов вновь образуется хлорид аммония, реакция идет в обратном направлении. При действии гидроксидов щелочных и щелочноземельных элементов на хлорид аммония выделяется аммиак NH₃, например, в реакции с гидроксидом кальция:

Хлорид аммония реагирует с бромной водой, окисляясь до азота:

При повышенной температуре хлорид аммония взаимодействует с солями – нитратами и нитритами, образуя газообразные оксид диазота и азот:

Эти реакции идут даже в растворе.

В природе нашатырь не образует больших скоплений. Он встречается в виде небольших налетов и корочек, часто вместе с серой, около вулканов, в пещерах и трещинах земной коры. Нашатырь был известен жрецам Древнего Египта еще за полторы тысячи лет до нашей эры. Его получали возгонкой из сажи дымоходов печей, отапливаемых верблюжьим пометом. Образующиеся бесцветные кристаллы арабы и египтяне называли «нушадир» (отсюда и появилось слово «нашатырь»). Хлорид аммония был также природным продуктом разложения мочи и испражнений животных в оазисе Аммона в Ливийской пустыне, через который проходили многочисленные караваны. Здесь находился широко известный в Египте храм бога Аммона. Название оазиса позднее отразилось в словах «аммиак», «соли аммония». Поклоняющихся богу Аммону называли «аммонианами». В ходе своих ритуалов они нюхали нашатырь и застывали в блаженном экстазе; надо полагать, в те времена хлорид аммония служил неким своеобразным наркотиком.

Алхимики, получавшие аммиак и хлороводород, всегда с изумлением и мистическим ужасом наблюдали образование белого дыма при смешении этих двух газов. Они считали, что в воздухе встречаются два «духа», сражение которых заканчивается пролитием их «крови» – образованием дыма и белого налета на окружающих предметах. На самом деле это была реакция нейтрализации газообразного слабого основания – аммиака летучей сильной кислотой – хлороводородом.

В 1673 английский физик и химик Роберт Бойль (1627–1691) наблюдал, как дымится палочка, смоченная соляной кислотой, над горящим навозом. «Дым» был результатом образования мельчайших кристалликов хлорида аммония при реакции выделяющегося из навоза аммиака с хлороводородом.

До 17 в. хлорид аммония ввозили в Россию из Египта и Индии. Только в 1710 был построен первый завод боярского сына Нечаевского в Енисейской губернии, который стал выпускать около пяти тонн нашатыря в год. Хлорид аммония на этом заводе получали, нейтрализуя водный раствор аммиака (нашатырный спирт) соляной кислотой.

Нашатырь применяют в медицине в виде водного раствора как мочегонное средство. Хлорид аммония легко всасывается из желудочно-кишечного тракта и превращается в мочевину (NH₂)₂CO с одновременным образованием соляной кислоты:

Соляная кислота и мочевина удаляются из организма с мочой, увлекая излишнюю воду, а заодно и ионы хлорида натрия, вызывающего отеки.

Хлорид аммония раньше использовали при лечении бронхита и пневмонии как отхаркивающее средство. В старину пожилые светские дамы, опасаясь обморока в духоте, всегда имели при себе флакончики с «нюхательной солью» – нашатырем. В водной среде (например, под действием поглощенной из воздуха влаги) хлорид аммония подвергается гидролизу, поэтому он всегда немного пахнет аммиаком. Вдыхание аммиака вызывает возбуждение дыхательных центров. В небольшом количестве аммиак – это средство первой помощи, помогающее вывести человека из обморочного состояния, однако, большое количество аммиака может вызвать остановку дыхания.

Хлорид аммония можно найти в сухой электрической батарейке или гальваническом элементе, его используют при пайке и лужении стальных деталей вместе с хлоридом цинка. Летучесть хлорида аммония – свойство, которое позволяет использовать нашатырь как компонент дымообразующих составов. Удобрение из хлорида аммония получается не очень хорошее (мало содержание азота, да и хлорид-ион губителен для растений). Зато в медицине хлорид аммония применяется до сих пор (незаменим при отеках, усиливает действие диуретиков – мочегонных средств).

Источник