1
化学世界奇观
1.2.6 在水中溶解度最大的气体——氨

在水中溶解度最大的气体——氨

img11

氨气分子球棍模型

许多气体都能够溶解在水中。但各种气体在水里的溶解度是不同的。通常情况下,1体积的水能够溶解1体积的二氧化碳。而1体积的水只能溶解1/10体积的氢。氢这种气体的溶解度可见很小。相比之下,有些气体的溶解度比二氧化碳还要强得多。在1个大气压和20℃时,1体积水能溶解2.4体积的硫化氢气体或2.5体积的氯气。氨是溶解度最大的气体。它是一种有刺激性气味的气体,在1个大气压和20℃时,1体积水约能溶解700体积氨气。氨气的水溶液称为氨水。氨水是一种重要的肥料。而氨是现代化工业上最重要的产品之一,可用来制造硝酸、炸药等,也可用来制造药品。氨还有其他一些性质:它容易气化,气压降低,它就可急剧蒸发,同时它又易液化,在-33℃的情况下,它就会凝结成为无色液体,同时还会释出大量的热。

氨的制法

1.工业制法:工业上氨是以哈伯法通过N2和H2在高温高压和催化剂存在下直接化合而制成:工业上制氨气高温高压

N2(g)+3H2(g)=2NH3(g)(可逆反应)催化剂

△rHθ=-92.4千焦/摩尔

2.实验室制备:

实验室,氨常用铵盐与碱作用或利用氮化物易水解的特性制备:

2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3↑+CaCl2+2H2O

Li3N+3H2O=LiOH+NH3

(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气

img12

氨气的四种实验室制法

因为NH4NO3是氧化性铵盐,加热时低温生成NH3和HNO3,随着温度升高,硝酸的强氧化性发挥作用使生成的氨进一步被氧化生成氮气和氮的氧化物,所以不能用NH4NO3跟Ca (OH)2反应制氨气。

(2)实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2

因为NaOH、KOH是强碱,具有吸湿性(潮解)易结块,不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下,对玻璃仪器有腐蚀作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3

(3)用试管收集氨气为什么要堵棉花

因为NH3分子微粒直径小,易与空气发生对流,堵棉花目的是防止NH3与空气对流,确保收集纯净。

(4)实验室制NH3除水蒸气为什么用碱石灰,而不采用浓H2SO4和固体CaCl2

因为浓H2SO4与NH3反应生成(NH4)2SO4

NH3与CaCl2反应也能生成其他物质。

(5)实验室快速制得氨气的方法

用浓氨水加固体NaOH(或加热浓氨水)。

注意事项

氨对接触的皮肤组织有腐蚀和刺激作用,可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,并使组织脂肪皂化,破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高,所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用,常被吸附在皮肤黏膜和眼结膜上,从而产生刺激和炎症。可麻痹呼吸道纤毛和损害黏膜上皮组织,使病原微生物易于侵入,减弱人体对疾病的抵抗力。氨通常以气体形式吸入人体,氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能。进入肺泡内的氨,少部分为二氧化碳所中和,余下被吸收至血液,少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外。

短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等。若吸入的氨气过多,导致血液中氨浓度过高,就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止,危及生命。

长期接触氨气,部分人可能会出现皮肤色素沉积或手指溃疡等症状;氨气被呼入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能。短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难,可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等,严重者可发生肺水肿、使呼吸窘迫综合症,同时可能发生呼吸道刺激症状。

室内空气中氨气主要来自建筑施工中使用的混凝土添加剂。添加剂中含有大量氨物质,在墙体中随着温度、湿度等环境因素的变化而还原成氨气释放出来。