教材介绍铵盐受热分解时举了两例,一是氯化铵(NH4Cl),二是碳酸氢铵(NH4HCO3),分解产物中都有氨气,很多同学便由此推广到所有铵盐受热分解都产生氨气。其实,铵盐受热分解情形较复杂。
铵盐一般都不稳定,受热易分解。其分解产物决定于组成铵盐的酸的性质。强酸的铵盐常温时稳定,而弱酸的铵盐常温时就会部分分解。例如:硫酸铵在100℃时才开始分解,而碳酸氢铵在常温下就能部分分解。
根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质,铵盐分解时有以下三种情况:
1. 易挥性酸(不包括HNO3)的铵盐:受热分解生成合成它的物质,NH3和易挥发性酸(或NH3·H2O和易挥发性气体)。例如:
NH4Cl(固)=(加热)NH3↑+HCl↑
NH3+HCl=NH4Cl (试管上端又有白色固体附着)。
又如:(NH4)2CO3=(加热)2NH3↑+H2O+CO2↑
NH4HCO3=(加热)NH3↑+H2O+CO2↑
生成的混合物,若不加以分离,冷却后又会变为原来的反应物。
2. 高沸点酸的铵盐:受热分解生成NH3和酸式盐(或酸)
加热时则只有氨气逸出,酸或酸式盐仍残留在容器中。如(NH4)2SO4、(NH4)3PO4为此类铵盐
(NH4)2SO4=(加热)NH4HSO4+NH3↑
而在强热条件下,硫酸氢铵进一步分解,生成二氧化硫、三氧化硫、氮气和氨气等。
4NH4HSO4=(强热)2NH3↑ 3SO2↑
SO3↑ N2↑ 7H2O
(NH4)3PO4=(加热)(NH4)2HPO4
NH3↑
(NH4)2HPO4=(加热)NH4H2PO4
NH3↑
NH4H2PO4比(NH4)2HPO4和(NH4)3PO4稳定,进一步分解比较困难。
(NH4)3PO4=(强热)H3PO4+3NH3↑
3. 强氧化性酸的铵盐:受热分解产物复杂,温度不同,产物亦不同。其分解产物是氮气或其氧化物。例如:
在较低的温度下慢慢分解可得到NH3和相应的酸,如NH4NO3。加热时则发生氧化还原反应,无氨气逸出。例如:
NH4NO3(100℃)=NH3↑+HNO3
NH4NO3(190℃)=N2O↑+2H2O
5NH4NO3(290℃)=4N2+9H2O+2HNO3
当温度达到480℃~500℃或NH4NO3受到撞击,会发生爆炸性分解,因此NH4NO3是一种无氧炸药。
2NH4NO3(500℃)=2N2↑+O2↑+4H2O
这是因为在铵盐中含有共同的铵离子(NH4 ),它是由NH3的弧电子对与H 共用生成的;电荷是 1,离子半径是1.43A,在结构上类似于钾离子(K ,半径为1.33A)和铷离子(Rb 半径为1.48A);因此铵盐在晶体结构和溶解度方面和同类的碱金属非常相似。但是铵离子内部的这种结合毕竟是可以离解的,所以铵盐又呈现其特殊性。例如铵盐和碱的作用,固态铵盐的热分解和碱金属盐是完全不同的;使铵盐的分解有其固有的基本规律。
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