【恒心】氮和磷23

氮和磷 1．复习重点 氮族元素性质的相似性和递变规律； 氮气的分子结构及其化学性质； 磷的两种同素异形体的有关性质。 2．难点聚焦 1．知识要点： 氮族元素 1．氮族元素的原子结构与性质 （1）周期表中的位置：第VA族（N、P、As、Sb、Bi） （2）原子结构： 相同点：最外层电子数相同（5e－） 不同点：电子层数不同，原子半半径依次增大 （3）主要性质： ①相似性：a、最高价态为＋5，负价为－3，能形成氢化物RH3，Sb、Bi无负价；最高价氧化对应水化物HRO3或H3RO4 呈酸性。 ②递变性：（按原子序数增大顺序）：a、原子半径由小到大；b、氢化物的稳定性由强到弱；c、最高价含氧酸的酸性由强到弱；d、非金属性由强到弱，且比同周期卤族元素、氧族元素弱，金属性渐强。 2．氮气的性质 （1）氮气的物理性质：无色无味，不溶于水比空气略轻的气体。 （2）氮气的化学性质： 分子中N≡N非常牢固，通常情况下不易与其他物质反应。 N2 与氢气反应生成NH3（高温高压铁触媒） 与氧气在放电条件下生成NO 与活泼金属反应 3Mg+N2 Mg3N2 (3)氮气的用途： 工业上合成氨制硝酸；用作保护气，用于：焊接金属、填充灯泡、保鲜食品；医学上用于冷冻麻醉；高科技中用液氮制造低温环境等。 3．磷的同素异形体：白磷和红磷 名称 白磷 红磷 分子结构 分子式P4、正四面体型、键角60° 分子晶体、结构复杂 颜色状态 白色或黄色固体 暗红色粉末或固体 溶解性 不溶于水，易溶于CS2 不溶于水，不溶于CS2 毒性 剧毒 无毒 着火点 40℃ 240℃ 保存方法 保存在水中 密封 相互转化 4．磷及其化合物的性质 （1）磷单质的化学性质和用途 4P+5O2 2P2O5 2P＋3Cl2 2PCl3（l） 2P＋3Cl2 2PCl5（s） 用途：制高纯度磷酸、红磷用于制农药、安全火柴、白磷制造燃烧弹和烟幕弹。 （2）磷的化合物 ①P2O5：极易溶于水，是较好的干燥剂（吸湿性很强）能与水作用： P2O5+H2O（冷）=2HPO3（剧毒） P2O5+3H2O（热）=2H3PO4（无毒） ②H3PO4：无色晶体，与水任意比例互溶，有吸湿性，可作干燥剂，属非氧化性酸，沸点高。 化学性质：具有酸的通性，是三元中强酸，是一种高沸点酸。能与碱中和、与NaBr、NaI作用。 ③磷酸盐： 溶解性：磷酸二氢盐均易溶于水，溶液呈酸性；磷酸盐和磷酸一氢盐除钾、钠、铵盐外不溶于水。 相互转化： 磷酸盐 磷酸一氢盐 磷酸二氢盐 2．原理、规律、疑难剖析： 1．氮族元素最外层电子都是5个，主要显+5、+3、－3价。本族元素形成的+3、－3价化合物中其原子已达到稳定结构，如NH3、PCl3、BiCl3、Mg3N2。 2．在氮族元素中氮和其它元素比较，有很大的特殊性，它的主要化合价有－3、+1、+2、+3、+4、+5等多种氮元素能以不同的价态与氧结合，可以形成多种氧化物：N2O、NO、N2O3、N2O4、NO2、N2O5。在这些氧化物中NO2和N2O4可以通过非氧化还原反应相互转化：2NO2 N2O4。 有关氮的氧化物知识应注意： ①NO是一种无色无味气体，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒。接触空气后立即被氧化为NO2而变红棕色，收集NO气体必须用排水集气法。实验室中制NO气体是铜与硝酸反应： 3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O NO在神经信号传递、血压生理调控、血流量控制、免疫调节、抵抗感染等方面起到了重要作用，被称为“明星分子”或“信使分子”。 ②NO2是一种红棕色、具有剌激性气味、有毒的气体。它与水反应，而易溶于水： 3NO2+2H2O=2HNO3+NO↑ 在反应中NO2既是氧化剂又是还原剂。 在NO2中，因N的价态较高，它的氧化性较强，NO2能氧化SO2、KI等物质：NO2+SO2=SO3+H2O NO2+2KI=2KNO2+I2（NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝） ③ 隐含反应2NO2 N2O4的应用： 在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑此反应。 3．磷酸与碱反应的规律： =1∶1时生成NaH2PO4 =1∶2时生成Na2HPO4 =1∶3时生成Na3PO4 介于1∶1和1∶2之间，则生成 NaH2PO4和Na2HPO4的混合物 介于1∶2和1∶3之间，则生成Na2HPO4和Na3PO4的混合物。 3．例 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 精讲 有关NO、NO2、O​2的混合气体和水反应的计算 基本反应 ： 2NO+O2=2NO2------------------（1） 3NO2+H2O=2H2NO3+NO------（2） 1、NO（N2）、NO2混合气体与水反应 例1． 将20ml充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10ml，求原混合气体中NO和NO2 各占多少毫升？ 解析：NO不与水反应，NO2与水反应时每一体积的NO2会生成1/3体积的NO ，所以剩余的气体为未参加反应的NO 和生成的NO 解法一：设原混合气体中含NO2 xml ，则含NO（20-x）ml 3NO2+H2O=2H2NO3+NO 3 1 x y 3/x=1/y解之得：y=x/3 由题意得：（20-x）+x/3=10 解得x=15ml 则原NO的体积 20-15=5ml 答：（略） 解法二： （差量法）设原混合气体中含NO2气体xml 3NO2+H2O=2H2NO3+NO △V 3 （3-1） x (20-10) 3/x=(3-1)/(20-10) 解得 x=15ml 答：（略） 2、NO2和O2 的混合气体与水的反应 关系式：4NO2+O2+H2O=4HNO3 将（2）×2-（1）得到，目的：消去中间产物NO） 讨论如下： NO2与O2的体积比 发生的化学反应 剩余气体 =4:1 4NO2+O2+H2O=4HNO3 无 <4:1 4NO2+O2+H2O=4HNO3 O2 >4:1 4NO2+O2+H2O=4HNO3 3NO2+H2O=2H2NO3+NO NO 例2.将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？ 解析：NO2和O2的体积比不等于4:1，则需讨论NO2和O2分别过量时的两种情况 设混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，则O2为(1- x) （1）假定原混合气体中V（NO2）：（O2）<4：1 4NO2+O2+H2O=4HNO3 4 1 x y 4/x=1/y 解得y=x/4 剩余的O2：（1-x）-x/4=1/2 解得x=2/5 V（NO2）:V（O2）=2/5:(1-2/5)=2:3 (2) 假定原混合气体中V（NO2）:V（O2）>4:1 4NO2+O2+H2O=4HNO3 4 1 y (1-x) 4/ y =1/(1-x) 解得：y=4(1-x) 暂时剩余NO2：1-[4(1-x)+(1-x)]=5x-4 由反应式：3NO2+H2O=2H2NO3+NO可知 最后剩余NO ：（5x-4）/3 由（5x-4）/3=1/2得 x=11/10(不合题意，舍去) 小结： NO2和O2的混合气体与水反应时，当剩余气体的体积大于原混合气体体积的1/3时，只有一个条件：V（NO2）:V（O2）>4:1（此结论由同学们自行证明） 3、NO与O2分别通入水中 关系式：4NO+3O2+H2O=4HNO3 讨论如下： NO与O2的体积比 发生的化学反应 剩余气体 =4:3 4NO+3O2+H2O=4HNO3 无 <4:3 4NO+3O2+H2O=4HNO3 O2 >4:3 4NO+3O2+H2O=4HNO3 NO 例3.一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？ 解析： 因为混合气体中NO和O2的体积比<4:3，则剩余气体为O2 设混合气体中NO 的体积为x，则O2的体积也为x 4NO+3O2+H2O=4HNO3 4 3 x y 4/ x =3 / y 解得：y=3x/4 剩余的O2为x-3x/4=x/4 它与原混合气体的体积比为x/4:2x=1:8 4、NO2、NO、O2的混合气体与水反应 关系式： V（O2）= V（NO2）/4+ 3V（NO）/4 特例，当V（NO）: V（NO2）::V（O2）=1:1:1时，混合气体全部与水反应，无气体剩余。 例4.常温下盛有10mlNO2和10mlNO组成的混合气体的大试管倒立于水中，当缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2ml气体，则通入O2体积可能为多少毫升 解析：残留2ml气体可能是NO也有可能是O2，应予以讨论 （1）若残留气体是NO ，则转化为HNO3的NO为10ml-2ml=8ml 则：4NO2+O2+H2O=4HNO3 4 1 10ml y 4 /10ml =1/ y 解得：y=2.5ml 4NO+3O2+H2O=4HNO3 4 3 8ml x 4/8ml =3/ x 解得：x=6ml 共耗氧气V（O2）=2.5ml+6ml=8.5ml (2)若残留气体2ml是O2，则： 4NO+3O2+H2O=4HNO3 4 3 10ml z 4/10ml =3/ z 解和z=7.5ml 故通入 V（O2）=2.5+7.5+2=12ml 答：（略） 例5．关于非金属N、O、Cl、P的叙述，正确的是（ ） A．在通常情况下其单质均为气体 其单质均由双原子分子组成 都属于主族元素 每种元素公生成一种氢化物 解析：N、O、Cl通常情况下单质为气体，且为双原子分子，而P不是，白磷为P4分子，其中N的氢化物有NH3、N2H4等，O的氧化物有H2O、H2O2，所以A、B、D选项均不正确。正确 答案 八年级地理上册填图题岩土工程勘察试题省略号的作用及举例应急救援安全知识车间5s试题及答案 为C。 例6．氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需高压等条件，但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂，这是因为（ ） ①此反应可能是吸热反应 ②此反应可能是放热反应 ③此反应可能是氮分子不必先分解成为原子④此反应前可能氮分子先分解成为原子 A．①② B．②④ C．②③ D．①④ 解析：氮分子中存在N≡N，键能很大，非常 牢固，通常情况下很难断裂N≡N键成为氮原子与其他物质反应，如果氮分子能与这种物质容易反应，只可能是氮分子不必先分解为氮原子这种情况；另外化学反应中放热反应一般比较容易发生。综上所述正确选项应为C选项。 例7．（2002年南京市模拟题）工业废气的氮 氧化物（如NO、NO2等，用通式NOx表示）是主要的大气污染物之一。为了保护环境，工业上常通入氨气与之发生如下反应： NOx+NH3 N2+H2O 有关此反应，下列说法中错误的是（ ） A．N2既是氧化产物又是还原产物 当x=1时，每生成2.5mol N2，被氧化的 气体有3mol C．当x=2时，有1mol气体被还原，转移电子4mol D．反应通式配平表示为： 6 NOx +4x NH3 = （3+2x）N2+6x H2O 解析：分析平配平方程式得到A、D选项均正确，将x=1代入6 NOx +4x NH3 = （3+2x）N2+6x H2O中得到6NO+4NH3=5 N2+6H2O 分析可知：每生成5mol，被氧化的气体有4mol（被氧化的气体为NH3），则每生成2.5mol N2，被氧化的气体只有2mol。同理可推得C选项正确。所以，答案应为选项B。 例8．（1994·全国·17）已知磷酸分子 （ ）中的三个氢原子都可以跟重 水分子（D2O）中的D原子发生氢交换。又知次磷酸（H3PO2）也可以跟D2O进行氢交换，但次磷酸钠（NaH2PO2）却不能再跟D2O发生氢交换。由此可推断H3PO2的分子结构是（ ） A. C. 解析：题中所给磷酸分子的结构式是给的一个信息：含氧酸中只有与O原子直接结合的H原子才可能电离出H+，即题中所说的与D2O中的D原子发生氢交换。把信息迁移到H3PO2中，由于NaH2PO2不能与D2O进行氢交换，所以H3PO2只是一元酸，因而其结构式中只有一个—OH，再应用O原子只能有两个共价键的基础知识，就不难推出正确选项为B。 4．实战演练 1.有一种磷的结构式是 有关它的下列叙述中不正确的是 A.它完全燃烧时的产物是P2O5 B.它不溶于水 C.它在常温下呈固态 D.它与白磷互为同分异构体 2.下列反应起了氮的固定作用的是 A.N2与H2在一定条件下反应生成NH3 B.NH3经催化氧化生成NO C.NO与O2反应生成NO2 D.由NH3制碳铵和尿素 3.关于氮族元素的性质，下列推断错误的是 A.最高价氧化物为R2O5，其水化物化学式为HRO3或H3RO4 B.非金属性：磷＞砷，气态氢化物的还原性：PH3＞AsH3 C.最高价含氧酸的酸性：硒酸＞砷酸＞锗酸 D.所形成的氢化物中BiH3最不稳定 4.下列比较中正确的是 A.硝酸酸性比磷酸强 B.PH3的稳定性大于NH3 C.PH3的还原性大于NH3 D.氮气的化学性质比磷活泼 5.新电灯泡的玻璃柱上涂有一点暗红色物质，以除去灯泡内残留的氧，该物质是 A.Cu2O B.Fe2O3 C.红磷 D.铜粉 6.红磷和白磷在一定条件下可以相互转化，这一变化属于 A.物理变化 B.化学变化 C.氧化还原反应 D.分解反应 7.在两密闭容器中分别盛有31 g白磷和1 mol氧气，控制条件使其发生反应，容器甲：P4＋5O2===Ｐ4O10，容器乙：P4＋3O2===Ｐ4O6，经充分反应后，两容器中分别所得的P4O10和P4O6的物质的量的比为 A.5∶4 B.4∶5 C.4∶3 D.3∶5 8.将（NH4）2CO3加热全部气化后，将气体先通过Na2O2，固体质量增加x g，再通过浓H2SO4，溶液质量增加y g；若先通过浓H2SO4，溶液增重z g，再通过Na2O2,固体质量增加w g，则x、y、z、w的质量大小排列顺序正确的是 A.x＞y＞z＞w B.w＞z＞y＞x C.y=z＞x=w D.z＞y＞x＞w 9.在一定温度和压强下，将一支容积为15 mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛水的水槽中，当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内的液面仍保持在原高度，则通入O2的体积为 A.3.75 mL B.7.5 mL C.8.75 mL D.10.5 mL 10.在下列反应中，氨作氧化剂的是 A.8NH3＋3Br2===6NH4Br＋N2 B.2NH3＋H2S===(NH4)2S C.2NH3＋2Na===2NaNH2＋H2 D.NH3＋NaH===NaNH2＋H2 11.下列关于磷及其化合物的叙述不正确的是 A.红磷用于制造安全火柴、农药和燃烧弹 B.磷酸二氢盐都易溶于水 C.磷酸是三元酸，比硝酸的酸性强 D.P2O5溶于热水生成磷酸，溶于冷水生成偏磷酸 12.下列制氮气的方法中，不合理的是 A.分离液态空气 B.加热使NH3分解 C.将空气通过足量灼热的铜网 D.将空气通过加热的镁粉 13.把等质量的镁分别放在下列气体中完全燃烧：①纯O2中，②空气中，③CO2中， ④Cl2中，⑤N2中，得到固体物质的质量分别为：m1、m2、m3、m4、m5，其由大到小的关系正确的是 A.①②③⑤④ B.④③①②⑤ C.④③②①⑤ D.④①③②⑤ 14.关于磷的下列叙述中，正确的是 ①红磷没有毒性而白磷剧毒 ②白磷在空气中加热到260℃可转化为红磷 ③少量白磷保存于水中 ④红磷可升华，且转化为白磷时属化学变化 ⑤白磷和红磷都可溶于CS2 ⑥白磷为非金属单质，其晶体为正四面体型的原子晶体 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.③⑤⑥ 15.为了测知红磷在氯气中燃烧的产物，可以根据它的质量增加来确定。现有红磷31 g，在氯气中燃烧其质量增加150 g，由此可判断这个反应中，红磷燃烧的产物是 A.只有PCl3 B.只有PCl5 C. PCl3和PCl5 D.无法确定 二、非选择题（共55分） 16.(8分)第ⅤA族某元素的单质15.5 g在空气中充分燃烧生成最高价氧化物。其质量比原单质质量增加20 g。该元素是 ，此元素原子结构示意图为 。 17.(9分)雷雨时，从天空落下的雨水中常含有少量硝酸，其原因是(用化学方程式表示)： ① ② ③ 18.(8分)实验室合成氨装置如下图。试回答： 装置甲的作用是： ① ② 从乙处导出的气体是 ，检验产物的简单化学方法是 。 19.(10分)如右所示A、B、C、D、E变化关系网，均省去了反应所需条件， (1)如果A为气体单质，则：A ，B ，C ，D ，E 。 (2)如果A为固体单质，则： A ，B ，C ，D ，E 。(均填分子式) 20.(11分)实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净氮气，反应式为：NH4Cl＋NaNO2 NaCl＋N2↑＋2H2O，ΔH＜0，实验装置如下图所示，试回答： (1)装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是 (填写编号)。 a.防止NaNO2饱和溶液蒸发b.保证实验装置不漏气c.使NaNO2饱和溶液容易滴下 (2)B部分的作用是 。 a.冷凝 b.冷却氮气 c.缓冲氮气流 (3)加热前必须进行的一个操作步骤是 ；加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是 。 (4)收集N2前，必须进行的操作步骤是(用文字说明) 。收集N2最适宜的方法是(填写编号) 。 a.用排气法收集在集气瓶中b.用排水法收集在集气瓶中c.直接收集在球胆或塑料袋中 21.（9分）实验室用稀硝酸与铜反应来制备NO气体，如果采用（Ⅰ)装置（烧瓶内加入稀硝酸和铜片，必要时可加热）。实验效果不十分理想，因为从观察到的现象不能有力证明反应产物是NO；有人 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 了（Ⅱ)装置（橡皮塞下端连有铜丝圈），用来做该实验可以达到满意的效果。 （1）用Ⅰ装置做实验时，用排水法收集到的气体的颜色为 色；实验过程中由于观察到 现象，而不能有力证明反应产物是NO。 （2）用Ⅱ装置做实验时，将有关操作补充完全： ①将分液漏斗的活塞打开，从U形管的B侧管口注入稀硝酸，一直注到 为止。 ②关闭活塞，用酒精灯在U形管的A侧加热，当 时，立即撤去酒精灯。 （3）回答下列问题： ①反应在什么情况下可以自动停止？可在何处观察到无色的NO气体？ ②如果再将分液漏斗的活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？ 附参考答案 一、1.D2.解析：氮的固定是把单质氮转变成化合物的氮的过程。答案：A3.B 4.AC 5.解析：反应消耗灯泡内少许氧气。答案：C 6.B 7.解析：依反应方程式进行过量与适量的判断后计算。答案：B 8.D 9.C 10.CD 11.C 12.BD 13.解析：用差量法求解比较方便，但注意2Mg+CO2===2MgO+C，固体物质是两部分。答案：B 14.C 15.C 17.①N2＋O2 2NO ②2NO＋O2===2NO2③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO↑ 18.①干燥气体 ②使两种气体充分混合,并通过观察气泡以调节氢气、氮气流速 NH3及N2和H2的混合物 用湿润的红色石蕊试纸检验气体，试纸变蓝(或其他合理方法) 19.(1)N2 NO2 NO NH3 HNO3 (2)S SO3 SO2 H2S H2SO4 20.(1)c (2)a (3)检查装置的气密性 本反应为放热反应 (4)将系统内空气排尽 c 21.（1）无 烧瓶内有红棕色气体 （2）①单孔塞下沿与液面间不留有空隙（无气泡存在） ②铜丝上有气泡产生 （3）①当产生的NO气体将稀HNO3排入U型管B侧管内使铜丝网与稀HNO3脱离后反应会立即停止；在U型管A侧管中可观察到无色的NO气体。②U型管的B侧管中的稀HNO3又回到A侧管内，分液漏斗中有红棕色气体出现。 点燃 � EMBED PBrush \* MERGEFORMAT ��� � � EMBED PBrush \* MERGEFORMAT ��� � EMBED PBrush \* MERGEFORMAT ��� � EMBED PBrush \* MERGEFORMAT ��� � EMBED PBrush \* MERGEFORMAT ��� � EMBED PBrush \* MERGEFORMAT ��� B. 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