高中化学精讲氮和磷

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1、高中化学高中化学 58 个考点精个考点精讲讲23、氮和磷、氮和磷 1复习重点复习重点 1 氮族元素性质的相似性和递变规律； 2 氮气的分子结构及其化学性质； 3 磷的两种同素异形体的有关性质。 2难点聚焦难点聚焦 1知识要点知识要点： 一 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： 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。 递变性：（

2、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 NN 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

3、：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40240 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 2P3Cl2 2PCl3（l） 2P3Cl2 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 P2O5：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+

4、3H2O（热）=2H3PO4（无毒）点燃 H3PO4：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。 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

5、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： NO 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、

6、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”。 NO2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） 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

7、。 3磷酸与碱反应的规律： =11 时生成 NaH2PO4 =12 时生成 Na2HPO4 =13 时生成 Na3PO4 介于 11 和 12 之间，则生成 NaH2PO4和 Na2HPO4的混合物 介于 12 和 13 之间，则生成 Na2HPO4和 Na3PO4的混合物。 3例题精讲例题精讲 有关 NO、NO2、O2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 1

8、0ml，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）ml3NO2+H2O=2H2NO3+NO3 1x 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 xml3NO2+H2O=2H2NO3+NO V3 （3-1） x (20-10)n

9、(NaOH)4PO3n(H3/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=4:14NO2+O2+H2O=4HNO3无4:14NO2+O2+H2O=4HNO3 3NO2+H2O=2H2NO3+NONO例例 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

10、 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 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

11、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=4:34NO+3O2+H2O=4HNO3无4:34NO+3O2+H2O=4HNO3NO例例 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

12、为 x 4NO+3O2+H2O=4HNO3 4 3 x y4/ 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

13、 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=4HNO34 110ml 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） 例例

14、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 B其单质均由双原子分子组成 C都属于主族元素 D每种元素公生成一种氢化物 解析解析：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。正确答案为 C。 例例 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（ ） 此反应可能是吸热反应 此反应可能是放热反应 此反应可能是氮分子不必先分解成为原子此反应前可能

15、氮分子先分解成为原子 A B C D 解析解析：氮分子中存在 NN，键能很大，非常 牢固，通常情况下很难断裂 NN 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（ ） AN2既是氧化产物又是还原产物 B当 x=1 时，每生成 2.5mol N2，被氧化的 气体有 3molC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 解析解析：分析平配平方