高中化学58个精讲23.doc

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1、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

3、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：点燃 2P2O5+H2O（冷）=2HPO3（剧毒） P

4、2O5+3H2O（热）=2H3PO4（无毒） 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

5、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： 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

6、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”。 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

7、反应。 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

8、 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）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 Vn(NaOH)4PO3n(H33

9、 （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=4:14NO2+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：N

10、O2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 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

11、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=4:34NO+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

12、体积也为 x44NO+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

13、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=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）

14、 例例 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 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

15、应前可能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：5NOx+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

16、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。例例 8（1994全国17）

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

18、不难推出正确选项为 B。4实战演练实战演练 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：PH3AsH3 C.最高价含氧酸的酸性：硒酸砷酸锗酸 D.所形成的氢化

19、物中 BiH3最不稳定 4.下列比较中正确的是B.D.6A.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.Cu2OB.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： P45O2=4O10，容器乙：P43O2=4O6，经充分反应后，两容器中分别所得的 P4O10和 P4O6

20、的物质 的量的比为A.54B.45 C.43D.35 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.xyzwB.wzyx C.y=zx=wD.zyxw 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.

21、3.75 mLB.7.5 mL C.8.75 mLD.10.5 mL 10.在下列反应中，氨作氧化剂的是 A.8NH33Br2=6NH4BrN2 B.2NH3H2S=(NH4)2S C.2NH32Na=2NaNH2H2 D.NH3NaH=NaNH2H2 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

22、镁分别放在下列气体中完全燃烧：纯 O2中，空气中，CO2中，Cl2中，N2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.B. C.D. 14.关于磷的下列叙述中，正确的是 红磷没有毒性而白磷剧毒 白磷在空气中加热到 260可转化为红磷 少量白磷保存于水中 7红磷可升华，且转化为白磷时属化学变化 白磷和红磷都可溶于 CS2 白磷为非金属单质，其晶体为正四面体型的原子晶体A.B. C.D. 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

23、.只有 PCl3B.只有 PCl5 C. PCl3和 PCl5D.无法确定 二、非选择题（共 55 分） 16.(8 分)第A 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)： 18.(8 分)实验室合成氨装置如下图。试回答：装置甲的作用是： 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 ，

24、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：NH4ClNaNO2NaClN22H2O，H0，实验装置如下图所示，试回答： 8(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

25、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（)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；有人设计了 （)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）用装置做实验

26、时，将有关操作补充完全： 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。 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： 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？ 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.D2.解析：氮的固定是把单质氮转变成化合物的氮的过程。答案：A3.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：B8.D 9.C 10.CD 11.C 12.BD 13.解析：用差量

27、法求解比较方便，但注意 2Mg+CO2=2MgO+C，固体物质是两部分。答案：B14.C 15.C917.N2O22NO 2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO放电 18.干燥气体 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）单孔塞下沿与液面间不留有空隙（无气泡存在） 铜丝上有气泡产生 （3）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。U 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。