氮族元素完整版.ppt

氮族元素,氮族元素概括,1、原子结构,2、氮族元素：,（在周期表中位置：第A 族）,7N,15P,33As,51Sb,相似性 递变性,1、最外层都有5个电子，化合价主要有-3、+3和+5,2、气态氢化物的通式：RH3,3、最高价氧化物对应的水化物通式为HRO3 或H3RO4,原子结构,单质物性,化学性质,核电荷数增大、电子层增多,原子半径增大,熔沸点先升高后降低,单质密度增大,单质氧化性减弱,最高价氧化物对应水化物的酸性减弱,氢化物的稳定性减弱,83Bi,（1）最高价氧化物所对应的水化物的酸性 HNO3 H3PO4 H3AsO4,（2）气态氢化物的稳定性 NH3 PH3 AsH3,3、化学性质的具体表现,4、单质的性质：,颜色： 状态： 密度： 熔沸点：,无色白或红灰色银白色 银白色,气固,逐渐增大,小大小,知识主线：,氮及其化合物,一、氮气（N2）,1、氮的原子结构,N2的电子式 N2的结构式,NN,2、物理性质,纯净的氮气是一种无色无味的气体，难溶于水，难液化，密度比空气略小，与空气密度相近，故只能用排水法收集N2。在空气中约占总体积的78%。,3、化学性质：,常温下，氮气的化学性质很不活泼，可代替稀有气体做保护气。,（1）与氢气的反应,N2 + 3H2 2NH3,（2）与金属反应,3Mg + N2 Mg3N2,6Na + N2 2Na3N,（3）与氧气反应,4氮的固定,定义：将空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法,(1) 人工固氮 N2 + O2 N2 + H2,(2) 植物固氮,5氮的存在,氮元素主要以游离态存在于空气中 以化合态形式存在于无机物中及有机物中,二、氮的氧化物-形成光化学烟雾,N2O NO N2O3 NO2（N2O4） N2O5,1、一氧化氮,是一种无色的有毒的难溶于水的气体；极易与氧气反应生成二氧化氮。,2NO + O2 = 2NO2,2、二氧化氮,是一种红棕色、有刺激性气味的有毒的气体；易液化；密度比空气大。 溶于水跟水反应生成硝酸和一氧化氮。与N2O4（无色）可相互转化。,3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO,氮的氧化物-NO与NO2的性质比较,无色，刺激性气味,红棕色，刺激性气味,有毒（机理同CO）,有毒,3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO,2NO + O2 = 2NO2,4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3,4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3,NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O 2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O,3Cu + 8HNO3（稀）= 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2O,Cu + 4HNO3（浓）= Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O,二氧化氮和溴蒸气的鉴别,NO2和溴蒸气在性质上的相似之处：,A均有氧化性 B溶于水后溶液呈酸性 C能与碱溶液反应,NO2和溴蒸气在性质上的差异之处：,B通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气,C通入CCl4有机溶剂中，溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(气),D将盛有溴蒸气和NO2气体试管放入冷水中冷却，气体颜色变浅的为NO2,A通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色,鉴别两者不能用淀粉KI试纸、碱溶液等,一氧化氮、二氧化氮的反应,氮氧化物溶于水的有关计算,（1）NO2溶于水：,3NO2+H2O=2HNO3+NO,（2）NO2、O2的混合气体溶于水：,4NO2+O2+2H2O=4HNO3,（3）NO、O2的混合气体溶于水：,4NO+3O2+2H2O=4HNO3,（4）NO2、NO、O2的混合气体溶于水：,N ：O=2 ：5,练习1：把盛有48mLNO、NO2混合气体的容器倒置于水中（同温、同压），待液面稳定后，容器内气体的体积变为24mL，则 （1）原混合气体中，NO是 mL。 （2）若在剩余的24mL气体中，通入6mL O2，待液面稳定后，容器内气体的体积变为 mL （3）若在剩余的24mL气体中，通入24mL O2，待液面稳定后，容器内气体的体积变为 mL （4）若在原48mLNO、NO2混合气体中，通入 mL O2，倒置于水中，容器内气体会全部被吸收。,12,16,6,18,1.氨分子的结构,思考：氨分子 为极性还非极性分子？,三角锥形,正四面体,三、氨,极性分子，因为分子内正负电荷中心不重合，偏移。,氨气是无色、有剌激性气味的气体，比空气轻，极易溶于水和易液化。,2.氨气的物理性质,思维拓展：喷泉实验,常见气体的溶解性：, 下列装置可作为极易溶于水的气体的吸收装置的（ ）,A B C,ABC,知识扩展,A B C,请大家写出A、B两种装置能防止倒吸的原理。,A、倒立漏斗式：这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积，有利于吸收液对气体的吸收。当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减少，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内，从而防止吸收液的倒吸。,B、肚容式：当易溶于吸收液的气体由干燥管末端进入液被吸收后，导气管内压强减少，使吸收液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管内外压强差，吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内，从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置漏斗很类似。,如图1所示，上部烧瓶已装满干燥氨气， 引发水上喷的操作是：,打开止水夹，挤出胶头滴管中的水。,该实验的原理是： 氨气极易溶解于水， 致使烧瓶内气体压强迅速减小。,请讨论在不改装置的前提下引发图2喷泉的方法？,打开夹子，用手(或热毛巾等)将烧瓶捂热。该实验的原理是：氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。,用冰水浇注烧瓶，降低烧瓶内氨气的温度，使气体压强减小，水上升与氨气接触进一步减小压强形成喷泉。,小结：以上方法为减小烧瓶内气体的压强而产生喷泉。,在图3的锥形瓶外放一水槽，瓶中加入酒精，水槽中加入冷水后，再加入足量的下列物质，结果也产生了喷泉，水槽中加入的物质可以是 （ ） (A)浓硫酸 (B)食盐 (C)硝酸钾 (D)硫酸铜,这种方法产生喷泉的原理是： 增大锥形瓶内气体的压强产生喷泉。,A,(1)图甲为中学化学教学中所用的喷泉实验装置，在烧瓶中充满干燥气体，胶头滴管及烧杯中分别盛有液体，下列组合中不可能形成喷泉的是_。 (A)HCl和H2O (B) O2和H2O (C)NH3和H2O (D)CO2和NaOH溶液,B,（2）在图乙的锥形瓶中，分别加入足量的下列物质，反应后可能产生喷泉的是( ) (A)Cu与稀盐酸 (B)NaHCO3与NaOH溶液 (C)CaCO3与稀硫酸 (D)NH4HCO3与稀盐酸,D,（3）城市中常见的人造喷泉及火山爆发原理 与上述_(填图甲或图乙)装置的原理相似。,乙,归纳反思,1.关键:,2.途径:,3.延伸:,喷泉实验,形成压强差, 减少 “上瓶”的压强, 增加“下瓶”的压强,尾气处理(防倒吸装置选择),烧瓶中溶液的物质的量浓度等计算,课堂检测,利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质实验前a、b、c活塞均关闭,（2）若先打开a、c活塞，再挤压胶头滴管，然后打开b活塞，在烧瓶中可观察到的现象是_。,石蕊试液,（1）若要在烧瓶中产生“喷泉” 现象，烧瓶I中不产生“喷泉”现象， 其操作方法是 _。,关闭活塞c，打开活塞a和b，挤压胶头滴管中的水。,烧瓶I 和中同时产生“喷泉”现象,奇妙的“双喷泉”,课堂检测,利用如图所示的装置，可以验证NH3和HCl的有关性质实验前a、b、c活塞均关闭,（3）通过挤压胶头滴管和控 制活塞的开关，在烧瓶I中产生“喷泉”现象，烧瓶中不产生“喷泉”现象，其操作方法是_。,石蕊试液,奇妙的“双喷泉”,先关闭活塞b，打开活塞a和c，挤压胶头滴管中的水,然后关闭活塞a打开活塞b.,思考:以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是,拓展延伸,1.尾气处理(防倒吸装置选择),思考:以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是,拓展延伸,1.尾气处理(防倒吸装置选择),倒扣漏斗式,思考:以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是,拓展延伸,1.尾气处理(防倒吸装置选择),提示:氨水的溶质是氨气.,思考:在标准状况下，用一充满NH3气体的烧瓶进行喷泉实验，当水充满整个烧瓶后（假定NH3不扩散到烧杯中），烧瓶内氨水的物质的量浓度是多少？,2.烧瓶中溶液的物质的量浓度计算,拓展延伸,喷泉实验计算问题的关键,形成溶液的体积=所消耗的气体体积,3、氨气的化学性质：,（1）与水反应：,（2）与酸反应：,（3）与氧气反应：,NH3+HCl=NH4Cl （产生白烟）,（4）与氯气反应：,2NH3+3Cl2=N2+6HCl,NH3+HCl=NH4Cl （产生白烟）,8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl,（产生白烟）,氨与磷酸反应的化学方程式怎么写？,（4）与CO2反应：,NH3 + CO2 + H2O = NH4HCO3,NH3 + CO2 + H2O + NaCl =NH4 Cl + NaHCO3,思考:氨水中有哪些分子和离子?,分子： 离子：,NH3、H2O、NH3H2O,NH4+、OH-、H+,液氨,纯净物,NH3分子,不具有碱性,常温常压下 不能存在,氨水,混合物,NH3 H2O NH3H2O NH4+ OH- H+,具有弱碱性,常温常压下可存在,NH4+、OH- 、H+,氨水中的粒子,(非电解质),（既不是电解质也 不是非电解质）,H2O 、NH3 、NH3H2O,比较：,分子:,离子:,学会比较,(致冷剂),连线高考,思考:(2003上海)下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中错误的是( ),A,D,C,B,AC,（2）蘸有浓盐酸（浓硝酸）的玻璃棒,氯化铵晶体、熟石灰固体,3.装置：,固+固，加热型,4.干燥:,向下排空气法,6.验满：,实验室制氨气,5.收集：,用碱石灰,（1）用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）,源于教材,（与O2的发生装置相同）,（CaO 与NaOH固体混合物）,2.原理 2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O,1.药品：,接近试管口（产生白烟）,图2,思考：,棉花团的作用：,防止与空气形成对流， 提高集气速度和纯度,实验室中还可以用哪些方法制氨气?,加热浓氨水法,浓氨水加碱石灰法,碱石灰吸水、溶解时放热, 增大OH-浓度平衡逆移.,实验室中能否用图2装置制氧气?,图1,气体的溶解性规律?,拓展： 1.这种方法制取NH3的原理是什么？ 2.实验室为什么可以用浓H2SO4和浓盐酸来制取HCl气体？浓H2SO4和浓盐酸应分别装在什么仪器中？,4、氨气的用途：,小结,N2 H2O,NH3+ H2O=NH3H2O=NH4+OH- NH3+HCl=NH4Cl NH3+HNO3=NH4NO3 2NH3+H2SO4=(NH4)2SO4 NH3+H2SO4=NH4HSO4 NH3+H20+CO2=NH4HCO3 4NH3+3O2(纯氧)=2N2+6H2O 4NH3+5O2=4NO+6H2O(催化剂加热) 8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl,2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O 2NH3+Ag+=Ag(NH3)2+ 4NH3+Cu2+=Cu(NH3)42+ 8NH3+CaCl2= CaCl28NH3 2NH3+CO2=CO(NH2)2+H2O(180,2000atm),1、下列不属于铵盐的共同性质是( ) A、加热时一定有氨气生成 B、与碱共热时都产生氨气 C、都是晶体 D、易溶于水,课堂检测,A,阅读名师领航P157，完成下列问题：,2、检验铵盐的方法是将待测物取出少许放入试管中，然后( ) A、加热，用润湿红色石蕊试纸在管口试之 B、加水溶解，用红色石蕊试纸试其溶液 C、加强碱溶液，加热，滴入酚酞试剂 D、加苛性钠溶液加热，用润湿红色石蕊试纸在管口试之,课堂检测,D,3只用一种试剂，就可区别NH4Cl 、 (NH4)2SO4 、 KCl Na2SO4 、 AlCl3 五种无色溶液，这种试剂是( ) （A）NaOH溶液 （B）AgNO3溶液 （C）BaCl2溶液 （D）Ba(OH)2溶液,课堂检测,D,都是易溶于水的晶体，受热易分解，与强碱反应放出氨气。铵盐是农业上常用的化肥。,四、铵盐,1、结构：,正四面体,具有离子键、共价键及配位键，属离子晶体。,2、物理性质：,3、化学性质：,（1）水解反应,（2）与碱反应,（3）受热分解,4、用途：,四、铵盐,可作氮肥，制炸药，做焊药。,5、 NH4+的检验方法：,NH4+的检验方法是利用是实验室制取氨气的原理及氨气具有碱性的性质来检验。向未知物中加入强碱，再用湿润的红色石蕊试纸检验，试纸变蓝，说明未知物中含有NH4+。,五、硝酸（ HNO3）,1、结构,2、物理性质,纯硝酸：无色易挥发有刺激性气味的液体，能与水以任意比例混合。密度为1.50g/cm3，沸点为83。,浓硝酸：市售浓硝酸质量分数为69%，无色液体，因溶有NO2而显黄色，密度为1.42g/cm3，物质的量浓度为16mol/L。,发烟硝酸：质量分数98%的硝酸。,红色发烟硝酸：溶有NO2的纯硝酸形成，极强氧化性。,一元强酸，易挥发，不稳定（分解），强氧化性,1、见光或受热分解,硝酸的浓度越大，越容易分解,3、化学性质,2、强氧化性,（1）与还原性物质反应：如金属单质、非金属单质Fe2+、I-、S2-、SO2等。,（2）浓硝酸被还原成NO2，稀硝酸被还原成NO。,（3）浓硝酸的氧化性比稀硝酸氧化性强。,（4）硝酸一般能将还原剂氧化到最高价态。,（2）常温时，Fe、Al遇浓硝酸时发生钝化现象。,与金属反应,（1）在金属活动顺序表中位于H之前的金属与硝酸反应一般不产生氢气。,（3）不活泼金属（除Pt、Au）能在硝酸中溶解。,Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O,3Cu + 8HNO3 (稀)= 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O,（4）浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比1：3）叫王水，能溶解Pt、Au等极不活泼金属。,浓硝酸与非金属的反应（C、S等）,与一些还原性离子的反应,3Fe2+ + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO+ 2H2O,与某些有机物的反应（苯等）,4、硝酸的实验室制法,原理：,装置：,曲颈瓶,注意事项：,HNO3能腐蚀橡胶、乳胶管，故不能使用它们。,HNO3受热易分解，故只能微热。,5、稀硝酸的浓缩,6、NO3的检验,将待测溶液浓缩后加入铜片观察，如有红棕色气体生成，则原溶液中含有NO3 ，否则无。,六、硝酸盐,1、物理性质：易溶于水的无色晶体。,2、化学性质：不稳定，受热易分解，故高温时是强氧化剂；在酸性溶液中氧化性较强。,3、分解规律：,K Ca Na,Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu,亚硝酸盐+ O2,金属氧化物 + 4NO2 + O2,Hg Ag Pt Au,单质+ 2NO2 + O2,硝酸与金属反应的计算,一、从反应的本质看:,铜与稀硝酸反应的实质是: 3Cu +8H+ +2NO3- =3Cu2+ +4H2O +2NO Fe2+与稀硝酸反应的实质是: 3Fe2+ + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + 2H2O + NO,例 1.铜粉放入稀硫酸溶液后,加热后无明显现象发生,当加入下列一种物质后,铜粉质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体产生,该物质可能是( ) 。 A. Fe2(SO4)3 B. Na2CO3 C. KNO3 D.FeSO4 例2.铁铜混合物加入不足量的硝酸,反应后,剩余金属m1 g,再向其中加入一定量稀硫酸.充分振荡后, 剩余金属m2 g, 则m1与m2的关系是( )。 A.m1一定大于m2 B. m1一定等于m2 C. m1可能等于m2 D. m1可能大于m2,C,A,例3.在100 mL 混合溶液中,HNO3 和 H2SO4 的物质的量浓度分别是 0.4 mol/L, 0.1 mol/L 向该混合液中加入 1.92 g铜粉,加热待充分反应后,所得溶液中Cu2+ 的物质的量浓度是( )。 A. 0.15 B. 0.225 C. 0.35 D. 0.45,B,二、从硝酸在反应中的作用:,参加反应的硝酸一部分显酸性,生成硝酸盐,另一部分作氧化剂,一般转化为氮的氧化物(NO或NO 2),根据氮元素守恒解题。,例4.将25.6 mg Cu 与1.410-3 mol 的浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 ml。(假设反应中只产生NO或NO 2),13.44,例5.将1.92 g 铜粉与一定量浓硝酸恰好完全反应,反应后收集到的气体在标准状况下的体积为 1120 mL。(假设反应中只产生NO或NO 2)则消耗硝酸的物质的量为( )mol。 例6.将6.4 g Cu与80 mol/L 60 mL 的硝酸充分反应,铜完全溶解,反应后溶液中的H+ 的物质的量为a mol.(假设反应中只产生NO或NO2),此时溶液中所含NO3-的物质的量为 mol。 A. 0.28 B. 0.31 C. a+0.2 D. a+0.4,0.11,C,例7.为测定某铜银合金的成分,将30 g 合金完全溶解于80 mol、浓度为 13.5 mol/L的浓硝酸中,合金完全溶解后,收集到6.72 L(标准状况下)的气体 (假设反应中只产生NO或NO2),并测得溶液的pH=0 ， 假设反应后溶液的体积仍80 mL。 (1)被还原的硝酸的物质的量. (2)合金中各金属成分.,0.3mol,铜 :0.3mol 银: 0.1mol,三、从得失电子守恒的角度:,一般情况下:金属失去的电子被+5价的氮得到,转化为 NO 或 NO2 ,根据得失电子解题。,例 8.在Cu与稀硝酸反应中,如果有1 mol 硝酸被还原,则被氧化的铜的物质的量为 mol。 A . 3/8 B. 8/3 C . 3/2 D. 2/3,C,例9.铜镁合金4.6 g 完全溶于浓硝酸中,若反应中硝酸被还原,只产生 4480 mL NO2 气体和 336 mL N2O4气体(标准状况下).反应后的溶液中加足量NaOH溶液,生成沉淀的质量为 g。,8.51,例10.1.92 g Cu投入到一定量的浓硝酸中,铜完全溶解,生成的气体的颜色越来越浅,共收集到 672 mL 的气体(标准状况下).将盛有此气体的容器倒扣在水槽中,通入标准状况下一定体积的氧气,恰好使气体完全溶于水,则通入的氧气的体积为（ ）mL。,336,四、 从极限的角度.,硝酸与铁反应,随用量的不同,产物可能是Fe(NO3)2 或 Fe(NO3)3 这时可用极限法解。 如果产生的气体产物不单一,可能也要用极限法解。,含ng硝酸的稀溶液恰好和mg铁粉完全反应，若有n/4g硝酸被还原生成NO，则n;m可能是 ：,3/1 n/m 9/2,例11.把22.4 g铁完全溶解于某浓度的硝酸中,反应只收集到 0.3 mol NO2 和0.2 mol NO。 下列说法正确的是( )。 A.反应后生成的盐只有Fe(NO3)3 B.反应后生成的盐只有Fe(NO3)2 C.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为1:3 D.产物中Fe(NO3)2和Fe(NO3)3的物质的量之比为3:1,D,铁与稀硝酸作用时 , 还原产物除与稀硝酸浓度有关外 , 还与温度有关。己知在铁与冷稀硝酸反应时 , 主要还原产物为 NO 气体 : 在与热的稀硝酸作用时 , 主要还原 产物为 N20 气体 : 当 HN03 更稀时 , 其重要还原产物是 NH4+ 。现有铁与稀硝酸的作用 , 请分析原因 , 回答有关问题。假设曲线的各段内只有一种还原产物。,(l)a 点到 b 点的还原产物是 ,其原因是 (2) 试完成 b点到c点的反应放程式: Fe+HN03-Fe(N03)3+H20 (3)反应过程中,到达 点时 HN03 已完全反应。 (4) 己知达到 d 点时,反应结束,此时溶液中的主要阳离子是 (5)c点和d点参加反应的铁的物质的量之比是,例 12. 0.03 mol 的铜完全溶于硝酸,产生氮的氧化物NO、NO2 、N2O4混合气体共 0.05 mol,该混合气体的平均相对分子量可能是( )。 A . 30 B . 46 C. 50 D. 66,BC,假设0.05 mol 气体全是NO则转移 0.15 mol 电子; 假设0.05 mol 气体全是NO2则转0.05 mol电子； 假设0.05 mol气体全是N2O4则移 0.1 mol电子， 而实际 0.03 mol 的铜在反应中转移 0.06 mol的电子,因为 0.06 介于 0.05 和 0.15 之间；0.05和0.1 之间；所以用极限法判断组成可能有两种极限,(1) 气体为NO2和NO的混合气体. 解:设NO2和NO的物质的量分别为x、y则(据得失电子守恒) : x+y=0.05 x+3y=0.06 解之:x=0.045 y=0.005 所以平均相对分子量为:(469+301)/10=44.4 (2)气体为NO2和N2O4的混合气体: 解:设NO2和N2O4的物质的量分别为x、y 则(据得失电子守恒) : x+y=0.05 x+2y=0.06 解之:x=0.04 y=0.01 所以平均相对分子量为:(464+921)/5=55.2 实际分子量应介于44.4与55.2之间,磷及其化合物,1 、磷有两种同素异形体： 白磷和红磷 2 、同素异形体： 由同种元素形成的不同的几种单质的现象。 3、自然界中磷的存在： 化合态；主要以Ca3(PO4)2存在于磷矿石中 原因: 磷在空气中易被氧化 磷单质比N2活泼,磷的存在,白磷的分子结构：,红磷的分子结构复杂（不作要求）,P4 （正四面体，键角为60）,10928,60,磷的分子结构,白磷、红