xx届高考化学第一轮导学案复习：氮和磷

1 / 13 XX 届高考化学第一轮导学案复习：氮和磷 本资料为 WoRD 文档，请点击下载地址下载全文下载地址 高三化学 【教学内容】 复习氮和磷 【教学目标】 1掌握氮族元素的名称、符号、原子结构及原子结构的递变与单质物理性质、化学性质的关系。 2掌握 N2，氮的氧化物、 NH3、铵盐、硝酸等的结构、性质和用途 3掌握磷的同素异形体的结构、性质及用途 【知识讲解】 一、氮气 1氮元素存在形态 空气中含大量 N2，是工业生产中 N2的主要来源。 思考： 工业上如何从空气中分离得到纯净 N2？ 实验室如何制取 N2？ 工业制取 N2有两种方法：一种是将空气液化，然后蒸发，首先挥发出 N2，另一种方法是将木炭在空气中燃烧，将所得气体通过碱洗后得到 N2。 实验室制取 N2 一般也有两种方法：一种是将 NH3 通过灼热的 cuo， 2 / 13 2NH3+3cuo=N2+3cu+3H2o 得到 N2，另一种方法是： NH4cl饱和溶液和 NaNo2 饱 和 溶 液 混 合 加 热 ，NH4cl+NaNo2=Nacl+N2+2H2o 2 N2物理性质：难溶于水，难液化，密度比空气略小 与空气密度相近，只能用排水法收集 N2。 思考 ：请举出与 N2 密度相近的二种气体以及与 co2 密度相近的二种气体。（ N2式量为 28，则式量为 28的还有 co、 c2H4，co2的式量为 44，则式量为 44的有 c3H8和 N2o） 3 N2化学性质 （ 1）稳定性 很难与其它物质发生化学反应，为什么？（因为 N=N叁键键能很大，很难打断该共价键） （ 2）一定条件下具有氧化性： N2+3H2=2NH3 工业上合成氨 与活泼金属反应 3mg+N2=mg3N26Na+N2=2Na3N （ 3）具有氧化性 N2+o2=2No 4氮的氧化物 N2o（笑气）、 No、 N2o3、 No2、 N2o4、 N2o5，其中属于酸酐的只有 N2o3（ HNo2）、 N2o5（ HNo3） 思考：酸分子内或分子间羟基与羟基脱水后形成的物质称为酸酐，则 H c oHco， co 能否称为酸酐？为什么？已知硝酸的3 / 13 结构式为 Ho N 则其对应的酸酐的结构式如何表示？ （不能称为酸酐，因为它是羟基与碳原子相连的氢原子脱水所形成的物质。 N oH+H o NN o N（ N2o5） +H2o） （ 1） No 不与酸、 碱反应，常温迅速与 o2 化合2No+o2=2No2 碱性条件： No+No2+2oH =2No2 +H2o No+co2+Na2o2=Na2co3+No2 思考： No 和 co2 的混合气体，通过足量的 Na2o2 后，剩余气体体积为原来的一半，则 No 和 co2的体积比为 A 1:1B 1:3c 2:1D 1:1 的任意比 （答 D） 4No+3o2+2H2o=4HNo3 实验室制法： 3cu+8HNo3（稀） =3cu(No3)2+2No+4H2o 只能用排水法收集 No，为什么？（排空气 No+o2 No2） （ 2） No2 不可能为纯净物 2No2=N2o4 强氧化性： No2+kI No2+So2 （古老生产 H2So4方法） 4No2+o2+2H2o=4HNo3 实验室制法： cu+4HNo3（浓） =cu（ No3） 2+2No2+2H2o（只能用排空气法收集） 4 / 13 二、氨 1分子结构：三角锥形 N 锥顶， H 锥底，键角 10718极性分子 思考：下列气体与对应的液体能进行喷泉实验的是 A NH3 和 H2oB Hcl 和水 c cl2 和 H2oD co2 和 NaoH 溶液 （ 答： A、 B、 D） 2化学性质 （ 1） NH3+H2o=NH3H2o=NH4+oH（中学唯一的碱性气体） 思考： 为什么能在浓氨水中加入 NaoH固体可制取 NH3？ （增大 oH浓度使氨水中平衡向左移动） 氨水成分与液氨是否相同？给氨水加热 oH 、电离度如何变化？若煮沸呢？已知使稀氨水 PH值减小，电离度增大，则 NH4+如何变化？（不同，氨水混合物，液氨纯净物。加热 oH 、均增大，若煮沸，氨水挥发， oH 要减小。 NH4+可能增大，也可能减小） （ 2）酸 NH3+H+=NH4+（挥发性酸反应有白烟生成） （ 3 ） 盐 溶 液 NH3+H2o+Fe3+ NH3+H2o+Al3+ 制Al(oH)3 Ag+NH3+H2o （先沉淀后溶解） NH3+H2o+co2+Nacl=NaHco3+NH4cl （侯氏制碱） 5 / 13 （ 4）还原性 4NH3+5o2=4No+6H2o 4NH3+3o2(纯 )=2N2+6H2o 2NH3+3cl2=6Hcl+N2 2NH3+3cuo=3cu+N2+3H2o （ 5）液氨自电离 NH3+NH3=NH4+NH2 思考：已知 NH4+与 H3o+（ H+）相当， NH3与 H2o相当， NH2与 oH相当。 N3（ NH2）与 o2相当。试完成下列反应方程式 Na+NH3 cH3cooc2H5+NH3 m(NH2)2 （ m 为金属） NH4cl+mo （答： 2Na+2NH3=2NaNH2+H2， cH3cooc2H5+NH3cH3 c NH2+cH3cH2oH m(NH2)2=mNH+NH3 或 3m(NH2)2=m3N2+4NH3， 2NH4cl+mo=mcl2+2NH3+H2o ） 3实验室制法 （ 1）反应原理：铵盐和碱共热（溶液还是固体？），一般反应为： 2NH4cl+ca(oH)2=cacl2+2NH3+2H2o （ 2）反应装置：与制取 o2、 cH4完全相同 思考：收集 NH3时，试管口放一团棉化，起什么作用？ （防止氨气与空气对流，以便收集到较纯的 NH3） 6 / 13 三、铵盐 1结构： NH4+与酸根离子组成，含离子键、共价键和配位键，属于离子晶体，极易溶水，且溶于水吸热。 2化学性质 （ 1）水解： NH4+H2o=NH3H2o+H+ 思考： 请写出 NH4+在 D2o中水解的离子方程式 （ NH4+D2o=NH3HDo+D+或 NH3HDo+D3o+） 试用平衡移动原理解释下列现象：氨水加入 mg2+溶液出现白色沉淀 mg(oH)2而 mg(oH)2加入到饱和 NH4cl溶液沉淀又能溶解。 mg(oH)2 能溶于饱和 NH4cl溶液有两种解释，一种是： mg(oH)2（ s） =mg2+2oH， NH4+H2o=NH3H2o+H+，H+与 oH中和，促使 mg(oH)2的溶解平衡移动而溶解 ，另一种解释是： mg(oH)2（ s） =mg2+2oH， oH +NH4+=NH3H2o，使 mg(oH)2溶解。 试问：你能否只用一种试剂验证哪种解释合理？ （答：用 cH3cooNH4。因为该溶液呈中性，若 mg(oH)2加入cH3cooNH4 溶液溶解，则第二种解释合理，若不溶解，第一种解释合理） （ 2）与碱反应： NH4+oH =NH3+H2o 注意： 该反应要生成 NH3，必须要有加热条件，否则只能7 / 13 写成 NH3H2o 该反应有何重要应用？一是实验室利用该反应 来制取NH3，二是利用该反应检验或鉴定 NH4+，请你说出鉴定 NH4+方法？ （取样品加入 NaoH 溶液加热，若有使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体产生，即含 NH4+） （ 3）受热分解：一般规律是：若为非氧化性酸形成的铵盐，受热分解成 NH3 和对应的酸。（酸不稳定继续分解）如：NH4cl=NH3+Hcl， NH4Hco3=NH3+H2o+co2 ， (NH)2S=2NH3+H2+S 若为氧化性酸形成的铵盐，受热分解发生氧化 还原反应，产物复杂一般不要求同学们掌握。 思考： 铵盐分解的实质是 NH4+提供质子（ H+）给酸根离子，则 NH4F、 NH4cl、 NH4Br、 NH4I 四种铵盐的热稳定性由大到小的顺序是 _ （ NH4INH4BrNH4clNH4F，因为 HF最弱， F最易分解） 硫酸铵受分解的产物是 N2、 So2、 NH3、 H2o和 So3，问该反应中每转移 1mol 电子，有多少摩 (NH4)2So4 分解？ （ 首 先 写 出 反 应 方 程 式4(NH4)2So4=N2+3So2+So3+6NH3+7H2o，根据反应式，每生成 1mol/N2 转移 6mol 电子， 即有 4mol(NH4)2So4 分解，则8 / 13 转移 1mol电子应有即 mol(NH4)2So4 分解） 四、硝酸 1化学性质 （ 1）不稳定性 4HNo3=2H2o+4No2+o2 硝酸越浓越易分解。 由于分解产生 No2 又溶解到 HNo3 里，而呈黄色。久置的试剂颜色变化的较多。如： Na2o2、 Fe2+化合物、 AgX、 AgNo3等。 思考：久置变黄的硝酸如何除去黄色？ （通入过量 o2，不能加水，否则浓 HNo3变成稀 HNo3） （ 2）强氧化性 越浓氧化性越强 使 Fe、 Al 钝化 除 Au 和 Pt 可 溶解绝大多数金属。要使Au、 Pt溶解可用王水 思考： 王水、实验室制取 cH4、 c2H4均存在 1:3 关系，问这 1:3是指体积、质量还是物质的量？ （王水中浓 HNo3 和浓盐酸物质的量比 1:3，制 cH4 无水cH3cooNa 与碱石灰质量比约为 1:3，制 c2H4酒精与浓 H2So4体积比为 1:3） 铁粉与 100g稀 HNo3恰好反应，求硝酸的质量分数。 （ Fe 与 硝 酸 反 应 ， 应 有 以 下 几 种 情 况 ： a 、Fe+4HNo3=Fe(No3)3+No+2H2o ， A%=%b、 3Fe+8HNo3=3Fe(No3)2+2No +4H2o， A%=% c、所得产物为 Fe(No3)3 和 Fe(No3)2 混合物，则应在 %之9 / 13 间） 氧化非金属，如 c、 S、 P，且氧化到最高价 某些化合物，如 S、 So4、 Fe2+、 I等 （ 3）与有机物的反应 +HNo3+H2o 进行该实验的操作步骤？实验现象？为何制得的硝基苯为谈黄色？怎样将淡黄色除去得到纯硝基苯？ 与醇、纤维素的酯化 与蛋白质发生黄蛋白反应 2制法 （ 1）实验室制法 NaNo3+H2So4（浓） =NaHSo4+HNo3 实验室制 HNo3的原理与制 Hcl完全相同，为什么制 HNo3的产物只能为 NaHSo4而不是 Na2So4？制 HNo3发生装置是否与制 cl2完全相同？ （因为若生成 Na2So4必强热，这时 HNo3亦分解。不同，一般制 HNo3 只能用曲颈瓶，若用与制 cl2 相同的装置，橡皮塞应用铝箔包起来。） （ 2）工业制法 氨的催化氧化法 氨的氧化 氧化炉 从氧化炉出来的气体（ No）必需经冷却再与 o2 反应，为什么？ （高温 No不能与 o2化合，即 2No2=2No+o2） 10 / 13 尾气吸收 用 NaoH溶液 稀 NHo3浓缩 吸水剂 mg(No3)2或浓 H2So4再蒸馏。 思考：吸水剂能否用 mgcl2或 P2o5？ （不能用 mgcl2，因为蒸馏时 HNo3 中含 Hcl，可用 P2o5，因形成 H3Po4也是不挥发性酸） 例：氨氧化法可制得 50%的硝酸。加脱水剂可进一步制得 90%的硝酸，两种产品的质量比（ m1、 m2分别为 50%的硝酸溶液和 90%的硝酸溶液质量）。若以 17吨液氨为原料生产硝酸 （ 1）导出理论上所需水量 y（吨）与质量比 x 数学关系式（假定 NH3转化率是 100%） （ 2）根据导出关系式求出只生产 50%的硝酸所需水的量和只生 产 90%硝酸所需水的量（吨） （ 3）质量比 x 为多少时，进出水的量保持平衡，此时两种产品总质量为多少吨？ 解析：这是一道结合数学知识解决化工生产的典型例题，高考考试说明明确指出： 要具备用数学知识解决化学问题的能力。 本题首先要导出需要水的量与两种硝酸质量比的函数关系： 两种产品中含水为吨，这是否理论上需要水的量？不是，因为在 NH3+2o2=HNo3+H2o 反应中， 17吨氨除完全转化为 63吨硝酸外，还生成 18 吨水，因此 18，现在的问题是如何将m1、 m2转化为 x，根据题意： 11 / 13 代入 18 得 解答第二问，关键是抓住 “ 根据导出关系式 ” ，而不是利用化学方程式求解。如何根据导出关系式求出需要水的量？还要抓住，当只生产 50%硝酸时，即 m2=0，若 m2=0， 即吨，需加入 45吨水。当只生产 90%硝酸时， m1=0， x=0，吨，这 11吨什么意思？即不需要加水，反而脱去 11吨水，才能得到 90%的硝酸。 第三问比较简单，当进出水的量保持平衡，即 y=0， 利用方程组求出 两种产品的总质量为 +=81吨 五硝酸盐 主要了解这几方面的内容： 1高温时表现强氧化性，如黑火药的爆炸就是 kNo3 表现 氧化性 2硝酸盐分解：按金属活动顺序 kNa的硝酸盐分解得亚硝酸盐和 o2 mgcu 生成金属氧化物、 No2、 o2、 HgAg 生成金属、 No2、o2 思考：（ 1）某金属的硝酸盐受热分解，生成金属氧化物、 No2和 o2，其中 No2 和氧气的体积比为 8:1，则金属元素的化合价。 12 / 13 A升高 B降低 c不变 D无法确定 （解析：关键是利用电子得失守恒原埋， NN ， oo ，则形成 1molo2 失去 4mol 电子，同时生成 8molNo2 必得 8mol 电子，金属元素的化合价必升高） （ 2）已知三种硝酸盐受热分解： 2N