高三化学一轮复习：《氮族元素》课件 旧人教版.ppt

高考总复习 氮族元素 氮族元素学习目标 1 以元素周期律为指导 理解氮族元素的原子结构和性质的相似性和递变规律 2 了解氮气分子结构 了解氮气及氮的氧化物的性质及用途 了解大气污染 3 了解磷及其化合物的性质 4 掌握有关氮的氧化物溶于水的计算 一 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 氮族元素的重要化合物 氮及其化合物 二 氮气 N2 1 氮的原子结构 知识主线 N2的电子式 1 物理性质 纯净的氮气是无色无味的气体 密度比空气的稍小 在水中的溶解度很小 标况下 28 22 4 1 25 g L 2 化学性质 3 氮的固定 4 制法 5 用途 1 化工原料 2 保护气 3 水果和蔬菜保鲜 4 冷却剂 分离空气 利用液态氮的沸点比液氧的沸点低 N2 3H22NH3N2 3MgMg3N2N2 O22NO 高温高压 催化剂 点燃 放电 氧化性 人工固氮 自然固氮 氧化性 还原性 N2化合态氮 根瘤菌 氮气 N2 的分子结构为 N N 结构非常稳定 所以化学性质很稳定 三 氮的氧化物 N2ONON2O3 亚硝酸酐 NO2 N2O4 N2O5 硝酸酐 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 NO能与血红蛋白结合使人中毒 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 强氧化性 与N2O4 无色 可相互转化 3NO2 H2O 2HNO3 NO 提问 鉴别红棕色气体NO2和Br2 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 H2O2NO2 2NaOH NaNO3 NaNO2 H2O 小结 2NO O2 2NO23NO2 H2O 2HNO3 NO4NO 3O2 2H2O 4HNO34NO2 O2 2H2O 4HNO36NOx 4xNH3 3 2x N2 6xH2O 催化剂 NO2 NO 2NaOH 2NaNO2 H2ONO2 SO2 NO SO3NO2 2KI H2O NO 2KOH I2 NO2NOO2混合气体溶于水的计算 扣水问题 NO和O2混和气体溶于水的反应 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 3 2 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 V NO V O2 4 3时 完全反应 无气体剩余 V NO V O2 4 3时 O2过量 剩余气体为O2 V NO V O2 4 3时 NO过量 剩余气体为NO 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 4 m 2 n 4 3 例1 在一定条件下 将m体积NO和n体积O2同时通入倒立于水中且盛满水的容器中 充分反应后 容器内残留m 2体积的气体 该气体与空气接触后变为红棕色 则m与n的比值为多少 解 剩余气体为NO 体积为m 2 即m 2体积NO刚好与n体积O2完全反应 3 m 2 n m n 8 3 答 m与n的比值为8 3 NO2和O2混和气体溶于水的反应 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO 2 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 V NO2 V O2 4 1时 完全反应 无气体剩余 V NO2 V O2 4 1时 O2过量 剩余气体为O2 V NO2 V O2 4 1时 NO2过量 剩余气体为NO 剩余NO体积为过量NO2体积的1 3 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 例2 容积为10mL的试管 充满NO2和O2的混合气体 把试管倒立在水槽中 若充分反应后 试管中尚有1mL气体 则原混合气体中各为几毫升 解 剩余1mLO2 设O2的体积为x 解得x 2 8mL V O2 2 8mL V NO2 10 2 8 7 2mL 则 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 例2 容积为10mL的试管 充满NO2和O2的混合气体 把试管倒立在水槽中 若充分反应后 试管中尚有1mL气体 则原混合气体中各为几毫升 若剩余1mLNO 则过量的NO2体积为3mL 设NO2的体积为y 解得y 8 6mL 则 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 例3 40mLNO和NO2的混合气体与20mLO2同时通入水中 混合气体事先装入体积为60mL的试管中 充分反应后 试管里还剩 mL气体 气体体积均已换算成标准状况下的体积 求原混合气的组成 解 设NO的体积为x NO2的体积为y x 3x 4 x y 40 解得x 10mL y 30mL 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 y y 4 3x 4 y 4 20 5 若O2剩余 4NO 3O2 2H2O 4HNO3 例3 40mLNO和NO2的混合气体与20mLO2同时通入水中 混合气体事先装入体积为60mL的试管中 充分反应后 试管里还剩 mL气体 气体体积均已换算成标准状况下的体积 求原混合气的组成 设NO的体积为x NO2的体积为y x 5 3 x 5 4 x y 40 解得x 27 5mL y 12 5mL 4NO2 O2 2H2O 4HNO3 y y 4 3 x 5 4 y 4 20 若NO剩余 例4 xmLCO2和ymLNO的混合气体与过量的Na2O2充分反应 求反应后剩余气体的体积 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O2 2NO O2 2NO2 总方程式 CO2 Na2O2 NO Na2CO3 NO2 例4 xmLCO2和ymLNO的混合气体与过量的Na2O2充分反应 求反应后剩余气体的体积 解 设x y 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O2 2NO O2 2NO2 x x 2 x x 2 x 剩余气体为NO2 其体积为原混合气体的1 2 xmLCO2和ymLNO的混合气体与过量的Na2O2充分反应 求反应后剩余气体的体积 设x y 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O2 2NO O2 2NO2 x x 2 y y 2 y 反应后剩余NO2和O2的混和气体 其体积为y x 2 y 2 x y 2 即为原混气体体积的1 2 xmLCO2和ymLNO的混合气体与过量的Na2O2充分反应 求反应后剩余气体的体积 设x y 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O2 2NO O2 2NO2 x x 2 x x 2 x 反应后剩余NO2和NO的混和气体 其体积为x y x y 等于NO的体积 大于原混和气体体积的1 2 CO2和NO的混合气体与过量的Na2O2充分反应后 2CO2 2Na2O2 2Na2CO3 O2 2NO O2 2NO2 剩余气体的体积必等于或大于原混和气体体积的1 2 若等于原混和气体的1 2 V CO2 V NO 剩余NO2及O2混和气体 V CO2 V NO 剩余NO2气体 若大于原混和气体的1 2 V CO2 V NO 剩余NO2及NO混和气体 体积与NO相等 小结 四 磷及其化合物 1 磷有两种同素异形体 白磷和红磷2 同素异构体 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 物理性质 4 白磷 红磷的物理性质 白磷 色 态 溶解性 毒性 着火点 白色蜡状 红棕色粉末 不溶于水 溶于CS2 不溶于水和CS2 剧毒 无毒 40 易自燃 240 红磷 保存 用途 密封 少量保存于冷水中 密封 防止吸湿 制高纯度磷酸 制安全火柴 火药 分子结构 P4正四面体键角60 结构复杂 不作要求 相互转化 白磷 红磷 隔绝空气加热到260 加热到416 升华后冷却 1 白磷的分子结构 2 红磷的分子结构 结构复杂 不作要求 P4 正四面体 键角为60 磷的分子结构 109 28 60 磷的化学性质 两种磷在物理性质上有很大的差异 但在化学性质基本相同 1 与氧的反应 P 5O2 2P2O5 冒白烟 2 与氯气的反应 2P 3Cl2 不足 2PCl3 液体 2P 5Cl2 足量 2PCl5 固体 点燃 点燃 点燃 白色烟雾 磷的化合物 1 五氧化二磷 P2O5 物性 白色固体 有强烈的吸水性 脱水性 作干燥剂 化性 P2O5 H2O 冷水 2HPO3 剧毒 P2O5 3H2O 热水 2H3PO4 无毒 2 磷酸 H3PO4 纯磷酸为晶体 物性 常用的是无色粘稠的溶液 有吸湿性 与水以任意比互溶 化性 是一种三元中强酸 电离不完全 高沸点非氧化性酸 制HIHBrH2S还原性挥发性酸 磷酸比硝酸稳定 不易分解 制法 高纯度磷酸制法 工业制法 Ca3 PO4 2 3H2SO4 2H3PO4 3CaSO4 4P 白磷 5O2 2P2O5 P2O5 3H2O 2H3PO4 点燃 热水 3 磷酸盐 1 种类 一种正盐 两种酸式盐 三种 2 转化关系 H3PO4 H2PO4 HPO42 PO43 OH OH OH H H H 3 三种盐的溶解规律 除K Na NH4 外 其余的正盐和一氢盐均不溶于水 所有的二氢盐均易溶于水 4 常见的磷肥 普钙 过磷酸钙 重钙 重过磷酸钙 Ca3 PO4 2 2H2SO4 Ca H2PO4 2 2CaSO4 普钙 Ca3 PO4 2 2H3PO4 3Ca H2PO4 2 重钙 注意 普钙和重钙在施用时不可与碱性物质混用 H2PO4 2OH PO43 2H2O 氮族元素 氮 N 磷 P 砷 As 锑 Sb 铋 Bi 金属性逐渐增强 非金属性逐渐减弱 N2 NH3 NO 结构 结构式 电子式 空间构型 化学键与分子极性 物性 易液化 极易溶于水 化性 与水反应 方程式 水溶液显碱性 与酸反应铵盐 不稳定性 与碱反应 结构 实验室制NH3 检验NH4 还原性 NO2 与氧气反应 与氮氧化物反应 与氯气反应 强氧化性 不稳定性 强酸性 HNO3 红磷 与还原性化合物反应 与非金属反应 与金属反应 P 热水 O2 P2O5 白磷 Cl2 H3PO4 具有酸的通性 PCl3 PCl5 同步训练 1 白磷必须保存于密闭容器或水中的主要原因是 A 易升华B 有剧毒C 着火点低D 非金属性强 C 2 下列药品的保存方法中错误的是 A 红磷存放于煤油中B 白磷存放于CS2中C AgNO3溶液存放于棕色瓶中D 金属钾存放于煤油中 AB 3 能说明白磷和红磷互为同素异形体的是 A 红磷无毒 白磷有剧毒B 白磷溶于CS2 而红磷不溶C 两种单质在一定条件下可相互转化D 红磷和白磷着火点不同 但燃烧后的产物都为P2O5 CD 4 下列变化中 不属于化学变化的是 A 白磷转化为红磷B 碘受热变成紫色蒸气C 加热氯化铵晶体过程D 用CCl4把溴从水中萃取出来 BD 同步训练 5 白磷和红磷相同的性质是 A 毒性B 着火点C 溶解性D 化学性质 6 由红磷制取白磷可采用的方法是 A 在空气中加热至416 使红磷升华B 用CS2溶解 将红磷分出C 加高温 高压 使红磷分出D 隔绝空气 加热到416 使红磷升华 再冷却 7 安全火柴盒的侧面所涂的物质是某一混合物 其中含有 A 白磷和三硫化二锑等B 红磷和三硫化二锑等C 氯酸钾 二氧化锰和硫等D 硝酸钾 二氧化锰和硫等 D D B 8 某物质经分析只含有磷元素 该物质 A 一定是单质B 一定是化合物C 一定是混合物D 可能是纯净物 也可能是混合物 D 氨和铵盐 四 氨气 三角锥形 1 物性 气体的溶解性 下列可做喷泉实验的是 A HClB NO2C 1 4体积比的O2 NO2D CO2 无色 刺激性气味 比空气轻 极易溶于水 正四面体 2 化学性质 1 与水反应 2 与酸反应 4 与O2反应 3 与CO2反应 NH3 CO2 H2O NH4HCO3 NH3 CO2 H2O NaCl NH4Cl NaHCO3 3 制备 1 工业制备N2 3H2 2NH3 催化剂 加热 加压 2 实验室制法原理 2NH4Cl Ca OH 2 CaCl2 2NH3 2H2O药品 固体NH4Cl 消石灰 浓氨水 CaO 装置 固固加热 液固不加热 除杂 干燥 收集 向下排空气法检验 湿润的红色石蕊试纸 思考 该发生装置还可以制取哪些气体 4 用途 小结 N2H2O NH3 H2O NH3 H2O NH4 OH NH3 HCl NH4ClNH3 HNO3 NH4NO32NH3 H2SO4 NH4 2SO4NH3 H2SO4 NH4HSO4NH3 H20 CO2 NH4HCO34NH3 3O2 纯氧 2N2 6H2O4NH3 5O2 4NO 6H2O 催化剂加热 8NH3 3Cl2 N2 6NH4Cl 2NH3 3CuO 3Cu N2 3H2O2NH3 Ag Ag NH3 2 4NH3 Cu2 Cu NH3 4 2 8NH3 CaCl2 CaCl2 8NH32NH3 CO2 CO NH2 2 H2O 180 2000atm 五 铵盐 1 物性 2 化性 不稳定性 与碱溶液的反应 强调 固体反应不写离子方程式 是铵盐的通性 可用于NH4 的检验 NH4Cl NH3 HCl NH4HCO3 NH3 H2O CO2 NH4 OH NH3 H2O 3 用途 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 硝酸的物理性质 1 纯硝酸是无色 有刺激性气味的液体 5 常用浓硝酸的质量分数为69 质量分数为98 以上的浓硝酸通常叫做 发烟硝酸 2 低沸点 83 易挥发 在空气中遇水蒸气呈白雾状 开瓶瓶口有白雾 4 硝酸能以任意比溶解于水 3 密度比水大 六 硝酸 HNO3 硝酸的化学性质 强酸 易挥发 不稳定易分解 强氧化性 1 见光或受热分解 硝酸的浓度越大 越容易分解 问题 久置硝酸为什么变黄 浓硝酸应如何保存 2 酸的通性 1 与指示剂作用 2 与活泼金属反应不产生H2 3 与碱和碱性氧化物反应 比较与CuO FeO的反应 4 与盐反应 比较与Na2CO3 Na2SO3的反应 稀硝酸与石蕊试液变红 加热不褪色 浓硝酸与石蕊试液变红 加热褪色 3 强氧化性 1 与金属反应 不产生氢气 N元素被还原 反应规律 分析Cu Fe分别与浓 稀硝酸反应 常温时 Fe Al遇浓硝酸也被钝化 浓硝酸与铜反应 现象 浓硝酸与铜能剧烈反应 放出红棕色的气体 溶液变成蓝绿色 反应产物 二氧化氮 硝酸铜和水 化学方程式 Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 稀硝酸与铜的反应 现象 铜表面产生气泡 生成无色的气体 溶液逐渐变成蓝色 反应产物 一氧化氮 硝酸铜和水 化学方程式 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 强氧化性 酸性 注意 1 硝酸无论浓稀都具有强氧化性 能氧化除Au Pt以外几乎所有金属 2 金属与硝酸反应 通常浓硝酸的还原产物为NO2 稀硝酸的还原产物为NO 反应中一般不生成氢气 3 冷浓硝酸可使Fe Al钝化 4 Mg Zn Fe等较活泼的金属与稀HNO3反应根据稀HNO3的浓度不同可得NO N2O N2 NH4NO3等不同产物 5 硝酸与变价金属 如Fe 反应 根据硝酸的量的多少分别得到低价 高价或两种价态共存的混合物 现象 产生了红棕色的气体 硝酸在反应中表现什么性质 氧化性 2 浓硝酸与非金属的反应 C S等 CPSI2 HNO3 浓 CO2H3PO4H2SO4HIO3 NO2 2 浓硝酸与非金属的反应 C S等 3 与一些还原性物质的反应 3Fe2 4H NO3 3Fe3 NO 2H2O 3FeO 10HNO3 稀 3Fe NO3 3 NO 5H2O 3H2S 2HNO3 稀 3S 2NO 4H2O 王水 浓硝酸和浓盐酸的体积比为1 3的混合物 4 与有机物的反应 硝化反应 硝基苯 三硝基甲苯 酯化反应 硝酸乙酯 硝化甘油 硝化纤维 CH3CH2ONO2 H2O 与含有苯环结构的蛋白质作用 呈黄色 硝酸的用途 硝酸是一种重要的化工原料 它可以制造染料 炸药 硝酸盐 还可以做塑料等 在实验室里 硝酸是一种重要的化学试剂 硝酸的制备 实验室制法 NaNO3 H2SO4 浓 NaHSO4 HNO3 工业生产 药品 固体硝酸钠 浓硫酸 难挥发性酸制取挥发性酸 装置 固液加热 曲颈甑 收集 冷凝 4NH3 5O2 4NO 6H2O2NO O2 2NO23NO2 H2O 2HNO3 NO尾气处理 NO2 NO 2NaOH 2NaNO2 H2O2NO2 2NaOH NaNO2 NaNO3 H2O H2SO4H2ONO2 Cu NO3 2NO2 4HNO3 2H2O 4NO2 O2 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H20P 5HNO3 浓 H3PO4 5NO2 H2OS 6HNO3 浓 H2SO4 6NO2 2H2O3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2OCu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O3H2S 2HNO3 稀 3S 2NO 4H2O3SO2 2H20 2HNO3 稀 3H2SO4 2NO 小结 3Fe2 4H NO3 3Fe3 NO 2H2O6Br 2NO3 8H 3Br2 2NO 4H2O3Na2SO3 2HNO3 3Na2SO4 2NO H2OC6H6 HNO3 C6H5NO2 H2OCH2OHCH2ONO2 CHOH 3HNO3 CHONO2 3H2O CH2OHCH2ONO2 课堂练习 下列事实体现了硝酸的什么性质 A 氧化性B 酸性C 不稳定性D 挥发性 1 硝酸存放在棕色瓶中密封保存 2 浓硝酸可以和铜反应 3 木炭和浓硝酸反应 4 锌和硝酸不产生H2 5 氧化铜溶于硝酸 6 不用硝酸制SO2气体 7 用铁槽存放浓硝酸 8 检验SO42 时不能先用硝酸酸化 A AB A A A A A B 有关硝酸的计算 1 写出下列化学反应方程式Ag HNO3 浓 Ag HNO3 稀 Hg HNO3 稀 HNO3 浓 P 2 下列反应中 硝酸所起的作用属于 A 氧化性B 酸通性C 还原性D 上述都不是 1 久置的浓硝酸变黄色 2 用硝酸浸洗附有银的试管 3 用硝酸浸洗久置石灰水的试剂上的白膜 4 用硝酸浸洗积碳的试管 4 将12 8g铜跟一定量浓硝酸反应 铜耗完时 共产生气体5 6L 标准状况 计算消耗的硝酸的物质的量 3 将12 8g铜跟一定量浓硝酸反应 一段时间后共产生气体5 6LNO2 标准状况 计算被氧化的铜的物质的量 3 锌与硝酸反应 若有1mol硝酸参加反应 就有0 8mol的电子发生转移 此时硝酸的还原产物中氮元素的化合价是 还原产物只有一种 5 将5 76g铜投入20ml3mol L的稀硝酸中 充分反应后可收集到标准状况下的气体V1ml 然后向溶液中再加入50ml1 8mol L的稀硫酸 反应又继续进行 至反应结束后 又可收集到标准状况下的气体V2ml 1 求V1 V2的值 2 止反应结束后 溶液中溶质物质的量浓度是多少 5 有硫酸与硝酸的混合液 取出其中10ml 加入足量的BaCl2溶液 将生成的沉淀过滤洗涤 干燥称得质量为9 32g 另取这种溶液10ml与4mol L的NaOH溶液25ml恰好中和 求 混合液中H2SO4与HNO3的物质的量浓度是多少 另取10ml的混合液与0 96g铜粉共热时 有多少ml气体产生 例1 3 2g铜与过量硝酸反应 硝酸被还原为NO2和NO 反应后溶液中含H amol 则此时溶液中含NO3 的物质的量为 mol 答案 a 0 1 mol 例2 2000年上海市高考题 铜和镁的合金4 6g完全溶于浓硝酸 若反应中硝酸被还原只产生4480mL的NO2气体和336mL的N2O4气体 气体的体积已折算到标准状况 在反应后的溶液中 加入足量的氢氧化钠溶液 生成沉淀的质量为 A 9 02gB 8 51gC 8 26gD 7 04g B 解析 此题如单纯用Cu Mg分别与HNO3反应的结果求出合金的物质的量组成而求得沉淀的质量 那是相当繁琐的 如用整体思维 则沉淀的质量为金属Cu Mg的质量加上OH 的质量 由电子守恒知 Cu Mg的物质的量之和为n Cu Mg 2 4 48L 22 4L mol 0 336L 22 4L mol 2 n Cu Mg 0 115mol 故沉淀的质量为4 6g 0 115mol 2 17g mol 8 51g 答案 B 解题回顾 某些化学计算题 往往会涉及多个反应或物质 解题中如根据其整体性质或利用内在联系 做整体处理 就能开拓思路 迅速求解 一题多解 本题还可用平均值法计算 被还原的硝酸共0 23mol 5价N 4价N 4 6g铜和镁的合金为0 115mol 故合金的平均摩尔质量为4 6g 0 115mol 40g mol 氢氧化物的平均相对式量为 40 17 2 74 故形成氢氧化物沉淀为 4 6g 40g mol 74g mol 8 51g或0 115mol 74g mol 8 51g