高三复习专题讲座-元素及其化合物.doc

高三复习专题讲座元素及其化合物一、 本讲教学进度及主要内容第三部分 元素及其化合物第三章 氮族元素主要内容：1掌握N元素的知识网络结构2掌握单质磷、N2、NH3、NH4+、HNO3等重要物质的性质或检验3掌握主要铵盐的分解规律、硝酸的反应规律2二、学习指导浓酸、Cu Ca(OH)2HCl H2、高温、高压 催化剂 O2 放电 O2 H2O H2O 见光或 浓酸、C NaOH 参 与 有 机反 应 H2SO4 Mg 点 燃 H2O H2O 硝基苯 三硝基甲苯 硝酸乙酯 硝化甘油 硝化纤维 O2、催化剂、 稀酸、Cu （一） 含氮物质间相互转化 NH4Cl NH3 N2 NO NO2 HNO3 NH4+ +OH NH3H2O Mg3N2 N2O4 NaNO3 注意：在上面转化中有3个典型的可逆反应（1）NH3溶于水存在着下列平衡： NH3+H2O NH3H2O NH4+OH 由此可分析氨水的成分。分子：NH3、NH3H2O、H2O氨水 离子：NH4+、OH、H+（极少量）比一比：氨水和氯水中所含的微粒种类谁多？铵盐与碱溶液的反应与之有何不同？ 提示：NH4+与OH在溶液中不能大量共存，所发生的反应程度较大，一般用“=”表示，但要注意反应条件是否加热影响产物的形式。 NH4+OH=NH3H2O （常温）NH4+OH NH3+H2O （加热） （2）用N2和H2合成氨反应是典型可逆反应高温高压 催化剂 N2+3H2 NH3点燃 而NH3转变成N2未必一定要通过此可逆反应,可通过其它反应获得,如2NH3+3O2 2N2+6H2O 2NH3+3CuO Cu+N2+3H2O利用反应测定水的质量和产生N2的体积（换算成物质的量）可测定氨气的组成（3）NO2与N2O4的转化： 2NO2 N2O4 由于常温常压下即能发生此反应，故不可能有纯净的NO2或N2O4。通常实验测得的NO2的摩尔质量大于理论值，也是因为NO2中混有N2O4，若将此混合气体中通入足量NaOH溶液中，随着NO2被NaOH吸收，平衡将逆移，N2O4又将转变成NO2与NaOH作用，处理时可将1molN2O4当成2mol NO2计算。 该可逆反应有一定的隐敝性，通常考查方式为确定气体密度、压强、相对分子质量、体积等。在讨论温度或压强改变时，NO2气体的颜色变化问题，一定要考虑该平衡的移动。 另外，要注意NO、NO2、N2O4的性质及转化。 NONO2N2O4颜色无色红棕色无色毒性有有有水溶性难反应随NO2与H2O反应，平衡不断移动与O2是否共存否能能O2 H2O或SO2 相互转化NO NO2 2NO2 N2O4（典型的可逆反应） 一般认为正、反两方向的反应均为完全的。（二）典型物质的结构、性质、用途、制取等内在关系1氮气化性 用途 常 温：很难反应(作保护气) 高 温：但能反应(制NH3、HNO3) (或放电) 氧化性 N2+3H2 2NH3 高温、高压 催化剂 3Mg+N2 Mg3N2 点燃 N2+O2 2NO 点燃 还原性 固 定 氮的化合态 非极性分子 NN 叁键键能大分子晶体 物 性 难溶于水 :N:N: 熔沸点很低 无色无气味 N2 气体2氨的结构和性质H:N:H H cat 点燃 分子式电子式结构式表示式NH H H特点3价为N最低价有孤对电子极性分子与H2O形成氢键性质有还原性与H+等形成配位极易溶于水（1:700）反应：4NH3+5O2 4NO+6H2O4NH3+3O2 2N2+6H2O2NH3+3Cl2=N2+6HClNH3+H+=NH4+NH3+HCl=NH4Cl NH3+H2O NH3H2O NH4+OH思考：在HCl的苯溶液中，通入NH3常有白色沉淀。为什么？提示：HCl+NH3=NH4Cl ， NH4Cl属离子化合物，在苯这种非极性溶剂中溶解性远小于水中。无色 有刺激性 易挥发 任意比 溶于水 酸性 不稳定性 HNO3=H+NO3 4HNO3 4NO2+O2+2H2O 或光 久置 黄 HNO3 存放： 棕色瓶、冷暗处、密封 氧化性 浓 CO2、SO2、H3PO4 C、S、P Fe、Al 冷 一般金属 钝化 M(NO3)n(高价)+NO2 M(NO3)n(高价)+NO2 M(NO3)2+N2O或N2或NH4+ 一般金属 较活泼金属 Zn、Mg等 I2 I S2 Fe2+ 或Fe(OH)2 S Fe3+ +NO 王水 溶解Pt、Au HNO3 物性 化性 3硝酸 稀 注意：NO3与Fe2+（或S2、I）能共存，但当溶液中含有H+（浓度较大）时，则这些离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。（三）重要规律1关于Cu与浓、稀HNO3反应的规律Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO2(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O将amolCu与一定量(bmol)浓HNO3恰好完全反应，随着HNO3浓度逐渐降低，反应放出的气体中含有NO2（不考虑N2O4）、NO。则放出气体总物质的量为：n(g)=n(NO)+n(NO2) =(b2a)mol原理：根据N原子守恒消耗HNO3(总) 被还原HNO3转变成NO、NO2 未被还原HNO3转变成Cu(NO3)2Cu Cu(NO3)2 2NO3 2HNO3（未还原）amol 2amol常 温 浓HNO3 加热 钝化 继续反应 应用 用Fe或Al制容器运装浓HNO3 2关于Fe与浓、稀HNO3反应情况（1）钝化：Fe 致密氧化膜 膜被破化 思考：下述“敲铁成铜”的原因是什么？CuSO4溶液 敲击铁片 浓HNO3(足量) 或稀HNO3(足量) 钝化铁片 无现象 红色Cu析出（2）Fe Fe3+ 若HNO3不足量，不论浓、稀，则生成Fe2+，不能误认为Fe遇浓HNO3反应生成Fe3+，而与稀HNO3反应生成Fe2+。其实不论浓、稀HNO3，它们均能将Fe氧化成Fe3+，若Fe过量 ，则又将Fe3+还原为Fe2+。即由Fe与HNO3的物质的量相对多少来决定生成Fe3+还是Fe2+。（3）若amolFe投入到含bmolHNO3的稀硝酸中恰好反应，假设生成的还原产物均为NO，求所得气体的物质的量。可能发生的化学反应有2个。3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2OFe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O是否有必要讨论随着值不用，反应发生的情况？结论是不必。 分析上述2个反应，不难发现有共同特征 4HNO3（反应） NO 4mol 1mol bmol mol 即反应所得气体是HNO3总消耗量的1/4。3关于铵盐的分解规律 共性：铵盐不稳定，加热易分解 区别：对应酸的稳定性、挥发性、氧化性不同，可影响产物的种类某些铵盐受热温度不同，产物可能不同。 常见的可分为以下几类： （1）稳定且易挥发酸成的铵盐 NH3+酸的挥发物冷 如 NH4Cl NH3+HCl NH4Cl思考：能用NH4Cl分解制NH3吗？NH4X与NH4Cl都类同吗？NaCl固体中含NH4Cl如何用简便方法除去？ 提示：NH4I受热时会有紫红色气体产生，是由于HI不稳定受热也分解。= （2）稳定难挥发酸成的铵盐 NH3+酸 如(NH4)SO4 2NH3+H2SO4 （3）不稳定且无强氧化性酸成的铵 NH3+酸的分解产物 如(NH4)2CO3 2NH3+H2O+CO2 NH4HCO3 NH3+H2O+CO2NH4I NH3+I2+H2 (有色)（4）由不稳定且有强氧化性酸（HNO3）成的盐 一般发生氧化还原反应NH4N O3 温度不同，产物不同190 500 或撞击 (爆炸性分解反应) 低温，可得NH3+HNO3 如:5NH4NO3 2HNO3+4N2+9H2O 2NH4NO3 2N2+O2+4H2O+Cl 易爆物 注意妥善保存，勿研磨、撞击.!（四）六种物质的检验物质试剂及主要现象反应原理NH3湿红石蕊试纸变蓝NH3+H2O NH3H2O NH4+ +OH浓盐酸白烟 NH3+HCl=NH4ClNHNaOH()有气体放出NH+OH NH3+H2ONO氧气无色变红棕色2NO+O2=2NO2NO2AgNO3溶液无沉淀 3NO2+H2O=2HNO3+NONO铜片、浓H2SO4（共热）有红棕色气体3NO+2H2SO4(浓)+Cu Cu2+2NO2+2SO+2H2OPOAgNO3 +HNO3（稀）先产生黄色沉淀后又消失3Ag+PO=Ag3PO4Ag3PO4+3H+=3Ag+H3PO4（五）比较白磷和红磷白（黄磷）红（赤）磷组成P P P P P4Px(x4)结构结构更复杂颜色淡黄暗红状态蜡状、质脆、固体粉末状固体气味大蒜般的臭味无臭水溶性不溶不溶CS2中溶解性易溶不溶着火点40(易自燃)240毒性剧毒无毒用途260 416升华、冷凝 均要隔绝空气 用于制高纯度H3PO4、制烟幕弹和燃烧弹用于制农药及安全火柴相互转变白磷 红磷保存水封密闭密封（六）比较重要物质的制法（反应原理）物质实验室制法 高温高压 催化剂 工业制法NH32NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O N2+3H2 2NH3NO3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O4NH3+5O2 4NO+6H2NO2Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O微热 2NO+O2=2NO2HNO3NaNO3+H2SO4(浓) NaHSO4+HNO3NH3NONO2HNO3注意1NH3的干燥剂选用氨是碱性气体（有水），故不能用酸性干燥剂，如浓H2SO4、P2O5等氨与CaCl2反应生成CaCl28NH3,故也不能用无水CaCl2氨只能用碱性干燥剂如碱石灰三、典型例析例11.92gCu投入到一定量浓HNO3中，铜完全溶解，生成的气休颜色由深变成浅（不考虑2NO2 N2O4），共收集到672mL气体（标况），通入一定体积的O2恰好使气体完全溶于水，求通入O2的体积（标况）。Cu 解析：该题若按常规方法做还相当复杂，我们可换一种视角去观察，不追究具体过程，只关注起始和终了的状态。 HNO3 NO2、NO O2 HNO3总结果消耗，根据电子守恒得 Cu失电子数=O2得电子数 2=4 v=336(mL)答：应通入O2336 mL 例2加热硝酸铜结晶水合物和硝酸银的混和物1102克，使之完全分解，得到固体残渣48.4克。将反应产生的气体通过水充分吸收后，剩余气体为1.68升（S.T.P），求原混合物中硝酸铜结晶水合物的分子式。 已知：Cu(NO3)2和AgNO3受热分解的反应式为： 2Cu(NO3)2 2CuO+4NO2+O22AgNO3 2Ag+2NO2+O2 解析：4NO2+O2+2H2O=4HNO3而Cu(NO3)2分解产生的NO2和O2的体积比为4 ：1，被水完全吸收。AgNO3分解出的气体经与水反应后剩余1.68升。 设原混和物中Cu(NO3)2含x摩，AgNO3含y摩.则： 80x+108y=48.4 y= 解之得x=0.2（摩）=0.3(摩) 设硝酸铜晶体为Cu(NO3)2xH2O Cu(NO3)2xH2O Cu(NO3)2 188+18x 1 110.20.3170 0.2 =答：硝酸铜晶体的分子式为Cu(NO3)26H2O例3下图表示的反应关系中，部分产物被略去，已知X为1mol固体，A、B、C各是1mol无色气体，B在常温下为液态，D、E、F为气态，G为液态，试推断各物质的化学式：X_，A_，B_，C_，D_，E_，F_，G_，解析：由于X既能与HCl又能与NaOH反应产生气体，且加热到200即可分解，说明X应为弱酸的铵盐，对应是何种弱酸？是酸式盐还是正盐？这需要进一步分析。由于A(g)与Na2O2反应且有气体D生成，故可推得A应为CO2而不是SO2，否则由于发生反应： SO2+Na2O2=Na2SO4而无气体生成。 另外1molx固体，生成A、B、C各为1mol，说明它为NH4HCO3而不是(NH4)2CO3。 NH4HCO3 NH3+CO2+H2O(NH4)2CO3 2NH3+CO2+H2O 再综合整个框图信息可知： XNH4HCO3，ACO2， BH2O，CNH3 ， DO2，ENO，FNO2，GHNO3巩 固 练 习（一）选择题1常温时能溶于浓HNO3的单质是（ ） AAl BFe CCu DC2下列反应中HNO3既表现出酸性，又表现出强氧化性的是（ ）AFe2O3+HNO3 BCa(OH)2+HNO3CC+HNO3 DFeO+HNO33下列制取物质的方法合适的是（ ）A硝酸和FeS反应制H2S B硝酸和Cu(OH)2反应制Cu(NO3)2C硝酸和Na2SO4反应制H2SO4 D硝酸和KF反应制F24下列对硝酸的认识不正确的是（ ）A打开浓硝酸的瓶盖会产生棕色的烟B锌跟稀硝酸的反应是置换反应C常用硝酸来制作炸药、化肥D稀硝酸也是一种强氧化性酸5氢化铵（NH4H）与NH4Cl结构相似，NH4H和水反应有H2生成，下列叙述不正确的是（ ）ANH4H溶于水时，NH4H是氧化剂 BNH4H溶于水后所形成的溶液显酸性CNH4H为离子化合物 DNH4H固体溶于水有两种气体生成6下列分子或离子的结构属于正四面体的是（ ）A氨分子 B铵根离子 C白磷分子 D红磷7从液态空气中分离出来的稀有气体，常含有少量氮气和氧气，为了除去氮气和氧气，可把气体通过（ ）。A灼热的镁条 B灼热的铜丝C浓H2ASO4 D一氧化氮8下列过程属于人工固氮的是（ ）A分离液态空气制氮气 B闪电时N2转化为NOC合成氨 D豆科作物根瘤菌将N2转化为化合态氮9下列用途中，应用了氮气不活泼性质的是（ ）。A金属焊接时保护气，和氩气混合充填灯泡 B用于合成氨气C工业上以氮气为原料之一制硝酸 D保护粮食和水果1038.4mg铜跟适量的浓硝酸反应，铜全部作用后，共收集到气体22.4mL（标准状况下），反应消耗的HNO3的物质的量可能是（ ）A1.0103mol B1.6103mol C2.2103mol D2.4103mol11相同湿度和压强的条件下，在体积相同的三个烧瓶中分别盛有NH3、HCl、NO2气体，并分别倒立在水槽里，充分溶解后，烧瓶内三种溶液的物质的量浓度之比为（设烧瓶中溶液未扩散到水槽里）（面 ）A1 ：1 ：1 B2 ：2 ：3 C3：3 ：2 D2 ：2 ：112下列各组气体NO2+NO、NO2+O2、NH3+N2、NO+N2等体积混合，分别通入体积相同的试管并立即倒立在足量的水中，试管内水面上升的高度分别为h1、h2、h3、h4。下列高度关系判断正确的是（ ）Ah2h3h1h4 Bh3h2h1h4 Ch1=h2=h3=h4 Dh1h2h3h413下列各组中的两种物质，能直接相互转变的是（ ）ANH3、NO BO2、F2 CNO、NO2 DH2S、SO214铜与1mol/L的硝酸反应，如果NO浓度下降0.2mol/L，则溶液中H+同时下降（ ）A0.2mol/L B0.4mol/L C0.6mol/L D0.8mol/L1525.6mgCu与含有1.4103molHNO3的浓硝酸恰好完全反应，反应完全后收集到的气体在标准状况下的体积为（ ）A7.84mL B13.44mL C15.68mL D17.92mL16常温下，将等物质的量铜片、铁片、铝片和银片分别置于四个小烧杯中，然后各加入足量的浓硝酸，放出NO2气体的体积最多的是（ ）A铜片 B铁片 C铝片 D银片17甲、乙、丙、丁在常温下为四种气体，它们都是大气污染物。已知：甲的水溶液是一种无氧酸；乙是形成酸雨的主要物质；丙可与甲发生氧化还原反应；丁能与血红蛋白作用而使人体中毒，则甲、乙、丙、丁依次可能为（ ）AHBr、SO2、Cl2、CO BH2S、SO3、Cl2、NOCH2S、SO2、Cl2、NO DHCl、NO2、Cl2、NO（二）填空18有下列6种物质：钠 白磷 苛性钠溶液 硝酸银溶液 浓硝酸 浓氨水。其中应保存在棕色瓶中的是_，应保存在煤油中的是_，应保存在水中的是_，应保存在胶塞的试剂瓶中的是_。19 下列关系图中，A是一种正盐，D的相对分子质量比C的相对分子质量大16，E是酸，当X无论是强酸还是强碱时都有如下转化关系（其他产物及反应所需条件均已删去）。Y XXCY Z A B C D E 回答下列问题：（1）A是_，Y是_，Z是_。（2）当X是强酸时，A、B、C、D、E均含有同一种元素，E是_。（3）当X是强碱时，A、B、C、D、E均含有同一种元素，E是_。（4）写出X在两种情况下，BC的化学方程式_，_。（5）当X是强碱时，写出E的稀溶液与铜片发生反应的离子方程式：_。20用下图装置制取和收集气体。根据装置分析后填下表（可不填满）：编号A中的固体物质B中的溶液C中的气体（1）（2）（3）21向一试管中用排空气法充入一定量气体后进行如右图的实验：（1）向度管中充入的气体是_（填化学式），理由是_，滴入的指示剂是_。22现有下列实验过程（1）W的化学式是_。（2）应用上述途