竞赛初赛辅导(氮和磷).ppt

氮族元素,氮族元素在周期表中的位置：,氮族元素,7N(氮),15P(磷),33As(砷),51Sb(锑),相似性,1、最外层都有5个电子，主要化合价,2、气态氢化物的通式：,3、最高价氧化物对应的水化物通式为,83Bi(铋),HRO3或H3RO4,RH3,-3、+3和+5,一、氮气,1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，只能用排水法收集N2)。,2N2的结构,电子式：,问：氮的非金属性与氮气的活泼性（氧化性）一致吗？,氮的非金属性与氮气的活泼性（氧化性）不一致,氮元素的非金属性比较强氮气的活泼性（氧化性）比较弱，表现出“惰性”,思考题,拆开1mol分子所需要的能量,3、N2的化学性质,（1）与H2反应,（2）与O2反应,在试管中充满NO2气体，倒立在水中，发生的现象?,2NO（无色）+O2=2NO2（红棕色）,3NO2+H2O=2HNO3+NO,（“雷雨发庄稼”）,（工业上合成氨的反应原理）,思考,2、NO2是否是HNO3的酸酐?,HNO3的酸酐是什么？,讨论：,高温条件下能与Na、Mg、Ca、Ba等反应生成金属氮化物,镁在空气中燃烧的产物是什么？,（3）与金属反应,1、物理方法：,2、化学方法：,4.N2的制法：,1molMg在足量的氮气、空气、纯氧气、二氧化碳气体中燃烧生成的固体质量由大到小的排列次序是_.,思考题,二氧化碳氧气空气氮气,1mol镁在空气中燃烧生成的质量一定在100/3g46g之间,（二）氮的化合物,知识主线(化合价变化)：,氮的氧化物,N2ONON2O3NO2（N2O4）N2O5,1、一氧化氮,无色、有毒(与血红蛋白结合)、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,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,NO2+SO2=NO+SO3,2NO2N2O4,NO2+2KI+H2O=NO+2KOH+I2,通常情况下纯的二氧化氮是纯净物吗？,如何区别二氧化氮气体和溴蒸气？,水溶法、硝酸银溶液、萃取法,能用湿润的淀粉KI试纸鉴别NO2和溴蒸气吗？,NO2+2KI+H2O=NO+2KOH+I2,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,3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,Cu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,无色、难溶,红棕色、易溶、刺激性味,3、NO、O2、NO2与H2O反应的计算,例1、将装有30ml的NO和NO2混合气体的试管倒置在水中，反应后剩余16ml气体，求原混合气体中NO和NO2的体积组成？,1）NO2、NO（或N2）溶于水：（一般用差量法）,用到的化学方程式：3NO2+H2O=2HNO3+NO,例2、将NO和O2以11的体积比装满试管，将此试管倒置与水中，求反应后的剩余气体占原气体的体积百分比？,2）NO、O2溶于水：用到的化学方程式：2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+NO,合并后的化学方程式：4NO+3O2+2H2O=4HNO3,=4:3,容器内无剩余气体，水可充满容器V(NO):V(O2)4:3，容器内剩余气体为过量的NO4:1，NO2过量，容器内剩余气体为NO4:1，O2过量，容器内剩余气体为过量的O2,4）NO、O2、NO2溶于水,可先求出NO2和H2O反应生成的NO，然后按（2）进行计算。用到的化学方程式3NO2+H2O=2HNO3+NO4NO+3O2+2H2O=4HNO3,5、将等体积的O2、NO2混合气体倒置于水中，最终液面上升的高度与试管长度的比值是多少？6、在相同条件下，分别将下列装有混和气体的三支相同试管等体积NO、NO2等体积NO、O2等体积O2、NO2倒置于水中，则反应后液面上升高度最高的是几号试管？7、容积是20ml的试管中，盛有NO、NO2各10ml，倒置于水中，体积变为多少？再通入12mLO2，最终剩余气体的体积是多少？,8、盛有12mlNO气体的试管倒置于水槽中，通入一定量氧气后充分反应，试管内气体体积为4ml，则通入O2的体积可能为多少ml？9、把充满NO2、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，水进入量筒体积的一半处停止，求混合气体NO2与O2的体积比。,例1同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是NO和NO2；NO2和O2；NH3和N2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为V1、V2、V3，则下列关系正确的是()A.V1V2V3B.V1V3V2C.V2V3V1D.V3V1V2,B,有关反应为：3NO2+H2O=2HNO3+NO、4NO2+O2+2H2O=4HNO3。各取气体4体积，则剩余气体：中为(4+4/3)体积NO；中为3体积O2；中为4体积N2。,例2某NO和NO2的混合气体,在标准状况下的密度为1.875g/L。将盛此气体的试管倒立在水槽中,到水位不再上升为止,剩余气体的体积为原混合气体的()A.1/2B.1/3C.1/4D.1/5,A,混合气平均相对分子质量为1.87522.4=42。据十字交叉法求得NO和NO2的体积比为1：3。设原为4体积，则反应后体积为2。,【解析】题中没有明确剩余5mL是何种气体,故有两种可能：(1)当剩余5mLO2时肯定无NO2,设NO2体积为x由4NO2+O2+2H2O=4HNO3可得x+x/4+5=40,x=28,即NO228mL,O212mL,V(NO2)V(O2)=73.(2)当剩余5ml为NO时,肯定无O2,设O2为y,由4NO2+O2+2H2O=4HNO3,3NO2+H2O=2HNO3+NO,可得4y+y+15=40,y=5,即NO235ml,O25mL,V(NO2)V(O2)=71,例3由NO2和O2组成的混合气40mL,通过足量的水吸收后剩下5mL气体,则原混合气体中NO2和O2的体积比为()A.13B.11C.71D.73,CD,【例4】同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满NH3NO2，进行喷泉实验，经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度大小关系为()A.B.C.=D.不能确定,延伸拓展,C,设圆底烧瓶的体积为VL，所含气体的物质的量为xmol。则：c(NH3)=x/Vmol/L而3NO2+H2O=2HNO3+NO，c(HNO3)=2x/3mol/2/3VL=x/Vmol/L,规律：只要在同温同压下，单一气体（或某一气体中混有空气）如进行“喷泉”实验（在H2O中）后所得溶液的浓度均相同。它与液体上升高度无关。如在标准状况下，则浓度为1/22.4mol/L。,【例5】有混合气体X，它是由NO、H2、CO2组成，通入足量的Na2O2后，变成混合气体Y，将Y用电火花引燃使其充分反应，只得到浓度为70%的HNO3溶液，无其他任何气体，求X中各气体体积之比。,【解析】设NOamol，H2bmol，COcmolO2c/2mol2H2+O2=2H2O4NO+3O2+2H2O=4HNO321434bb/2a(c/2-b/2)a4/a=3(c/2-b/2)63a/(30a+2b+32c/2)=70%2c-2b=3a8c+b=30a解得：a=b/2、c=7b/4abc=b/2b7b/4=247,二、氮的氢化物和盐,1。氨氨水,（1）工业合成氨,（2）氨、氨水的性质,实验现象：,将胶头滴管中的水挤入烧瓶，打开止水夹，烧杯中的水沿着导管喷入烧瓶，变成红色。,实验结论：,实验操作：,氨气极易溶于水，氨气的水溶液显碱性。,湿润的红色石蕊试纸变成蓝色。,氨水易挥发，氨气的水溶液具有碱性。,烧杯中出现白烟。,浓氨水、浓盐酸具有挥发性，NH3与HCl结合，有固体NH4Cl生成。,（2）氨、氨水的性质,氨是无色、有刺激性气味气体，密度比空气小，氨气极易溶于水（1：700）,氨溶于水形成的水溶液称为氨水，氨水具有挥发性。氨水中的氨大部分与水结合成一水合氨（NH3H2O），一水合氨少部分电离。,NH3H2ONH3H2ONH4OH,氨可以与酸反应生成铵盐。,本质：,NH3H=NH4,（3）氨的用途：,合成氮肥、工业制硝酸。,液氨与氨水的比较：,2。铵盐,实验现象：,实验结论：,实验操作：,试管底部固体减少，在试管中上部有白色固体出现。并可闻到刺激性气味。,湿润的红色石蕊试纸变蓝，并可闻到刺激性气味。,2。铵盐,归纳总结：铵盐的性质为“三解”。,（3）易碱解：和碱在加热的条件下，发生复分解反应，产生NH3。,（1）易溶解：均为易溶于水的白色晶体。,（2）受热易分解：晶体受热易分解，但不一定产生NH3。,检验铵根的方法,3。氮肥,（1）铵态氮肥：,（2）其它氮肥：,硝态氮肥如：KNO3,有机态氮肥如：CO（NH2）2,1.磷的存在,自然界中不存在游离态的磷。主要以磷酸盐Ca3(PO4)2形式存在于矿石中。少量的存在于动物的骨组织和神经组织中；植物的果实和幼芽中。,三、磷及其化合物,分子式：Ca5(PO4)3F,磷灰石,分子式：Fe3(PO4)28H2O,蓝铁矿,分子式：Al(PO4)2H2O,磷铝石,2.磷的化学性质,讨论：1.白磷与红磷的化学性质是否相同？,2.试从磷的价态和原子结构上推测磷单质的化学性质。,磷具有氧化性,磷具有还原性,磷具有氧化性：,A与氢气反应：,B与钠反应：,P+3Na=Na3P,0,3,0,3,3n(Cl)n(P)5时生成什么物质呢,?,2P+3Cl2(不足)2PCl3(无色液体),2P+5Cl2(足量)2PCl5(白烟),点燃,点燃,I既生成PCl3又生成PCl5,磷具有还原性：,P2O5极易吸水是一种强干燥剂,PCl3+Cl2=PCl5(白烟),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，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),3、磷的同素异形体：白磷和红磷的性质,思考：白磷与红磷在性质上的差别可能是由什么原因产生的？,是由白磷与红磷的分子结构不同而引起的！,物性异，化性似，互转化。,同素异形体的特点是：,6,一个白磷分子中有_个共价键，有_对共用电子对，白磷的分子式为_,6,P4,4.磷的贮存和用途：,密闭容器，量少时保存在水中,密闭保存,制高纯度磷酸、制燃烧弹、烟雾弹,制高纯度磷酸、制农药、安全火柴,火柴皮的棕红色物质就是生火剂(红磷和三硫化二锑的混合物)火柴头是氧化剂(KClO3、MnO2)和还原剂(易燃物质),赛跑时，发令枪口同时产生大量白色烟雾，据分析分析发令枪所用的“火药纸”里含有KClO3和红磷，此混合物经撞击剧烈反应发生剧响。此反应的反应式为：产生白色烟雾的原因：,5KClO3+6P=3P2O5+5KCl,生成的P2O5吸收空气中的水蒸气所致,5、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）,物性：,无色透明晶体，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+3H2SO42H3PO4+3CaSO4,4P(白磷)+5O22P2O5,P2O5+3H2O2H3PO4,点燃,热水,（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+2H2SO4Ca(H2PO4)2+2CaSO4(普钙),Ca3(PO4)2+2H3PO43Ca(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+2OHPO43+2H2O,3、磷酸盐,H3PO4+NaOH=NaH2PO4（酸性）+H2OH3PO4+2NaOH=Na2HPO4（微碱性）+2H2OH3PO4+3NaOH=Na3PO4（碱性）+3H2O,4、请写出磷酸和氢氧化钠反应的方程式，若1molH3PO4与1.5molNaOH完全反应，它的产物是什么？,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,四、硝酸的性质,1。物理性质,（1）纯HNO3是色、易,有气味的液体.,挥发,刺激性,无,（2）能与水任意比互溶.,常用浓硝酸质量分数为69。,质量分数为98%以上的硝酸为“发烟硝酸”。,（3）,2。化学性质,（1）酸的通性:,1.使紫色的石蕊试液变红；2.与金属反应，但不产生氢气；3.与某些金属氧化物起反应；2HNO3+CuO=Cu(NO3)2+H2O4.与碱起反应HNO3+NaOH=NaNO3+H2O5.与某些盐起反应2HNO3+CaCO3=Ca(NO3)2+CO2+H2O,（2）不稳定性:,硝酸应如何保存？,久置浓硝酸为什么呈黄色？,密封于棕色瓶中,并放在阴暗处！,（3）强氧化性:,实验现象：,实验结论：,实验操作：,溶液中有气泡产生，具支试管中充满红棕色气体，小试管中为无色气体。,Cu4HNO3（浓）=Cu(NO3)22NO22H2O,（3）强氧化性:,实验现象：,实验结论：,实验操作：,溶液中有气泡产生，具支试管、小试管中气体均为无色。,3Cu8HNO3（稀）=3Cu(NO3)22NO4H2O,（3