2020届高考化学复习学案34

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，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 2N2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）3N2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：催化剂高温、高压 N2 + 3H2 = 2NH3 工业上合成氨放电点燃与活泼金属反应 3Mg + N2 = Mg3N2 6Na + N2 = 2Na3N（3）具有氧化性 N2 + O2 = 2NO4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O2OOOHCOH CO，CO能否称为酸酐？为什么？已知硝酸的结构式为 HON 则其对应的酸酐的结构式如何表示？OOOOOOOO（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。 NOH + HON NON （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A1:1 B1:3 C2:1 D1:1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） 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ANH3和H2O BHCl和水 CCl2和H2O DCO2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）催化剂 点燃（4）还原性 4 NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O 4 NH3 + 3O2(纯) = 2N2 + 6H2O 2 NH3 + 3Cl2 = 6HCl + N2 2 NH3 + 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 + NH3OM(NH2)2（M为金属） NH4Cl + MO （答：2Na + 2NH3 = 2NaNH2 + H2， CH3COOC2H5 + NH3 CH3CNH2 + 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）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_（NH4I NH4Br NH4ClNH4F，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，则转移1mol电子应有即mol(NH4)2SO4分解）四、硝酸1化学性质或光（1）不稳定性 4HNO3 = 2H2O + 4NO2 + O2硝酸越浓越易分解。OH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） 5.6g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% = 25.2% b、3Fe + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO+ 4H2O，A% =16.8%C、所得产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2混合物，则应在16.825.2%之间）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5060浓H2SO4NO2 + 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高温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）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：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24.75+56.25=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。+5+40A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1mol O2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：2NaNO3 = 2NaNO2 + O22Cu(NO3)2 =2CuO + 4NO2 + O2 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 + O2由上述三种盐的一种或几种组成的物质，受热分解进生成mL气体，被水充分吸收后剩余气体，符合这一条件的几种可能组合是_、_、_、_。（有几种组合填几种，不必填满，亦可补充）（解析：NaNO3分解产生mLO2不能被水吸收，不可能是单一的NaNO3 Cu(NO3)2分解产生mL NO2和O2且体积比为4:1，能被水完全吸收，无气体剩余，不可能是单一的Cu(NO3)2 AgNO3分解产生mLNO2和O2，但其体积比为2:1，被水吸收后恰好剩余O2，可以是单一的AgNO3，若与组合，则按