高中化学《氮和磷》思维规律探究学法指导

高中化学高中化学氮和磷氮和磷思维规律探究思维规律探究 典例解析 1. 上世纪 80 年代后期人们逐渐认识到，NO 在人体内起着多方面的重要生理作用。下列 关于 NO 的说法不正确的是（ ） A. NO 分子中有极性共价键 B. NO 是造成光化学烟雾的因素之一 C. NO 是汽车尾气的主要成分之一 D. NO 分子所含电子总数为偶数 解析：本题主要考查 NO 的结构和性质。由于 NO 是由不同种元素组成的双原子分子， 共用电子对偏向于吸引电子能力强的氧原子一方，故 NO 分子中的共价键肯定是极性键； 由原子结构知 N 原子和 O 原子核外分别有 7 个电子和 8 个电子，所以 NO 分子内共有 15 个电子，为奇数。故 A 正确，D 错误。阅读课本中相关内容知 B、C 正确。 答案：D 评析：有关 NO、NO2、SO2的题目是近几年高考及其它各类考试出题的热点，因为当 今世界，整个人类面临的共同敌人就是“环境污染”。故希望同学们平时注意一下这方面 的一些知识，已备急时所需。 2. 将 12mLNO2和 O2的混合气体通入足量的水中，充分反应后，剩余 2mL 气体（气体 均在相同状态下测定），计算原混合气体中 NO2和 O2各多少毫升。 解析：32 223 NOH OHNONO 22 22 NOONO 将2+，消去 NO，得下列综合方程式： 424 223 NOOH OHNO 可见剩余的 2mL 气体有两种可能：一种是 O2过量剩余，另一种可能是因 NO2过量生 成 NO，因此应就“剩余气体是什么”展开讨论。 讨论：若 O2过量，则剩余 2mL 气体为 O2，设 12mL 气体中含 NO2的体积为 x。 关系式：424 2223 NOOH OHNO x x 4 则x x mLmL 4 122 得xmL 8 V OmLmLmL() 2 1284 若 NO2过量，NO2与 H2O 继续反应变成 NO，则剩余 2mL 气体为 NO 气体。 32 62 223 NOH OHNONO mLmL 即按 4：1 恰好反应的混合气体为，其中含为1266mLmLmLO2 。 1 5 612mLmL. 则原混合气体中含：。NO21212108mLmLmL. 答案：见解析 评析：有关的反应试题，是本节也是本章重点NOOH ONOOH O 22222 、与以及、与 考查内容。要解决好这两个问题，一是要牢记两个“计算式”： （1）424 2223 NOOH OHNO （2）4324 223 NOOH OHNO 二是注意在运用（1）时，当 NO2过量时，需联合运用方程式 ，方可正确解题。32 223 NOH OHNONO 3. 雷鸣电闪是人们司空见惯的自然现象，地球上每年平均发生 31560 余次闪电。 （1）每当雷电交加之际，空气中可能发生如下反应： _。 _。 _。 _。 （2）由此说明闪电对人类生活有何益处： _。 解析：（1）NONO 22 2 放电 22 22 NOONO 32 223 NOH OHNONO 32 23 OO 放电 （2）闪电可把空气中的氮（N2）转化为氮肥（固氮反应），落到地面上后可发生反 应： ，形成硝酸盐，有利于农作物生长。2 333 222 HNOCaCOCa NOCOH O () 答案：见解析 评析：空气中的 N2和 O2在通常情况下并不反应，但在一定条件下（如闪电）可反应 生成 NO，经过一系列的变化可转化为硝酸盐，促进植物生长。 典例 4. 磷是存在于自然界和生物体内的重要元素，回答下列与磷及其化合物有关的问 题。 （1）磷在自然界里主要以_形式存在于矿石中。磷的单质有多 种同素异形体，其中最常见的是有毒的_，无毒的 _。 （2）磷在不充足的氯气中燃烧的化学方程式为_。而在过量的氯气中 燃烧的化学方程式则是：_。 （3）磷（相对原子质量 31）在空气中燃烧生成的氧化物通常可用作强干燥剂。制备 100g 这种干燥剂所消耗的空气的体积约为_L（在标准状况下）。 解析：若空气中 O2含量按 21%计算，制备 100g 这种干燥剂所消耗的体积约为 188L； 若空气中 O2含量按约 1/5 计算，制备 100g 这种干燥剂所消耗的空气的体积约为 197L。 答案：（1）磷酸盐，白磷，红磷； （2）232252 2325 PClPClPClPCl 点燃 ， 点燃 （3）188 或 197（空气中 O2含量按约 1/5 计算）。 评析：磷的知识在课本上体现的不多，这样会给老师和同学们一个错觉，即此考点不 重要，可以略讲少练，甚至不讲不练。我认为这种想法是要不得的，首先从知识的完善来 说，氮族元素中，磷元素的重要性不次于氮元素，因为它与我们的生活与环境息息相关， 其次是它的有关知识的难度与深度，从某一角度说，比氮元素更难把握。其三是撰写课本 的人与出高考题目的人想法并非一致，难免在出题时出现偏颇。故希望在学习磷元素有关 知识时，要稍加拓展与加深。 对应训练 1. 只含有一种元素的物质（ ） A. 可能是纯净物也可能是混合物 B. 可能是单质也可能是化合物 C. 一定是纯净物 D. 一定是一种单质 2. 常温下将盛有 NO 和 NO2各 10mL 的混合气体的大试管倒立于水中，当向其中缓缓通 入 O2一段时间后，试管内残留 2mL 气体，则通入 O2的体积可能是多少？ 3. 用仪器 A、B 和胶管组成装置收集 NO 气体（仪器 A 已经气密性检查，除水外不 能选用其他试剂）。 正确的操作步骤是_。 4. 已知脊椎动物的骨骼中含有磷，以下是测定动物骨灰中磷元素含量的实验方法。称取 某动物骨灰样品 0.103g，用硝酸处理，使磷转化为磷酸根；再加上某试剂，使磷酸根又转 化为沉淀；沉淀经灼烧后得到组成为，的固体（其相对分子质量以P Mo O 22477 计）0.504g。试由上述数据计算该骨灰样品中磷的质量分数（磷的相对原子质量360103. 以 31.0 计）。 解析 1. 解析：此题主要是考查同素异形体的知识，同一元素可形成不同性质的多种单质。如 O2与 O3，故 C、D 错；另外同一种元素不可能形成化合物，化合物至少由两种元素组成， 故 B 错。不能把握题干中的“只有一种元素”是失误的主要原因。 答案：A 2. 解析：424 2223 NOOH OHNO 4324 223 NOOH OHNO 将+，得下列综合方程式： NONOOH OHNO 2223 2 可知当时，混合气体全部与水反应，无气体V NOV NOV O()()()： ： 22 111 剩余。现残留 2mL 气体，可能是 NO，也可能是 O2，应分别计算。 讨论：（1）若残留的 2mL 气体是 NO，则转化为 HNO3的 NO 为 10mL-2mL=8mL， 则： 424 41 1025 25 4324 43 86 2223 232 223 NOOH OHNO mLmL NOHNOOmL NOOH OHNO mLmL . .转化为耗 共耗V OmLmLmL(). 2 25685 （2）若残留的 2mL 气体是 O2，则 NONOOH OHNO mLmLmL 2223 2 111 101010 故通入 O2的总体积为：。10212mLmLmL 答案：通入 O2的体积可能是 8.5mL 或 12mL。 3. 解析：由于 NO 通常情况下易与空气中的 O2反应，所以只能用排水法收集。 答案：在 A 中加满水，盖紧瓶塞，用胶管连接 b 和 c 接口，向 a 导入 NO 气体，水通 过 b 和 c 排入 B 中。 4. 解析：初看本题，不知如何下手，题给条件太多。但若将所给信息稍加整理，不难看 出，出题人的意图是让读者一是运用原子守恒的方法来解决本题，二是考查有关物质的量 计算。 答案：n P Mo O g gmol mol() . . . 22477 31 4 0504 3610 1410 P 的质量分数 14102310 0103 100%843% 41 . . . molgmol g 强化训练 1. （1）白磷在氧气不足的情况下燃烧，产物分子保持原有的笼状结构，每两个磷原子 之间插入一个氧原子，其化学式为_。 （2）若氧气充足，上述每个磷原子还可以双键与氧原子结合，试画出后一种分子的立 体结构示意图。 2. 无机含氧酸的酸性表现在分子结构中羟基氢（羟基是氢氧原子团的名称）的活泼性上。 如是三元酸，它的结构中有三个与磷原子直接相连的羟基，其结构为：H PO 34 HOP OH O OH | | （1）焦磷酸是四元酸，它的分子结构式是_。H PO 427 （2）亚磷酸是二元酸，它的分子结构式是_。H PO 33 （3）次磷酸是一元酸，它的分子结构式是_。H PO 32 解析 1. 解析：白磷分子 P4为正四面体结构： 正面体有 6 条边，“每两个磷原子之间插入一个氧原子”，即每条 边上有一个氧原子，这时每个磷原子有三个共价键，各有一对未成键电子（孤对电子）， 每个磷原子再结合一个氧原子时，就是与这对孤对电子结合的，由此可画出其示意图，即 得（简写作），也就是磷酐，其基本形状似为正四面体。PO 410 PO 25 答案：（1）（一般简写作）；PO 46 PO 23 说明：解本题的基础是认识白磷分子的结构，查清六条边，在每条边上插入一个氧原 子是比较容易的。而关键是如何再在每个磷原子上再加一个氧原子，这要从每个磷原子还 有一对未成键电子来认识。 2. 解析：据题意，几元酸就有几个羟基：羟基是氢氧原子团的名称。也就是在无OH 机含氧酸中，只有羟基上的氢原子才能电离出来。如是二元酸，就是说有两个氢原H PO 33 子在羟基上，另一个氢原子只能连在中心原子（P 原子）上。 答案：（1）；HOP OH O