高三化学教学案 氮族元素 氮和磷

1、高三化学教学案课题第一章 氮族元素 第一节 氮和磷时间考纲解读：1了解氮族元素及其原子结构，理解其性质递变规律。2了解氮气的物理性质和分子结构。3掌握氮气的化学性质和主要用途。4掌握氮的氧化物的化学性质及有关计算。5了解氮的固定。6了解磷的同素异形体，及其化合物的主要化学性质。教学过程：基础知识梳理：一、氮族元素(N、P、As、Sb、Bi)1.原子结构、主要化合价：最外层都有5个电子，从N、P、As、Sb、Bi，电子层依次增加，原子半径依次增大；最低化合价为-3价，最高化合价为+5价。2.元素性质递变规律：失电子能力依次增强金属性渐强；得电子能力渐弱非金属性渐弱3.单质性质：递交完整，无明显共

2、性注意：（1）.氮族元素的相似性：最外电子层上均有5个电子，获得3个电子可以达到稳定结构，所以氮族元素能显-3价，最高价均为+5价。最高价氧化物的通式为R2O5，对应水化物通式为HRO3或H3RO4。气态氢化物通式为RH3。（2） 氮族元素的递变性：氮 磷 砷 锑 铋非金属逐渐减弱、金属性逐渐增强HNO3 H3PO4 H3AsO4 H3SbO4 H3BiO4酸性逐渐减弱、碱性逐渐弱增强 NH3 PH3 AsH3 稳定性减弱、还原性增强（3）氮族元素的一些特殊性：+5价氮的化合物（如硝酸等）有较强的氧化性，但+5价磷的化合物一般不显氧化性。氮元素有多种价态，有N2O、NO、N2O3、NO2、N2

3、O4、N2O5等6种氧化物，但磷主要显+3、+5两种价态。二、代表元素N、对氮及其化合物的相互转化可按下列关系网进行认识。（1）氮气分子结构：氮气是由氮原子组成的双原子分子。氮分子中2个氮原子共用3对电子,形成3个共价键。NN的键能很大（946kJ·mol-1），所以N2很稳定，通常情况下，性质很不活泼。 电子式： 结构式： NN （2）氮的存在游离态：大气中N2的体积比为78%、质量比为75%。化合态：无机物中（如硝酸钾等），有机物中（如蛋白质、核酸等）。（3）氮气的物理性质无色无味，难溶于水（1:0.02），比空气稍轻。常见气体在常温常压下的溶解度。难溶气体：N2（1:0.02）

4、；H2（1:0.02）； 微溶气体：O2（1:0.2）可溶气体：Cl2（1: 2）、H2S（1:2.6） 易溶气体：SO2（1:40）极易溶气体：HCl（1:500）问题思考：实验室制N2时应该用什么方法来收集？ 参考答案：排水法（4）氮气的化学性质：（A）与氢气反应 （B）跟镁反应：3Mg+N2Mg3N2（C）与氧气反应：N2+O22NO注意：a.从氧化还原反应角度分析上述三个反应，得出“氮气既能表现氧化性，也能表现还原性”的结论。 b.“雷雨发庄稼” 这句农谚的本质：一氧化氮是一种无色气体、二氧化氮显红棕色。通常条件下，一氧化氮易转化为二氧化氮。（5）氮气的用途A合成氨、制氮肥、制硝酸。B

5、用作保护气：焊接金属、充填灯泡、保存粮食和水果。（6）氮的固定将游离态的氮转变为氮的化合物的过程叫做氮的固定。途径：自然固氮（雷雨固氮、生物固氮）；人工固氮：合成氨。问题思考： 光化学烟雾及其造成的主要原因参考解答：NO2 在紫外线照射下，会发生一系列化学变化，产生一种有毒的烟雾光化学烟雾。空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要原因。 注意：NO和NO2是大气污染物；主要来自石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及硝酸工厂的废气等。问题思考： NO2、溴蒸气怎样鉴别？参考解答：将两种气体分别通入水中，得到无色溶液的是NO2（二氧化氮跟水反应 3NO2+H2O=2HNO3+NO），得到有色溶液的是溴蒸

6、气。注意：1.氮的氧化物中和有关酸中的非氢氧元素的化合价一样的就是对应酸的酸酐。HNO2 N2O3 HNO3 N2O52. NO2与水反应以及NO2 、 NO、O2跟反应的计算a二氧化氮跟水反应：3NO2+H2O=2HNO3+NOb二氧化氮、氧气同时跟水反应：4NO2+O2+H2O = 4HNO3c一氧化氮、氧气同时跟水反应：4NO+3O2+H2O = 4HNO3例如：二氧化氮跟氧气的混合气体溶于水时，可能有以下向三种情况：一氧化氮和氧气的混合气体通入水时，最终是：V/(NO):V(O2)=4:1, 恰好根据上反映3完全反应注意：a. 氮分子的结构、性质和具体反应之间的联系：b. 非金属元素及

7、其化合物间的转化关系：三、磷: 白磷和红磷是磷的同素异形体中最重要的两种。1磷的性质 (1)磷跟氧的化合反应 （磷在空气中燃烧）：4P+5O22P2O5（白烟现象）注意：五氧化二磷吸水 P2O5+3H2O H3PO4 (2)磷跟卤素化合（磷在氯气中燃烧）：2P+3Cl22PCl3（白雾现象）2PCl3+Cl22PCl5（白烟现象）2白磷、红磷性质差异的原因白磷和红磷的着火点不同，白磷的着火点比红磷低得多，当白磷受到轻微的摩擦或被加热到40时，就会燃烧；即使在常温下，白磷在空气中也会缓慢氧化，氧化时发出白光，在暗处可以清楚地看见。所以，白磷必须贮存在密闭容器里，少量时可保存在水里。白磷和红磷燃烧

8、，都生成唯一的产物白色的五氧化二磷。 3磷的存在和用途：在自然界中，没有游离态的磷存在，磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。是构成蛋白质的成分之一，是化工原料之一。磷的两种同素异形体白磷和红磷的比较白磷红磷分子结构P4正四面体型，分子晶体结构复杂，分子晶体颜色白色蜡状固体暗红色粉未密度（g·cm-3）1.822.34溶解性不溶于水，易溶于CS2不溶于水，也不溶于CS2毒性剧毒无毒着火点40，易自燃240，可燃还原性易被氧化，发磷光不易被氧化保存少量保存在水中贮存在密闭瓶中相互转化隔绝空气条件下，白磷加热到260可转化为红磷，红磷加热到416以上（升华）可得到白磷。磷（氮族）、硫（氧族）

9、、氯（卤族）的比较磷硫氯跟氢气化合难易程度很难跟H2直接化合硫蒸气在加热时才能跟H2直接化合Cl2和H2混合，在光照或点燃情况下迅速反应发生爆炸气态氢化物的稳定性PH3不稳定，易分解H2S较不稳定，加热可分解HCl很稳定，加热到1000时才开始分解最高价氧化物对应水化物的酸性H3PO4是中强酸H2SO4是强酸HClO4为最强的含氧酸结论从氮族到卤族，非金属性逐渐增强四、磷酸 是无色透明的晶体，常用的磷酸(8398)是一种无色粘稠的液体。磷酸是中强酸，跟碱反应可生成正盐、一氢盐、二氢盐等三类盐。五氧化二磷(磷酐)极易与水化合，有强烈的吸水性，所以是很强的干燥剂和脱水剂。溶于热水生成磷酸（无毒），

10、溶于冷水生成偏磷酸（有毒） 精讲：一、氮族元素(N、P、As、Sb、Bi)1.原子结构、主要化合价：2.元素性质递变规律：3.单质性质：4.化合物性质：5.氮气的用途6.氮的固定二、磷 三、磷酸 注意：详细内容见知识梳理课堂训练：1.最新研究表明：NO吸收治疗法可快速改善SARS重症患者的缺氧状况，缓解病情。病毒学研究同时证实，NO对SARS病毒有直接抑制作用。下列关于NO的叙述正确的是（ ）ANO是一种红棕色的气体 B常温常压下，NO不能与空气中氧气直接化合C含等质量的氧元素的NO和CO的物质的量相等DNO易溶于水，不能用排水法收集2.已知磷酸分子（）中的三个氢原子都可以跟重水分子（D2O）

11、中的D原子发生氢交换。又知次磷酸（H3PO2）也可以跟D2O进行氢交换，但次磷酸钠（NaH2PO2）却不能再跟D2O发生氢交换。由此可推断H3PO2的分子结构是 （ ）A B C D 3. 能证明氮元素比磷元素非金属性强的事实是 （ ） AHNO3比H3PO4酸性强 BN2是气态P是固态CNH3极易溶于水，PH3难溶于水 DNH3比PH3稳定4. 砷为第四周期VA族元素，根据砷元素在元素周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质是： （ ）A砷在通常状况下是固体 BAs2O5对应水化物的酸性比H3PO4弱C可以有-3、+3、+5等多种化合价 D砷的还原性比磷弱5.同温同压下，在3支相同体积的试管中

12、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（ ）AV1V2V3 BV1V3V2 CV2V3V1 DV3V1V26.将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够时间后，试管内气体体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中氮气和二氧化氮的体积比是。7.将容积为50mL的量筒内充满NO2和O2的混合气体，倒置量筒在盛满水的水槽里，足够时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。则混合气体中NO2和O2体积比可能是。拓展提高：1氮的固定是指 ( )A植物从土壤中吸收含

13、氮养料 B豆科植物根瘤菌将含氮化合物转变为植物蛋白质C将氨转变为硝酸及其他氮的化合物 D将空气中的氮气转变为含氮化合物2下列事实或名词与环境污染无关的是 ( )A温室效应 B酸雨 C光化学烟雾 D潮汐3室温时在容积为m mL的试管中充满NO2气体，然后倒置于水中到管内水面不再上升时为止，再通 n mL O2，则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为a mL。则m、n的关系为 ( ) Am= 4n + 3a Bm = 4n 4a Cm：n = 4：1 Dm ：n = 4：34下列关于白磷和红磷性质的叙述中不正确的是 ( )A. 在空气中燃烧都生成P2O5 B. 白磷有毒，红磷无毒C. 都不

14、溶于水，但都能溶于CS2 D. 白磷和红磷互为同素异形体5以下气体与人体血液和血红蛋白作用而弓I起中毒的是 ( ) ANO BCO CNH3 DCl26A、B、C为短周期元素，这些元素原子的最外层电子数分别是1、5、6，则由这三种元素组成的化合物的化学式不可能是 ( ) AABC3 BA3BC4 CABC2 DA2BC27075molL的NaOH溶液200mL和05moLL 的H3PO4溶液200mL混合，生成盐的物质的量浓度接近 ( ) ANaH2PO4和Na2HPO4溶液的浓度均为02molL BNaHPO4和NaH2PO4溶液浓度均为0125moLL C 015moLL的Na2HPO4和

15、010moLL的NaH2PO4 D01 molL的Na2HPO4和01molL的Na3PO48已知在酸性溶液中，下列物质氧化KI时，自身发生如下变化Fe3+ Fe2+；MnO4Mn2+；Cl2 2Cl；HNO3 NO。如果分别用等物质的量的这些物质氧化足量的KI，得到I2最多的是 ( )AFe3+ BMnO4 CCl2 DHNO39碱石灰和五氧化二磷均能干燥的一组气体是 ( )AN2、O2、NH3 BCO、NO、H2 C H2、NO、NH3 DNO、Cl2、N2 10把xmolCO2通过足量的Na2O2后再与ymLNO混合。x与y之和为30mL。设充分反应后气体的体积缩小为15mL，则x:y为

16、 1:1 2:1 5:4 7:5 ( ) A只有 B只有 C只有 D11. 将VLCO2和NO的混合气体通过足量Na2O2固体，充分反应后，气体体积变为V/2 L（均在标准状况下测定），再混合气体中CO2与NO的体积比不可能是 ( ) A11 B21 C23 D3212. 某主族元素R与氧元素结合，有六种氧化物：R2O、RO、R2O3、RO2、R2O4、R2O5则R在元素周期表中的主族序数为 （ ）AA     BA   CA   DA13.下列气体中，不会造成空气污染的是 （ ）A、N2 B、NO C、NO2 D、CO14

17、. 一氧化氮是大气污染物之一。目前，有一种治理方法是在400左右，有催化剂存在的情况下，用氨把一氧化氮还原为氮气和水。请写出该反应的化学方程式 。15A、B、C、D是四种常见非金属(短周期)单质，这些单质相对分子质量中，B最小，C次之，且室温下，A为固体，B、C、D为气体。(1)写出下列物质的化学式：A ；B ；C ；D ；X 。加热(2)写出Y+甲 乙+丙 的化学方程式 。16为了证明NO可以与O2和H2O共同反应生成HNO3，某学生设计了以下装置按如下实验步骤进行实验检查装置气密性。在中间四通直管中装入一定的水，并向左右两侧试管及分液漏斗中加入图示试剂。将铜丝插入稀硝酸，开始反应，一段时间

18、后再铜丝从溶液中抽出。打开分液漏斗活塞，在试管中加入少量水，再立刻关闭。滴入几滴石蕊试液。请你参与帮助解答以下问题（1）步骤中，如何检查该装置的气密性？ （2）步骤中，当铜丝插入稀硝酸时，观察到的主要现象有： 。（3）步骤中，中间四通直管中，水面是否变化 （填：上升、下降、不变），写出此时变化的反应方程式： 。（4）加入石蕊试液的作用是：。17某一种气态氮的氧化物250mL(标准状况)，质量为0.33g，其组成里含氧53.3%，求它的化学式 18李洋同学通过滴定法对某洗衣粉中Na5P3O10（相对分子质量为368）的含量进行测定。首先称取5.1g样品溶于一定量的硝酸中，加热使其充分酸解：Na5

19、P3O105HNO32H2O5NaNO33H3PO4；再调节溶液的pH使磷酸全部以磷酸二氢根离子形式存在；最后用0.5mol/L NaOH溶液滴定至磷酸二氢根离子全部转变成磷酸一氢根离子，消耗NaOH溶液体积16.80mL。（1）大量使用该类洗衣粉，可能造成的环境问题是 。 2）计算该洗衣粉中Na5P3O10的质量分数。课堂训练参考答案：1.参考解题分析：这是一道“新材料基础题”试题，NO中治疗SARS上的应用是最新技术成果，且密切联系社会热点。本题考查的是NO的性质。NO是一种无色难溶于水的气体，可以用排水法收集。常温常压下，NO容易与氧气直接化合生成NO2。参考答案： C2.参考解题分析：

20、题中所给磷酸分子的结构式是给的一个信息：含氧酸中只有与O原子直接结合的H原子才可能电离出H+，即题中所说的与D2O中的D原子发生氢交换。把信息迁移到H3PO2中，由于NaH2PO2不能与D2O进行氢交换，所以H3PO2只是一元酸，因而其结构式中只有一个OH，再应用O原子只能有两个共价键的基础知识，就不难推出正确选项为B。参考答案： B3.参考解题分析：比较元素的非金属性主要考虑以下几点A据元素周期律，在周期表中，同周期左至右金属性逐渐减弱非金属性逐渐增强，同主族由上至下，非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。B非金属与氢气的化合能力越强，形成的气态氢化物越稳定，此非金属性越强。C最高价氧化物的水化

21、物酸性越强，此元素的非金属性越强 参考答案： AD4.参考解题分析：根据同一主族元素性质的相似，可类推测C正确。根据同一主族元素的递变规律可类推测A、B正确。 参考答案： D5.参考解题分析：NO不与水反应，设原有NO、NO2各3体积则由反应3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO知3体积的NO2与H2O反应后，变为1体积NO，此时剩余NO的总体积与原来气体的体积比为46；由反应4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3可知等体积的NO2和O2混合溶于水时O2过量，若二者皆为4体积则剩余3体积O2，与原来总体积的比为38；N2不与水反应，NH3与H2O完全反应，气体剩余体积为原来一

22、半。显然有V1V2V3 参考答案： A6.参考解题分析：氮气跟水不反应，所以可根据“3NO2+H2O=2HNO3+NO”用体积差法进行计算。参考答案： 1:3。7.参考解题分析：（二氧化氮、氧气混合气体例置于水中，最后残留气体可能有二种情况，一是氧气，二是一氧化氮。所以应先假设，再立式计算。）（1）若剩余的5mL气体是O2，则共有45mLNO2、O2混合气体跟水反应，根据4NO2+O2+H2O = 4HNO3可得出：V（NO2）=×45mL=36mL V（O2）=×45mL+5mL=14mL所以，原混合气体中NO2和O2体积比为18:7。（2）若剩余的5mL气体是NO，则NO2、O2混合气体跟水反应时是NO2过量，过量的NO2再跟水反应。根据反应“3NO2+H2O=2HNO3+NO”可得出，共有15mL