氮族元素（第一轮复习教案）

§8－1氮族元素高考目标要求认识氮族元素的原子结构、性质的变化规律及在周期表中的位置掌握氮的单质及其氧化物的性质了解磷的单质的重要性质，初步认识磷酸一、氮族元素原子结构特点及在周期表中的位置1、元素名称、符号7N（氮）15P（磷）33As（砷）51Sb（锑）83Bi（铋）2、原子结构示意简图3、在周期表中的位置【二三四五六周期】ⅤA族4、结构的异同点及递变性相同点：元素原子最外层电子数相同，都是5个电子不同点核电荷数不同（增多）；电子层数不同（增加）；及递变性：原子半径不同（增大）。易得电子，化学性质较活泼相似性化合价－3、＋3、＋5；（N有－3、－1、0、＋1、＋2、＋3、＋4、＋5价）氢化物为RH35、氮族元素化学性质氧化物R2O3的相似性和递变性R2O5H2OHRO3或H3RO4金属性增强RH3形成渐难、稳定性减弱递变性非金属性减弱HRO3、H3RO4酸性减弱二、氮族元素单质的物理性质及递变性N2PAsSbBi颜色无色白色/黄色/暗红灰色银白色银白/微显红色状态气体固体固体固体固体熔点－209.9℃44.1℃817℃630.7℃271.3沸点－195.8℃280℃613℃1750℃1560（分子晶体熔沸点逐渐升高）（金属晶体熔沸点逐渐降低）密度1.25g/L2.34g/cm35.727g/cm36.684g/cm39.80g/cm3逐渐增大三、氮气及氮的氧化物1、氮气的物理性质⑴通常状况下为无色、无味无毒的气体；⑵密度1.25g/L（标况）比空气略小；⑶溶解性——难溶于水；⑷熔点－209.9℃，沸点－195.82、氮分子的结构：电子式结构式NN键能946KJ/mol键能大，破坏氮氮叁键需要较大的能量，因此，氮气（氮分子）的化学性质不活泼。氮氮叁键破坏变成氮原子，氮原子半径小，得电子能力强，因而氮原子（）的化学性质活泼。3、氮气的化学性质高温、高压、放电等条件下，氮气能与氢气、氧气、金属镁等物质反应放电⑴氮气与氢气的反应N2＋3H22NH3（反应放热用于工业合成氨）放电⑵氮气与氧气的反应N2＋O22NO⑶氮气与金属镁的反应3Mg＋N2Mg3N24、氮气N2的实验室制备⑴原理加热饱和NH4NO2溶液，分解生成N2NH4NO22H2O＋N2↑NH4Cl(aq)＋NaNO2(aq)NaCl＋2H2O＋N2↑⑵气体发生装置：液体与液体反应加热制气装置（液＋液气体）⑶收集装置：排水集气法5、氮（元素）的存在游离态的氮（N2）——占空气体积的78％，占空气质量的75%。化合态的氮广泛存在：无机物——硝酸盐、铵盐；有机物——蛋白质、核酸等。6、氮气的用途放电⑴合成氨、制硝酸的原料⑵用作保护气⑶制作医药、炸药、染料的原料。放电7、氮的固定游离态的氮（N2）转化为化合态的氮（含氮化合物的过程）自然雷雨放电（闪电）——N2＋O227、氮的固定游离态的氮（N2）转化为化合态的氮（含氮化合物的过程）放电固氮生物固氮——豆科作物、蓝藻等的固氮放电人工模拟高压放电N2＋O22NO人工自然固氮模拟生物固氮固氮合成氨工业N2＋3H22NH38、氮（元素）的循环9、氮的氧化物降温、加压加热、减压氮元素有＋1、＋2、＋3、＋4、＋5五种正价态，对应六种氧化物分别是N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5都是空气污染物，其中N2O3是HNO2的酸酐，N2O5是HNO3的酸酐。NO、NO2等氮的氧化物是造成光化学烟雾污染空气降温、加压加热、减压2NO2（红棕色）N2O4（无色）（非氧化还原反应）重要的氮的氧化物NO和NO2、（N2O俗名笑气，能使人无故发笑，有麻醉作用）⑴一氧化氮NO无色气体，难溶于水，能与血红蛋白结合使人中毒，极易与氧气O2反应生成红棕色的二氧化氮（NO2）2NO＋O22NO2实验室制备：3Cu＋8HNO3（稀）3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O气体发生装置固液加热制气装置（固＋液气体）气体收集：排水集气法。⑵二氧化氮NO2红棕色、有刺激性气味、气体，有毒，易溶于水并与水反应，NO2既有氧化性，又有还原性。3NO2＋H2O2HNO3＋NO（歧化反应工业制硝酸）NO2＋SO2SO3＋NO实验室制备：Cu＋4HNO3（浓）Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O气体发生装置：固液不加热制气装置（固＋液气体）气体收集：向上排空气集气法。⑶有关NO、NO2、O2溶于水的计算（非一步完成）2NO＋O22NO2……①3NO2＋H2O2HNO3＋NO……②①×3＋②×2得：4NO＋3O2＋2H2O4HNO3…………③①＋②×2得：4NO2＋O2＋2H2O4HNO3…………④若气体有剩余，则剩余的气体只可能是NO或只可能是O2，计算时一般用②、③、④三个关系式进行计算。（Ⅰ）NO2和O2混合气体溶于水的计算先由4NO2＋O2＋2H2O4HNO3…………④进行计算，当体积比＜4∶1O2过量，剩余的气体为O2V(NO2)∶V(O2)＝4∶1恰好完全反应，无气体剩余＞4∶1NO2过量，剩余的气体为NO由②式计算剩余的NO气体的体积3NO2＋H2O2HNO3＋NO……②（Ⅱ）NO和O2同时通入水中的计算先由4NO＋3O2＋2H2O4HNO3…………③进行计算，当体积比＜4∶3O2过量，剩余的气体为O2V(NO)∶V(O2)＝4∶3恰好完全反应，无气体剩余＞4∶3NO过量，剩余的气体为NO（Ⅲ）NO、NO2、O2三种气体通入水中的计算分两种情况讨论计算：若剩余O2，按③、④两式计算，若剩余NO，先按③、④两式计算，再按②式计算。⑷NO、NO2的混合气体溶于NaOH溶液的计算2NO2＋2NaOHNaNO3＋NaNO2＋H2ONO2＋NO＋2NaOH2NaNO2＋H2O若V(NO2)∶V(NO)＞1∶1生成物为NaNO2和NaNO3，无气体剩余。若V(NO2)∶V(NO)＝1∶1生成物为NaNO2，无气体剩余。若V(NO2)∶V(NO)＜1∶1生成物为NaNO2，剩余气体NO（不溶于水，不溶于碱）。5、NO2和Br2蒸汽的区别（均为红棕色气体）①通入AgNO3溶液中，有淡黄色沉淀生成的红棕色气体是Br2蒸汽，无者为NO2；②密闭容器中加水振荡，气体变为无色，水溶液也无色的是NO2，水溶液有色的是Br2四、磷、磷酸及磷酸盐1、磷的单质与磷的同素异性体白磷白色蜡状固体，在空气中发黄，又叫黄磷，有剧毒；难溶于水，易溶于二硫化碳CS2，保存在水中。红磷棕红色固体，不溶于水；在空气中稳定，但易潮解，密封保存。2、磷的结构白磷（P4）红磷结构复杂正四面体键角60°（一般认为）隔绝空气，加热416隔绝空气，加热416℃加热260红磷白磷（化学变化）磷的化学性质磷与氧气的反应（白磷在空气中缓慢氧化，引起自燃）浓厚的白烟4P＋5O22P2O5（实为P4O10）浓厚的白烟4P＋3O22P2O3（实为P4O6）P4O10（含四个P－O正四面体）P4O6⑵磷与氯气的反应浓厚的白色烟雾2P＋5Cl22PCl5（固体）浓厚的白色烟雾2P＋3Cl22PCl3（液体）（PCl3用于制农药）PCl3＋Cl2PCl5冷水⑶P2O5、PCl3、PCl5冷水热水P2O5＋H2O2HPO3热水P2O5＋3H2O2H3PO4(磷酸、中强三元酸、无毒)PCl5＋4H2OH3PO4＋5HClPCl3＋3H2OH3PO3（亚磷酸）＋3HCl磷的用途：白磷制高纯度的磷酸、燃烧弹，红磷制农药、安全火柴、烟幕弹。6、磷酸H3PO4OO（1）、结构HO－P－OH或HO－P－OHOHOH（2）、物理性质通常状况，纯净的磷酸是无色透明的晶体，熔点42.35℃，具有强吸水性，易溶于水，高沸点、难挥发，无毒；常见的浓磷酸是一种糖浆状粘稠的溶液，约含H3PO498％。（3）、磷酸的化学性质中强三元酸，具有酸的化学通性H3PO4H＋＋H2PO4－H2PO4－H＋＋HPO42－HPO42－H＋＋PO43－热水（4）、磷酸H3PO4的制备热水冷水高纯磷酸的制备：P2O5＋3H2O2H3PO4冷水热水P2O5＋H2O2HPO3热水HPO3＋H2OH3PO4常用的磷酸的制备：Ca3(PO4)2＋3H2SO43CaSO4＋2H3PO4（5）、磷酸H3PO4的用途：制磷肥，作干燥剂，制HBr、HI等。（6）、多聚磷酸结构简式