氮族元素复习

2012届高中化学第二轮复习河南省太康县第一高级中学----乔纯杰【氮族元素递变规律】7N15P33As51Sb1、最外层都有5个电子，化合价主要有-3、+3和+52、气态氢化物的通式：RH33、最高价氧化物对应的水化物通式为HRO3或H3RO4原子结构单质物性化学性质核电荷数增大、电子层增多原子半径增大熔沸点先升高后降低单质密度增大单质氧化性减弱最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的稳定性减弱83Bi一、氮气1、氮的原子结构N+725N2的电子式N2的结构式2、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，故只能用排水法收集N2。在空气中约占总体积的78%。NNN≡N3、化学性质常温下，氮气的化学性质很不活泼，可代替稀有气体做保护气。（1）与氢气的反应催化剂高温高压N2+3H22NH3（2）与金属反应点燃3Mg+N2Mg3N2点燃6Na+N22Na3N（3）与氧气反应N2+O22NO放电4．氮的固定【定义】：将空气中游离态的氮转变为化合态的氮的过程叫做氮的固定。(1)人工固氮：N2+O2=2NON2+3H22NH3(2)生物固氮：5．氮的存在氮元素主要以游离态存在于空气中，以化合态形式存在于无机物中及有机物中N2化合态氮根瘤菌二、氮的氧化物1、一氧化氮是一种无色的有毒的难溶于水的气体；极易与氧气反应生成二氧化氮。2、二氧化氮是一种红棕色、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。与N2O4（无色）可相互转化。【NO与NO2的性质比较】NONO2物性毒性水O2O2、H2ONaOH制备无色，刺激性气味红棕色，刺激性气味有毒（机理同CO）有毒3NO2+H2O=2HNO3+NO2NO+O2=2NO24NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO3NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2O3Cu+8HNO3（稀）=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OCu+4HNO3（浓）=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O【二氧化氮和溴蒸气的鉴别】1.NO2和溴蒸气在性质上的相似之处：A．均有氧化性B．溶于水后溶液呈酸性C．能与碱溶液反应2.NO2和溴蒸气在性质上的差异之处：B．通入AgNO3溶液，有淡黄色沉淀生成的为溴蒸气C．通入CCl4有机溶剂中，溶于CCl4而且CCl4溶液呈橙红色的为Br2(气)D．将盛有溴蒸气和NO2气体试管放入冷水中冷却，气体颜色变浅的为NO2A．通入水中，NO2溶于水发生反应后溶液无色而溴蒸气溶于水溶液呈橙色【氮氧化物溶于水的有关计算】（1）NO2溶于水：3NO2+H2O=2HNO3+NO（2）NO2、O2的混合气体溶于水：4NO2+O2+2H2O=4HNO3（3）NO、O2的混合气体溶于水：4NO+3O2+2H2O=4HNO3（4）NO2、NO、O2的混合气体全溶于水：n(N)：n(O)=2：51.氨分子的结构三、氨氨气是无色、有剌激性气味的气体，比空气轻，极易溶于水和易液化。2.氨气的物理性质NH3HClSO2H2SCl2CO2700500402.621【常见气体的溶解性】3、氨气的化学性质：（1）与水反应：（2）与酸反应：（3）与氧气反应：4NH3+5O2===4NO+6H2OPt高温NH3+HCl=NH4Cl4NH3+3O2(纯氧)===2N2+6H2O点燃NH3+H2ONH3·H2ONH4++OH-（5）与CO2反应：2NH3+CO2CO(NH2)2+H2O一定温度一定压强CO(NH2)2+2H2O(NH4)2CO3微生物NH3+CO2+H2O==NH4HCO3NH3+CO2+H2O+NaCl==NH4Cl+NaHCO3↓（4）与氯气反应：2NH3+3Cl2=N2+6HClNH3+HCl=NH4Cl8NH3+3Cl2=N2+6NH4Cl物质分类构成微粒主要性质存在条件液氨纯净物NH3不具有碱性常温常压下不存在氨水混合物NH3H2ONH3·H2ONH4+OH-H+具有弱碱性常温常压下可存在【液氨与氨水比较】（2）蘸有浓盐酸（浓硝酸）的玻璃棒接近试管口（产生白烟）氯化铵晶体、熟石灰固体3.装置：固+固，加热型4.干燥:向下排空气法6.验满：【实验室制氨气】5.收集：用碱石灰（CaO与NaOH固体混合物）（1）用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）2.原理：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O1.药品：图21.图1棉花团的作用：防止与空气形成对流，提高集气速度和纯度。2.实验室中还可以用哪些方法制氨气?①加热浓氨水法②浓氨水加碱石灰法碱石灰吸水、溶解时放热,增大OH-浓度平衡逆移（图2）.图1都是易溶于水的晶体，受热易分解，与强碱反应放出氨气。铵盐是农业上常用的化肥。四、铵盐1、结构：具有离子键、共价键及配位键，属离子晶体。2、物理性质：3、化学性质：（1）水解反应NH4++H2O==NH3·H2O+H+（2）与碱反应（3）受热分解NH4++OH—==H2O+NH3↑△(NH4)2CO3==2NH3↑+CO2↑+H2O△五、硝酸1、物理性质(1)纯硝酸：无色易挥发有刺激性气味的液体，能与水以任意比例混合。密度为1.50g/cm3，沸点为83℃。(2)市售浓硝酸：质量分数为69%，无色液体，因溶有NO2而显黄色，密度为1.42g/cm3，物质的量浓度为16mol/L。(3)发烟硝酸：质量分数≥98%的硝酸。(4)红色发烟硝酸：溶有NO2的纯硝酸形成，极强氧化性。1、不稳定性4HNO3===2H2O+4NO2↑+O2↑热光硝酸的浓度越大，越容易分解2、化学性质2、强氧化性（1）与还原性物质反应：如金属单质、非金属单质Fe2+、I-、S2-、SO2等。（2）浓硝酸被还原成NO2，稀硝酸被还原成NO。（3）浓硝酸的氧化性比稀硝酸氧化性强。（4）硝酸一般能将还原剂氧化到最高价态。B.常温时，Fe、Al遇浓硝酸时发生钝化现象。①与金属反应A.在金属活动顺序表中位于H之前的金属与硝酸反应一般不产生氢气。C.不活泼金属（除Pt、Au）能在硝酸中溶解。Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2OD.浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比1：3）叫王水，能溶解Pt、Au等极不活泼金属。②浓硝酸与非金属的反应（C、S等）③与一些还原性离子的反应3Fe2++4H++NO3-==3Fe3++NO↑+2H2OC+4HNO3(浓)==CO2↑+4NO2↑+2H2O△S+6HNO3(浓)==H2SO4+6NO2↑+2H2O△④与某些有机物的反应（苯等）3、硝酸的实验室制法【原理】：NaNO3+H2SO4===HNO3↑+NaHSO4微热【装置】：曲颈瓶（曲颈甑）【注意事项】：①HNO3能腐蚀橡胶、乳胶管，故不能使用它们。②HNO3受热易分解，故只能微热。六、硝酸盐1、物理性质：易溶于水的无色晶体。2、化学性质：不稳定，受热易分解，故高温时是强氧化剂；在酸性溶液中氧化性较强。3、分解规律：KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)Cu亚硝酸盐+O2金属氧化物+4NO2+O2HgAgPtAu单质+2NO2+O2一、磷的分子结构：白磷和红磷二、磷的存在和物理性质：主要以Ca3(PO4)2存在于磷矿石中。原因：①磷在空气中易被氧化②磷单质比N2活泼。【白磷、红磷的结构和性质比较】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)两种磷在物理性质上有很大的差异，但在化学性质基本相同。三、磷的化学性质P+O2P2O3P2O5H3PO3冷水热水HPO3H3PO4Cl2PCl3PCl5（液体）（固体）白色烟雾（剧毒）（无毒）（二元酸）浓HNO3H3PO4+NO2↑+H2O1、五氧化二磷（P2O5）白色固体，有强烈的吸水性、脱水性，作干燥剂。P2O5+H2O（冷水）=2HPO3（剧毒）P2O5+3H2O（热水）=2H3PO4（无毒）2、磷酸（H3PO4）①是一种三元中强酸（电离不完全）②高沸点非氧化性酸（制HIHBrH2S还原挥发性酸）③磷酸比硝酸稳定,不易分解。【工业制法】：Ca3(PO4)2+3H2SO4==2H3PO4+3CaSO4↓△四、磷的化合物（1）种类：一种正盐，两种酸式盐（三种）（2）转化关系：H3PO4H2PO4－HPO42－PO43－+OH－+OH－+OH－+H++H++H+（3）三种盐的溶解规律:①除K+、Na+、NH4+外的正盐和一氢盐均不溶于水。②所有的二氢盐均易溶于水。（4）常见的磷肥：①普钙(过磷酸钙)②重钙(重过磷酸钙)Ca3(PO4)2+2H2SO4＝Ca(H2PO4)2+2CaSO4(普钙)Ca3(PO4)2+2H3PO4＝3Ca(H2PO4)2(重钙)3、磷酸盐【链接高考】1.(2011福建)（1）磷酸钙与焦炭、石英砂混合，在电炉中加热到1500℃生成白磷，反应为：2Ca3(PO4)2＋6SiO2===6CaSiO3＋P4O10,10C＋P4O10===P4＋10CO。每生成1molP4时，就有________mol电子发生转移。（2）铈(Ce)是地壳中含量最高的稀土元素。在加热条件下CeCl3易发生水解，无水CeCl3可用加热CeCl3·6H2O和NH4Cl固体混合物的方法来制备。其中NH4Cl的作用是_____________。【答案】：（1）20（2）分解生成HCl,抑制CeCl3水解。【链接高考】2．（2011上海）（1）联氨用亚硝酸氧化生成氮的另一种氢化物，该氢化物的相对分子质量为43.0，其中氮原子的质量分数为0.977，计算确定该氢化物的分子式。该氢化物受撞击则完全分解为氮气和氢气。4.30g该氢化物受撞击后产生的气体在标准状况下的体积为L。（2）氨和二氧化碳反应可生成尿素CO(NH2)2。尿素在一定条件下会失去氨而缩合，如两分子尿素失去一分子氨形成二聚物：已知常压下120molCO(NH2)2在熔融状态发生缩合反应，失去80molNH3，生成二聚物(C2H5N3O2)和三聚物。测得缩合产物中二聚物的物质的量分数为0.60，推算缩合产物中各缩合物的物质的量之比。CONH2H2NCONH2H2N+CONHH2NCONH2+NH3【答案】：（1）HN3,4.48（2）3：1：1谢谢！【设计说明】为2012届高三学生第二轮复习提供学习思路和方法，紧密联系高考，讲练结合，总结规律，提升能力。在使用过程中，本课件也需要取舍。根据学生的水平更换练习内容。