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第四节氮及其化合物最新考纲1．了解氮元素单质及其重要化合物的制备方法，掌握其主要性质及其应用。2．了解氮元素单质及其重要化合物对环境的影响。3．掌握氨气的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。了解“绿色化学”的重要性。4．了解化学与生活、材料、能源、环境、生命、信息技术等的关系。考点一氮及其氧化物磷及其化合物/知识·再认再现(一)氮1．氮气的结构与性质(1)氮元素的存在与氮的固定理清概念基础需抓牢(2)N2的物理性质无色、无味气体，密度比空气略___，___溶于水。(3)N2的化学性质与氧气反应N2＋O2=========放电或高温2NO与氢气反应______________________与镁反应____________________N2＋3H2高温、高压催化剂2NH33Mg＋N2=====点燃Mg3N2小难2．氮的氧化物(1)氮有多种价态的氧化物氧化物的化学式N2ONON2O3NO2、N2O4N2O5氮元素的价态＋1＋2＋3＋4＋5N2O俗称笑气，有麻醉作用；N2O3是亚硝酸的酸酐；N2O5为硝酸的酸酐。(2)NO与NO2性质的比较NONO2氮的价态＋2价＋4价物理性质无色、不溶于水的气体_____色、有刺激性气味的气体，易液化，___溶于水化学性质O2_____________________不反应H2O不反应________________H2O、O2_______________________________________红棕易2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===2HNO3＋NO4NO＋2H2O＋3O2===4HNO34NO2＋2H2O＋O2===4HNO3NONO2化学性质氧化性有氧化性，但通常情况下表现出还原性强氧化性，在溶液中能氧化S2－、I－、Fe2＋等离子对环境的影响有毒，大气污染物之一有毒，大气污染物之一制法试剂Cu和稀HNO3Cu和浓HNO3收集通常用排水法收集通常用向上排空气法收集[注意]①氮的氧化物都有毒，其中NO2与N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4，因此实验测得NO2的平均相对分子质量总大于46。②验证某无色气体为NO的方法是向无色气体中通入O2(或空气)，无色气体变为红棕色。③NO与血红蛋白结合使人中毒。3．氮氧化物与O2、H2O反应的计算(1)关系式法①NO和O2通入水中由2NO＋O2===2NO2和3NO2＋H2O===2HNO3＋NO得总反应为4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3②NO2和O2混合气体通入水中由3NO2＋H2O===2HNO3＋NO和2NO＋O2===2NO2得总反应为4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3③NO、NO2和O2三种气体通入水中先按3NO2＋H2O===2HNO3＋NO计算出生成的NO体积，然后加上原来混合气体中NO体积，再按①计算。(2)电子守恒法当NOx转化为硝酸时要失去电子，如果是NOx与O2混合，则反应中O2得到的电子数与NOx失去的电子数相等。(二)磷1．磷单质(1)磷的同素异形体白磷不溶于水，易溶于CS2，分子式为P4，为正四面体结构()，与红磷(赤磷)是同素异形体。(2)单质磷的化学性质①与氧气反应：P4＋5O2=====点燃2P2O5(五氧化二磷)。②与卤素单质反应：P4＋6Cl2=====点燃4PCl3(白雾)，P4＋10Cl2=====点燃4PCl5(白烟)。③与稀硝酸反应：3P＋5HNO3＋2H2O=====△3H3PO4＋5NO↑。2．五氧化二磷和磷化氢五氧化二磷是磷酸的酸酐，有很强的吸水性，是一种干燥剂。磷化氢的化学式为PH3，碱性比氨气弱得多，强还原剂。3．磷酸磷酸易溶于水、难挥发，属于三元非氧化性中强酸(可当作弱酸对待)，具有酸的通性。(1)电离方程式H3PO4H＋＋H2PO－4，H2PO－4H＋＋HPO2－4，HPO2－4H＋＋PO3－4。(2)与碱反应NaOH＋H3PO4===NaH2PO4＋H2O(生成磷酸二氢盐)，2NaOH＋H3PO4===Na2HPO4＋2H2O(生成磷酸氢盐)，3NaOH＋H3PO4===Na3PO4＋3H2O(生成正盐)。题组·跟进训练题点(一)氮及其氧化物的性质及应用1．下列说法正确的是()A．N2与O2、Mg反应中均体现了N2的氧化性B．N2很稳定的原因是氮的非金属性较弱C．N2→NO2与N2→NH3均能一步完成D．NO不能用排空气法收集的原因是NO易被O2氧化解析：A项，N2与O2反应中，N2体现了还原性；B项，N2稳定的原因是N≡N的键很牢固，难断键；C项，N2→NO2不能一步完成。答案：D2．Murad等三位教授提出NO在人体内有独特的功能，关于NO的叙述正确的是()①NO可以是某些含低价氮物质氧化的产物②NO是亚硝酸的酸酐③NO可以是某些含高价氮物质还原的产物④NO是无色气体，在空气中可变为红棕色A．全部B．①③④C．②③④D．①④解析：NO中氮元素的化合价处于中间价态，它可以是还原产物，如HNO3→NO，也可以是氧化产物，如NH3→NO；HNO2的酸酐是N2O3；NO是无色气体，可被空气中的氧气氧化为红棕色的NO2。答案：B3．下列反应必须加入氧化剂且一步反应就能完成的是()①N2→NO2②NO2→NO③NO2→HNO3④N2→NO⑤N2→NH3A．①B．②⑤C．④D．③④解析：该题有两个要求：(1)必须加入氧化剂；(2)一步反应就能完成。反应①、③、④从化合价角度来看都升高，但反应①N2→NO2不能一步反应完成；而反应③NO2→HNO3，虽然氮的化合价升高，但不加氧化剂也能实现，如3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，在该反应中，NO2既是氧化剂又是还原剂；只有反应④N2→NO必须加入氧化剂且一步反应就能完成。答案：C4．在一定条件下，将NO2和O2的混合气体12mL通入足量水中，充分反应后剩余2mL气体(同温同压下)，则原混合气体中氧气的体积为()①1.2mL②2.4mL③3mL④4mLA．①②B．②③C．③④D．①④解析：混合气体通入水中，涉及的反应有①4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，②3NO2＋H2O===2HNO3＋NO。剩余气体为NO或O2。若剩余的气体是O2，则V(NO2)＝45×(12－2)mL＝8mL，V(O2)＝12mL－8mL＝4mL。若剩余的气体是NO(2mL)⇒6mLNO2，则V(O2)＝15×(12－6)mL＝1.2mL。答案：D题点(二)磷及其化合物的性质及应用5．PH3是一种无色剧毒气体。下列判断错误的是()A．PH3分子是非极性分子B．PH3分子中有一对孤电子对C．PH3分子形状为三角锥形D．PH3分子稳定性低于NH3分子解析：PH3分子结构是三角锥形，正负电荷重心不重合，为极性分子，故A错误，C正确；PH3分子结构和NH3相似，中心原子都含有一个孤电子对，故B正确；共价键键长越短，键能越大，分子越稳定，P的原子半径比N大，则N—H键键长更短、键能更高，所以PH3分子稳定性低于NH3分子，故D正确。答案：A6．砷是氮族元素，黄砷(As4)是其一种单质，其分子结构与白磷(P4)相似，以下关于黄砷与白磷的比较叙述正确的是()A．黄砷中共价键键能大于白磷B．黄砷的熔点高于白磷C．黄砷易溶于水D．分子中共价键键角均为109.5°解析：原子半径：As＞P，键长越大键能越小，则黄砷中共价键键能小于白磷，故A错误；相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔点越高，则黄砷的熔点高于白磷，故B正确；黄砷为非极性分子，水为极性溶剂，根据相似相溶原理，黄砷不易溶于水，故C错误；P4、As4都为正四面体结构，As、P原子位于正四面体的顶点上，分子中共价键键角均为60°，故D错误。答案：B7．磷是地壳中含量较为丰富的非金属元素，主要以难溶于水的磷酸盐如Ca3(PO4)2等形式存在。它的单质和化合物在工农业生产中有着重要的应用。(1)白磷(P4)可由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在电炉中高温(1550℃)下通过下面三个反应共熔得到。a．4Ca3(PO4)2(s)＋10C(s)===12CaO(s)＋2P4(s)＋10CO2(g)b．CaO(s)＋SiO2(s)===CaSiO3(s)c．CO2(g)＋C(s)===2CO(g)已知：CaSiO3的熔点(1546℃)比SiO2低。①写出由Ca3(PO4)2、焦炭和SiO2在电炉中高温(1550℃)制取白磷总的化学反应方程式__________________________________________________________________。②白磷(P4)是正四面体结构，请画出白磷(P4)的结构式_____________，并指出1mol白磷(P4)含有P—P键的数目_____________。(2)白磷在热的浓氢氧化钾溶液中歧化得到一种次磷酸盐(KH2PO2)和一种气体____________(写化学式)。(3)Na2HPO4溶液显碱性，若向溶液中加入足量的CaCl2溶液，溶液则显酸性，其原因是__________________(用离子方程式表示)。解析：(1)①根据已知反应，结合热化学方程式和盖斯定律得到总反应的化学方程式为2Ca3(PO4)2＋6SiO2＋10C=====高温6CaSiO3＋P4＋10CO。②白磷(P4)是正四面体结构，P—P间形成共价键，白磷(P4)的结构式为，1mol白磷(P4)含有P—P键的数目为6NA。(2)白磷在热的浓氢氧化钾溶液中歧化得到一种次磷酸盐(KH2PO2)和一种气体，磷元素升高为次磷酸盐，磷元素化合价为＋1价，降低的只能为负价，则为氢化物PH3。(3)HPO2－4既能发生电离又能发生水解，电离反应式为HPO2－4PO3－4＋H＋，水解反应式为HPO2－4＋H2OH2PO－4＋OH－，溶液呈碱性，说明水解程度大于电离程度；由于HPO2－4和Ca2＋反应生成沉淀：3Ca2＋＋2HPO2－4===Ca3(PO4)2↓＋2H＋，促进HPO2－4的电离，溶液则显酸性。答案：(1)①2Ca3(PO4)2＋6SiO2＋10C=====高温6CaSiO3＋P4＋10CO②6NA(2)PH3(3)3Ca2＋＋2HPO2－4===Ca3(PO4)2↓＋2H＋考点二氨和铵盐/基础·自主落实1．氨的物理性质与喷泉实验(1)物理性质无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，易液化。极易溶于水(1∶700)，可由喷泉实验证明。深化提能素养再进阶(2)喷泉实验①喷泉实验的原理因为烧瓶内气体易溶于水或易与水反应，使瓶内压强减小，形成压强差，大气压将烧杯中的水压入烧瓶而形成喷泉。②常见的能形成喷泉实验的气体和吸收剂如表：气体HClNH3CO2、SO2、Cl2、H2SNO2＋O2吸收剂水或NaOH溶液水或盐酸浓NaOH溶液水③常见装置[说明]装置B中最好采用顶部有孔的烧瓶。装置C引发喷泉的方法是打开止水夹，用热毛巾或双手捂热烧瓶，松开后片刻即形成喷泉现象。2．氨的化学性质(1)与水反应反应原理为_________________________________。氨气溶于水得氨水，氨水中含有的粒子有：_________________________________。NH3·H2O为可溶性一元弱碱，不稳定，易分解，化学方程式为__________________________。NH3＋H2ONH3·H2ONH＋4＋OH－NH3·H2O、H2O、NH3、NH＋4、OH－、H＋NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O(2)氨气与酸的反应蘸有浓盐酸的玻璃棒与蘸有浓氨水的玻璃棒靠近，其现象为__________，将浓盐酸改为，也会出现相同的现象。化学方程式为__________________________________________。(3)与盐溶液的反应过量氨水与AlCl3溶液反应的离子方程式：____________________________________。(4)氨气的还原性①催化氧化：_____________________