氮族学案.docx

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氮族学案

第十五讲氮族元素

Ⅰ考纲要求：

1、了解氮族元素单质及其重要化合物的应用

2、了解常见氮族元素单质及其重要化合物对环境质量的影响

3、了解氮族元素在元素周期表中的位置及性质递变性

Ⅱ双基回顾

一、氮族元素

1．氮族元素位于周期表中族（从左至右第列），最高正价。

包括的元素名称及符号为、、、，其中表现出明显的非金属性，虽然是非金属，但已表现出一些金属性，而元素则表现明显的金属性。

2．氮族元素（以R表示）最高价氧化物的分子式是，对应水化物的分子式为或；氮族元素中的非金属的气态氢化物的稳定性由弱到强的顺序为

3．关于氮族元素单质性质的递变规律。

（1）同其它主族元素一样，从上到下，对应单质的密度依次。

（2）单质的颜色并非像卤素单质那样依次加深（卤素单质全为非金属），而是向金属的最普遍颜色——银白色过渡。

（3）熔沸点的变化既不同于卤素单质又不同于碱金属，而是由氮到砷，由锑到铋又，这可依据形成的晶体类型去分析，因为氮族元素的单质从非金属过渡到金属，而卤素单质全形成分子晶体，碱金属则全为金属晶体。

二、氮气

1、氮的原子结构：

氮原子结构示意图：

，N2的电子式：

，N2的结构式：

。

氮气在常温下性质很不活泼，可作保护气。

氮气性质稳定的原因：

2、物理性质：

色、味气体、溶于水

3、化学性质

N2在常温下稳定，但在高温或放电条件下能和某些金属、非金属反应。

（1）氧化性：

氮气和氢气反应：

_____________________.

氮气和镁反应：

（2）还原性：

氮气和氧气反应：

_______________________.

（3）氮在自然界中的循环

游离态（单质）：

_______，

______态：

存在于动植物体、土壤和水体中。

自然固氮

通过豆科作物的________把空气中的氮气转化为________

2、氮的固定

高能固氮______________

人工固氮

 化学固氮：

反应的方程式________________________

仿生固氮

5、氮气用途：

合成氨；制硝酸；用作保护气，保存农副产品。

6、氮气的工业制法：

三、氮的氧化物

氮元素有+1、+2、+3、+4、+5等五种价态，有N2O、NO、N2O3、NO2（N2O4）、N2O5等多种氧化物，其中N2O3，N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐

（一）一氧化氮

1、物理性质：

色、味、毒气体、溶于水

2、化学性质：

既有氧化性又有还原性，但以还原性为主

与空气中的氧气反应，

不成盐氧化物。

3、制法：

（1）实验室制法：

原理：

装置：

收集方法：

检验：

（2）工业制法：

氨的催化氧化：

（二）二氧化氮

1、物理性质：

色、气味、毒气体、密度比空气，液化，溶于水。

2、化学性质：

（1）与水反应：

注意：

NO2不是HNO3的酸酐

此反应中NO2既是氧化剂又是还原剂，被氧化与被还原的NO2的物质的量之比为。

思考与交流1：

充满NO2的试管，倒立于盛有水的水槽中，会有什么现象？

如何尽可能多的使二氧化氮被水吸收？

所涉及到的反应方程式？

思考与交流2：

N02是酸性氧化物吗?

为什么?

（2）NO2和N2O4的相互转化：

思考与交流3：

通常所说的“纯净”的NO2真的纯净吗？

通常实验测得NO2的相对分子质量它的实际值，在相同条件下，比相同物质的量的气体体积要

（3）氧化性：

能氧化SO2：

能使湿润的KI淀粉试纸变蓝：

3、实验室制法：

原理：

装置：

收集方法：

4、二氧化氮的污染

（1）危害性：

①直接危害人体健康，引起呼吸道疾病，严重时会使人死亡。

②大气中二氧化氮溶于水后形成酸性溶液，随雨水降下，成为酸雨。

③二氧化氮是造成光化学烟雾的主要原因。

（2）回收和利用：

用NaOH溶液吸收。

思考与交流4：

氮的氧化物溶于水计算的有关化学方程式

原理：

2NO+O2=2NO2………①

3NO2+H2O=2HNO3+NO………②

①x3+②x2可得反应方程式_____________________________。

①+②x2可得反应方程式______________________________。

①+②可得反应方程式_______________________________。

讨论：

四、氨气

1、分子结构：

氨气的分子式，结构式，电子式，氨分子氮的化合价为____，分子中含有________（极性、非极性）键，键角为_____，空间构型为。

2、物理性质：

氨是颜色、有______气味的气体；密度比空气___；液化，液化时放热。

液氨汽化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧降低，因此，氨常用作制冷剂。

溶解性：

______溶于水且能快速溶解，在常温、常压下1体积水能溶解____体积氨。

证明氨极易溶于水的实验是___________。

思考与交流5：

氨的喷泉实验（教材P97，实验4-8）

（1）实验操作：

（2）实验观察到的现象：

（3）为什么能形成喷泉？

当挤压滴管的胶头，胶头滴管中的水进入烧瓶，氨迅速溶解，使烧瓶内______减小，在______作用下，烧杯内的水迅速进入烧瓶形成喷泉。

（4）能形成喷泉的其他气体与溶液组合：

3、化学性质

（1）与水反应：

氨溶于水时，大部分NH3与H2O结合，形成NH3•H2O。

NH3•H2O可以部分电离生成______和______，所以氨水显碱性，它能使酚酞试液变红或湿润的红色石蕊试纸变蓝。

氨水的成分：

NH3•H2O很不稳定，受热会分解为氨和水：

注意：

氨水的密度比水____，且浓度越大，密度越____。

向氨水中加水，其浓度________，密度________；计算氨水浓度时，其溶质应为________。

思考与交流6：

氨气、液氨、氨水、铵离子有什么区别和联系？

（2）与酸反应

氨与盐酸：

氨与硫酸：

（不能用浓硫酸干燥氨气）

氨与硝酸：

氨与二氧化碳和水：

挥发性的强酸与氨气在空气中相遇便产生_________的现象，如HCl、HBr、HNO3等遇氨气均有该现象产生，而H2SO4、H3PO4无此现象。

可用于检验氨气。

（3）还原性：

NH3分子中氮元素-3价，具有还原性，能在一定条件下与Cl2、O2等反应

①氨的催化氧化：

②与Cl2：

（4）络合反应：

与硝酸银反应

4、氨气的制法

（1）实验室制法：

教材P99

①原理：

②装置：

③净化：

干燥剂：

，不能用CaCl2、浓硫酸。

④收集方法：

NH3极易溶于水，比空气轻，只能用排空气法

⑤检验：

a

b

⑥尾气处理：

注意:

1、制氨气可用NH4Cl或（NH4）2SO4等，但不能用NH4NO3或NH4HCO3。

原因：

2、氢氧化钙不能用KOH或NaOH代替。

原因：

3、棉花团的作用：

在收集NH3的试管口放置一团松软的干棉花，是为了防止试管内的NH3与试管外的空气形成对流，以其在较短时间收集到较为纯净的氨气。

思考与交流7：

欲快速制NH3可有哪些方法？

（2）工业制法：

5、氨的用途

（1）氨是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱等重要原料。

（2）氨也是有机化工合成工业的常用原料（制纤维、塑料、染料）

（3）氨还可用做制冷剂

五、铵盐：

由离子和离子构成的化合物叫铵盐。

1、结构：

NH4+的电子式

2、物理性质：

铵盐都是化合物，都是晶体，都溶于水的色晶体。

3、化学性质

（1）受热易分解：

I．氯化铵：

II．碳酸氢铵：

注意：

铵盐的受热分解比较复杂，并非都生成对应的酸和氨气。

（2）铵盐与碱反应：

I．NH4Cl固体与熟石灰共热

II．NH4Cl溶液与NaOH溶液混和：

________________________________________________

（3）水解反应：

思考与交流8：

NH4+的检验方法。

4、用途

在工农业生产上有着重要用途，如可用作氮肥、NH4NO3可制炸药、NH4Cl可作干电池的原料，还可除去金属表面上的氧化膜等。

六、硝酸

1、物理性质：

纯硝酸是色、有气味、易液体，能跟水以互溶，常用浓HNO3的质量分数为，“发烟硝酸”的浓度为。

2、化学性质

（1）硝酸的强酸性：

电离方程式：

酸的通性：

①与指示剂作用：

稀硝酸与石蕊试液变，

浓硝酸与石蕊试液先，后。

与活泼金属反应：

金属与硝酸反应不产生氢气

③与碱反应：

④与碱性氧化物反应

与CuO反应：

与CaO反应：

与盐反应

与Na2CO3反应：

与Na2SO3反应：

（2）硝酸的不稳定性：

见光、受热易分解：

硝酸的浓度越大，越容易分解。

浓硝酸因为溶解了的缘故显。

硝酸贮存：

盛放在试剂瓶里，保存。

盛放浓硝酸的试剂瓶不可以使用塞。

（酸会腐蚀橡胶塞）。

（3）硝酸的强氧化性（＋5价N有很强的得到电子能力）

①硝酸与金属反应（除Au、Pt）：

不产生氢气，N元素被还原。

反应规律：

可用通式表示：

M＋HNO3→M（NO3）n＋还原产物＋H2O

通常浓硝酸反应后生成气体主要是,稀硝酸反应后生成气体主要是

a、铜与浓硝酸反应：

现象：

化学方程式：

离子方程式：

b、铜与稀硝酸反应：

现象：

化学方程式：

离子方程式：

思考与交流9：

银分别与浓、稀硝酸反应的化学方程式？

（利用此反应可以洗涤附在器皿内壁上的银）。

注意:

a、几乎与所有金属反应（除等少数金属外）

b、与任何金属反应均不生成，说明呈现氧化性的不是而是。

c、与金属反应硝酸既起的作用，又起_____的作用。

d、铁、铝遇冷浓HNO3发生______，其原因是_____

所以可以用铁、铝容器装运浓硝酸。

e、Cu等较不活泼的金属与浓硝酸反应得到的还原产物是______，与稀HNO3反应得到的还原产物是，可以此反应制气体。

f、Mg、Zn、等较活泼的金属或变价金属Fe等与稀HNO3反应情况比较复杂。

g、Pt、Au不溶于硝酸，但溶于王水

h、NO3—与还原性较强的离子（Fe2+、SO32-、I—、S2—）和单质Cu等在中性或碱性条件下能共存，但当溶液调节到一定酸度时，就能发生氧化还原反应。

②硝酸与非金属反应：

红热的木炭与浓HNO3反应的化学方程式。

③与一些还原性化合物的反应

3Fe2＋+4H＋+NO3－=

3FeO＋10HNO3（稀）=

3H2S＋2HNO3（稀）=

⑷与有机物的反应

①硝化反应：

与苯反应

②酯化反应：

与乙醇反应

③颜色反应:

硝酸与而显示色,以此可用于检验的存在。

思考与交流10：

下列事实体现了硝酸的什么性质？

A、强氧化性B、酸性C、不稳定性D、挥发性

（1）硝酸存放在棕色瓶中密封保存（）

（2）浓硝酸可以和铜反应（）

（3）木炭和浓硝酸反应（）（4）锌和硝酸不产生H2（）

（5）氧化铜溶于硝酸（）（6）不用硝酸制SO2气体（）

（7）用铁槽存放浓硝酸（）（8）检验SO42－时不能先用硝酸酸化（）

3、硝酸的制备

⑴实验室制法：

NaNO3＋H2SO4（浓）=

⑵工业制法：

（氨氧化法）

4NH3＋5O2=，2NO＋O2＝，3NO2＋H2O＝

尾气处理：

（用NaOH溶液吸收）

化学方程式：

4、硝酸的用途：

硝酸是重要的化工原料，也是化学实验室里必备的重要试剂，在工业上可用于制化肥、农药、炸药、染料、盐类等。

思考与交流11：

氮及其化合物间的转化关系写出有关的化学方程式。

七、磷的两种同素异形体

1．白磷：

化学式，个磷原子相互结合形成体结构的分子，键角，白磷通常为色状体，着火点℃，溶于水，溶于CS2．贮存在里，少量白磷可保存于里。

白磷的晶体类型是。

2．红磷色状体，毒，着火点为，溶于水，溶于CS2，保存时要防止吸湿，通常贮存在干燥的棕色广口瓶中。

3．白磷与红磷的相互转化：

（此变化属变化）

4．磷的化学性质

4P+502=

现象。

2P+3C12（不足）=

2P+5C12（足量）=

现象。

5．磷的用途

白磷用于。

红磷用于，

五、磷的氧化物和磷酸

1．P205

（1）极易溶于水的白色粉末，是较好的干燥剂（吸湿性很强），不能干燥碱性气体

（2）与水作用：

P205+H20（冷）=2HP03（偏）剧毒，

P205+3H20（热）=2H3PO4,（正）无毒

2．H3P04

（1）物理性质：

无色晶体，无毒，与水任意比互溶，有吸水性．可作干燥剂，属中强酸，沸点高（难挥发）

（2）化学性质：

三元中强酸，不易分解，具有酸的通性，与NaBr、NaI反应得HBr和HI，不显氧化性

^（3）工业制法：

Ca3（PO4）2+3H2SO4=2H3P04+3CaSO4