化学专题氮族元素Word文件下载.docx

1、c化学性质练1、为什么在常温下N2不容易跟其它物质起反应而在高温下却能和许多物质起反应？NN键很稳定，键能为945.8kJmol1，比O=O键（键能为497kJmol1）、HH键（键能为436kJmol1）键能大，故N2在常温下化学性质不活泼。在高温高压或放电等情况下N2获得足够能量使NN断裂时氮原子很活泼故能和H2、O2等许多物质化合。2NOO2=2NO2NO2H2O=HNO3HNO23HNO2=HNO32NOH2O3：3NO2H2O=2HNO3NO 在密闭容器中NO2和N2O4存在下列平衡：2NO2N2O4故置于密闭容器中NO2即可理解为NO2和N2O4组成的混和物。dNOx和O2溶于水的

2、计算NO和O2溶于水的计算练2、在一定条件下将等体积的NO和O2组成的混和气体置于试管中并将试管倒立于水中充分反应后残余气体体积约为原总体积的（）练3、将盛有10mL由NO2和O2组成的混和气体的大试管倒立于水中充分反应后残余1mL无色气体求原混和气体可能有的体积组成。解：若残留1mL是O2，则：4NO22H2OO2=4HNO34mL1mL4xx4xx1=10x=1.8mLV（NO2）=7.2mLV（O2）=1.8mL若残留1mL是NO，则由：3NO2H2O=2HNO3NO3mL1mL知有3mL NO2没有转化为HNO3，则转化为HNO3的NO2和O2为10mL3mL=7mL。由:4NO2O2

3、H2O=4HNO34yy4yy=7y=1.4mLV（O2）=1.4mLV（NO2）=41.43=8.6mL（2）磷磷的常见同素异形体：红磷、白磷、紫磷白磷（P4）红磷白磷：蜡状固体，剧毒， 因着火点为40故保存在水中切割白磷必须在水中进行。红磷：暗红色粉末，无毒。磷的化学性质a和O2反应：b和Cl2反应：2P3Cl2=2PCl3；PCl3Cl2=PCl5 （白色烟雾） c红磷和白磷性质对比单质白磷红磷分子结构P4正四面体型，键角60，分子晶体结构复杂、分子晶体色态白色蜡状固体暗红色粉末溶解性不溶于水，易溶于二硫化碳不溶于水和二硫化碳毒性剧毒无毒着火点、保存40，易自燃，少量白磷储存在水中240

4、，可燃，储存在密封瓶中转化（3）磷酸：无色透明的晶体，熔点42.35，具吸潮性，易溶于水，能和H2O以任意比混和。（4）H3PO4的性质：a高沸点（213）b三元酸NaOHH3PO4=NaH2PO4H2O2NaOHH3PO4=NaHPO42H2O3NaOHH3PO4=Na3PO43H2O练4、1molL1 H3PO4 1mL和0.2molL1 KOH溶液13mL充分混和后反应化学方程式为：5H3PO413KOH=3K3PO42K2HPO413H2O1m mol2.6m mol=513cH3PO4的工业制法H3PO4是非氧化性酸，是一种中等强度的三元酸。（5）磷酸盐Ca3（PO4）22H2PO4

5、（浓）=Ca（H2PO4）22CaSO4Ca3（PO4）24H3PO4（浓）=3Ca（H2PO4）2工业上常以氟磷灰石Ca5（PO4）3F为原料制备：H3PO4和Ca（H2PO4）2。Ca5（PO4）3F5H2SO4（浓）=3H3PO45CaSO4HFCa3（PO4）3F7H3PO4（浓）=5Ca（H2PO4）2HF（6）磷的几种常见的含氧酸见下表名称正磷酸偏磷酸亚磷酸次磷酸分子式HPO3H3PO3H3PO2结构式磷的化合价531P2O5H2O（冷）=2HPO3（剧毒）P2O53H2O（热）=2H3PO4（无毒）磷酸为无色透明晶体，是高沸点的酸。工业制法为：常见的磷肥有普钙和重钙：1、磷的气态

6、氢化物P和H2可直接化合生成PH3，但很困难，实验室可用Ca3P2和H2O反应来制备PH3：Ca3P26H2O=3Ca（OH）22PH3。2、氨、铵盐（1）物理性质NH3是无色有刺激性气味的气体，在标准状况下=0.771gL1，比空气轻，易液化，液氨汽化时吸热使周围温度急剧下降，故常用作制冷剂。（2）NH3的结构电子式：结构式：分子空间构型为：三角锥形氮氢键间夹角为：10718。（3）NH3的化学性质与H2O的反应喷泉实验aNH3为什么会形成喷泉？NH3极易溶于水导致烧瓶内外形成压强差而形成喷泉。b滴入酚酞试液的水溶液为什么显红色？NH3的水溶液呈弱碱性：复习可逆反应NH3H2O不稳定受热分解

7、：H2O分子中NH3与H2O通过氢键结合。注意：不能将NH3H2O写成NH4OH。在氨水中大部分NH3与H2O结合生成NH3H2O。在NH3H2O中仅有部分电离出氨水中溶质是NH3而不是NH3NH3与HCl反应NH3HCl=NH4Cl ；HNO3NH3=NH4NO3反应实质：NH3中N上的孤对电子与H形成配位键。NH3与O2的反应：与Cl2反应8NH33Cl2=N26NH4Cl与CuO反应练5、在标准状况下1体积H2O吸收700体积NH3后所得溶液密度为0.9gcm3求所得氨水溶质质量分数和物质的量浓度。（4）铵盐铵盐受热分解铵盐与碱反应：NH4NO3NaOHNaNO3NH3H2O（NH4）2

8、SO42NaOH=Na2SO42NH32H2ONH4HCO32NaOH=Na2CO3NH32H2O（5）铵根离子检验试剂：NaOH浓溶液：现象：加热生成有刺激性气味能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体。练6、怎样鉴定一白色晶体是不是NH4Cl？NH4Cl是由铵根离子（）和氯离子（Cl）组成，因此，要根据和Cl的特征反应鉴定。取少量晶体放入试管里，加入NaOH浓溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸靠近管口（不能接触管口），若试纸变蓝表明有NH3生成则原白色晶体中含有。取少量晶体放入试管里，加入12毫升水溶解，滴入AgNO3溶液产生白色沉淀，再加入稀硝酸沉淀仍不能溶解，证明含Cl。（6）NH3的实验室制法

9、（1）装置：固固反应要加热。（2）试剂：消石灰和NH4Cl设问：能否用NaOH代替消石灰？（3）反应：思考：（1）怎样检验氨是否已收集满？（2）收集NH3的试管口放置棉花团的作用是什么？中学化学实验中哪些实验中用到棉花团？答案：实验室用KMnO4制O2；浓H2SO4和Cu反应；Na2O2和H2O的反应。（3）NH3是否是大气污染物？（4）实验室用什么试剂干燥NH3？（5）如何用实验的方法证明某白色固体是铵盐？（6）能否用加热浓氨水的方法快速制备NH3？练7、制取氨气并完成喷泉实验（图中夹持装置均已略去）。（1）写出实验室制取氨气的化学方程式：_。（2）收集氨气应使用_法，要得到干燥的氨气可选用

10、_做干燥剂。（3）用图1置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是_。该实验的原理是_。（4）如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。解析：（1）实验室加热NH4Cl和Ca（OH）2的固体混合物制取NH3。（2）NH3极易溶于水，不能用排水法收集。（3）喷泉产生的原因是：圆底烧瓶内外存在着压强差，大气压将烧杯中的水压入圆底烧瓶。答案：（1）2NH4ClCa（OH）22NH3CaCl22H2O（2）向下排空气法。碱石灰。（3）打开止水夹挤出胶头滴管中的水；氨气极易溶解于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小。（4）打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，NH3受热膨胀，赶出玻璃导管

11、的空气，NH3与H2O接触即发生喷泉。（7）氮的其它几种氢化物2Na2NH3（l）=2NaNH2H2联氨俗名肼熔点20，在室温下为无色液体。羟氨：NH2OH叠氮酸：HN3结构式：HN=NN3、硝酸分子式：结构简式：HONO2HNO3是无色，易挥发，有刺激性气味的液体。=1.5027gcm3，沸点83，实验室常用浓HNO3溶质质量分数为w（HNO3）=69%，98%以上的浓HNO3叫发烟HNO3。（1）硝酸的特性HNO3是一元强酸，除具有酸的通性外还具有如下特性：不稳定性练8、实验室久置的浓HNO3常呈黄色。这是因为：生成的NO2溶于浓HNO3所至。因此实验室保存浓HNO3的方法是：将浓HNO3

12、盛放在棕色试剂瓶中并贮放在黑暗处且温度低的地方。氧化性硝酸不论浓、稀都是氧化性的酸，硝酸与金属或非金属反应规律总结如下：a金属与硝酸反应主要不生成氢气，因为H得电子的能力不及硝酸中5价氮元素得电子的能力强。b较不活泼的金属和硝酸反应，如果是浓硝酸，则还原产物一般是NO2，如果是稀HNO3，则还原产物一般是NO，金属则被氧化成相应的硝酸盐。如：Cu4HNO3（浓）=Cu（NO3）22NO22H2O3Cu8HNO3（稀）=3Cu（NO3）22NO4H2Oc常温下，Fe、Al在浓硝酸中钝化，因此常温下可用铝槽车或铁槽车装运浓硝酸。d非金属单质和浓硝酸反应，非金属被氧化成最高价氧化物或最高价氧化物对应

13、的水化物。C4HNO3（浓）2H2O4NO2CO2S2HNO3（浓）=H2SO42NO3P5HNO3（浓）2H2O=3H3PO45NO练9、实验室制备NO2的试剂是：Cu和浓HNO3，所用装置类型：液固反应要加热；反应的化学方程式为：Cu4HNO3（浓）=Cu（NO3）22NO22H2O，为保护环境尾气可用NaOH溶液吸收反应的化学方程式：2NO22NaOH=NaNO3NaNO2H2O，用Na2CO3溶液吸收反应的化学方程式为：2NO2Na2CO3=NaNO2NaNO3CO2。练10、实验室用Cu和稀HNO3反应制备NO，NO比空气重，收集NO的方法是：排水集气法。实验室制备NO的尾气可用Na

14、2CO3溶液来吸收反应化学方程式：NONO2Na2CO3=2NaNO2CO2。（8）硝酸的工业制法练11、340t液氨在理论上可制多少吨质量分数为50%的HNO3？需标准状况下氧气多少升？由4NH35O2=4NO6H2O得关系式：NH3HNO317t63t340t 0.5x17t340t=63t0.5xx=2520t由：4NO2H2O3O2=4HNO34NH35O2=4NO6H2ONH32O2=HNO3H2O17t222.4106L340ty170t340t=2106Lyy=8.96108L（9）亚硝酸盐的性质及用途1、HNO2HNO2中3价氮既有氧化性，又有还原性，以氧化性为主。NaCl和N

15、aNO2都是两种外观相似的白色晶体，怎样鉴别？二、典例剖析例1、将30mL NO2和O2的混合气体通入倒置于水槽装满水的量筒中，充分反应后，量筒内剩余5mL气体，则原混合气的组成是（）ANO2：20mL；O2：10mLBNO2：27mL；3mLCNO2：15mL；15mLDNO2：25mL；5mL提示：若剩余5mL气体是O2，则完全反应的NO2和O2的总体积为（305）mL=25mL，4NO2O22H2O=4HNO3，4xx4x+x=25x=5mL 则体积组成为V（NO2）=20mLV（O2）=5mL+5mL=10mL 若剩余5mL气体为NO，由3NO2H2O=2HNO3NO知与没有转化为HN

16、O3的NO2有15mL，则完全反应的NO2和O2的总体积为（3015）mL=15mL，所以4NO2 O22H2O=4HNO34y+y=15y=3mL体积组成为：V（NO2）=12mL+15mL=27mLV（O2）=3mLAB例2、把CO2和NO的混合气体V mL缓慢地通过足量的Na2O2固体，体积缩小到，则混合气体中CO2和NO的体积比不可能是（）A34B32C21D54又因为2NOO2=2NO2知NONO2反应前后气体体积不变，故只有符合v（CO2）v（NO）1均不合题意。A例3、在100mL由HNO3和H2SO4组成的混和液中已知c（HNO3）=0.4molL1，c（H2SO4）=0.1m

17、olL1，向该溶液中加入1.92gCu粉加热，待充分反应后所得溶液中Cu2物质的量浓度是（）A0.15molL1B0.225molL1C0.35molL1D0.45mol 在酸性溶液中可氧化Cu， n（H）=0.4molL10.1L0.1mol0.1L2=0.06mol，3Cu8H=3Cu22NO4H2O3820.03mol0.06mol0.04mol知Cu和过量，以n（H）=0.04mol为计算标准。B例4、把3mL NO2气体依次通过下列3个分别装有足量的饱和NaHCO3溶液；浓H2SO4，Na2O2固体的装置后，用排水法把残留气体收集到集气瓶中，集气瓶内的气体应是（气体体积均在相同条件下

18、测定）（）A1mL NOB2mL NO2和0.5mL O2C2mL O2D0.25mL O2在相同状况下气体体积之比等于其物质的量之比。3NO2H2O=2HNO3 NO1mol2mol1molNaHCO3HNO3=NaNO3CO2H2O2mol2molNa2O2CO2NO=Na2CO3NO21mol1mol1mol2Na2O22CO2=2Na2CO3O21mol0.5mol4NO2O22H2O=4HNO34mol1mol1mol0.25molv（O2）=0.5mL0.25mL=0.25mLD例5、为了防治环境污染并对尾气进行综合利用，某硫酸厂用氨水吸收尾气中的SO2，再向吸收液中加入浓硫酸，以

19、回收SO2并得到副产品化肥（NH4）2SO4和NH4HSO4。为测定上述（NH4）2SO4和NH4HSO4固体混合物的组成，现称取该样品四份，分别加入相同浓度的NaOH溶液各40.00mL，加热至120左右，使氨气全部逸出（NH4）2SO4和NH4HSO4的分解温度均高于200，测得有关实验数据如下（标准状况）：实验序号样品的质量/gNaOH溶液的体积/mL氨气的体积/L7.440.001.6814.82.2422.21.1237.0（1）尾气综合利用过程中有关反应的化学方程式为_；（2）由组数据直接推测：标准状况下3.7g样品进行同样实验时，生成氨气的体积为_L；（3）试计算该混合物中（NH

20、4）2SO4和NH4HSO4的物质的量之比_；（4）欲计算该NaOH溶液的物质的量浓度应选择第_组数据，由此求得NaOH溶液的物质的量浓度为_。从离子反应角度分析混和物（NH4）2SO4 NH4HSO4和NaOH反应，当样品和碱液混和后OH首先和H反应待H耗尽后才和反应放出NH3。据此可知组数据表明NaOH过量样品完全反应，组数据表明样品增大1倍而NH3体积并没有增大1倍，表明NaOH耗尽样品过量。组数据表明NaOH中和完样品中H+后，又和部分反应放出NH3故可选择组数据计算c（NaOH）。（1）2NH3SO2H2O=（NH4）2SO3；（NH4）2SO3H2SO4=（NH4）2SO4SO2H

21、2O（NH4）2SO4SO2H2O=NH4HSO4（2）组NaOH过量，故有：7.4g1.68L=3.7gx；x=0.84L（3）组数据表明NaOH过量，（NH4）2SO4、NH4HSO4样品完全反应，设（NH4）2SO4为xmol，NH4HSO4为y mol，则例6、将一种氮的无色气态氧化物A置于密闭可变容器中加热，测得密闭可变容器内压强逐渐减小，当温度上升至473K时绝大部分气体A转化为气体B此时测得密闭容器中气体的密度约为原来的，温度继续上升1至873K时B气绝大部分分解一种单质气体C和另一种氮的气态氧化物D，此时测得密闭容器中气体的密度约为473K时密闭容器内气体压强的，当降低温度时密

22、闭容器中气体密度逐渐增大，最后仍然得到A气（上述一系列转化均保持密闭容器中压强为1.05105帕）试解答下列问题：（1）写出下列物质的分子式：A：_B：_C：_D：（2）用化学方程式表示下列转化过程并填写空白。_若维持密闭容器体积内温度为473K缩小容器体积观察到的现象是：_。由473K时绝大部分A转化为气体B此时测得密闭容器中气体密度约为原来的可知A转化为B气体增大至原体积的2倍即可写出：当温度上升至873K时，NO2（即B）分解成一种气体单质（O2）和气体D（氮的氧化物）可写出：可知C为O2，D为NO。（1）A：N2O4B：NO2C：O2D：NO例7、已知：；4NO3O22H2O=4HNO

23、3。设空气中氧气的体积分数为0.20，氮气体积分数为0.80，请完成下列填空及计算：（1）a mol NO完全转化为HNO3需要氧气_mol。（2）为使NH3恰好完全氧化为一氧化氮，氨空气混合物中氨的体积分数为_（保留2位小数）。（3）20.0moL的NH3用空气氧化，产生混合物的组成为：NO 18.0mol、O2 12.0mol、N2150.0mol和一定量的硝酸，以及其他成分。（高温下NO和O2不反应）计算氨转化为NO和HNO3的转化率。（4）20.0moL的NH3和一定量空气充分反应后，再转化为HNO3。在下图中画出HNO3的物质的量n（A）和空气的物质的量n（B）关系的理论曲线。写出当125n（B）200时，n（A）和n（B）的关系式_。（3）利用4n（O2）=n（N2）列方程。设生成HNO3的物质的量为x mol，则制备x mol HNO3消耗n（O2）。由下式求出：4NO2H2O3O2=4HNO34HN35O2=4NO6H2O式式得：NH32O2=HNO3H2O2xx（4）设20.0mol NH3恰好转化为NO时，耗n（空）=25.0mol0.2=125mol，此时无HNO3生成，故有点P（125，0）。设20.0mol NH3完全转化为HNO3，则耗O2