1、高三化学教案高三化学第一轮复习之一氮族元素 最新高三化学第一轮复习之一 氮族元素8-1 氮和磷 一考点内容：1氮族元素简介2氮气的化学性质3磷的主要化学性质二高考命题趋势分析： 高考试题考查氮族元素的知识比较全面，涉及单质和化合物的性质、制法、用途等。重点是N2分子的稳定性；P4分子的正四面体结构及同素异形体；NOx的氧化性、还原性、被水及碱溶液的吸收；磷酸与碱反应生成盐的类别判断和磷酸盐的水溶性。随着人们环保意识的提高，环境保护成为了社会的热点，高考将以NOx、磷的含氧酸盐与环境以及与生物、物理学科的知识交汇为命题点，综合考查有关概念、理论和化学计算，强调理论联系实际，学以致用。三知识要点：
2、氮族元素1氮族元素的原子结构与性质（1）周期表中的位置：第VA族（N、P、As、Sb、Bi）（2）原子结构：相同点：最外层电子数相同（5e）不同点：电子层数不同，原子半半径依次增大（3）主要性质：相似性：a、最高价态为5，负价为3，能形成氢化物RH3，Sb、Bi无负价；最高价氧化对应水化物HRO3或H3RO4 呈酸性。 递变性：（按原子序数增大顺序）：a、原子半径由小到大；b、氢化物的稳定性由强到弱；c、最高价含氧酸的酸性由强到弱；d、非金属性由强到弱，且比同周期卤族元素、氧族元素弱，金属性渐强。2氮气的性质（1）氮气的物理性质：无色无味，不溶于水比空气略轻的气体。（2）氮气的化学性质：分子中
3、NN非常牢固，通常情况下不易与其他物质反应。N2 与氢气反应生成NH3（高温高压铁触媒）与氧气在放电条件下生成NO与活泼金属反应 3Mg+N2 Mg3N2(3)氮气的用途： 工业上合成氨制硝酸；用作保护气，用于：焊接金属、填充灯泡、保鲜食品；医学上用于冷冻麻醉；高科技中用液氮制造低温环境等。 3磷的同素异形体：白磷和红磷名称白磷红磷分子结构分子式P4、正四面体型、键角60分子晶体、结构复杂颜色状态白色或黄色固体暗红色粉末或固体溶解性不溶于水，易溶于CS2不溶于水，不溶于CS2毒性剧毒无毒着火点40240保存方法保存在水中密封相互转化4磷及其化合物的性质（1）磷单质的化学性质和用途 4P+5O2
4、 2P2O52P3Cl2 2PCl3（l）2P3Cl2 2PCl5（s）用途：制高纯度磷酸、红磷用于制农药、安全火柴、白磷制造燃烧弹和烟幕弹。（2）磷的化合物P2O5：极易溶于水，是较好的干燥剂（吸湿性很强）能与水作用：P2O5+H2O（冷）=2HPO3（剧毒）P2O5+3H2O（热）=2H3PO4（无毒）H3PO4：无色晶体，与水任意比例互溶，有吸湿性，可作干燥剂，属非氧化性酸，沸点高。化学性质：具有酸的通性，是三元中强酸，是一种高沸点酸。能与碱中和、与NaBr、NaI作用。磷酸盐：溶解性：磷酸二氢盐均易溶于水，溶液呈酸性；磷酸盐和磷酸一氢盐除钾、钠、铵盐外不溶于水。相互转化：磷酸盐 磷酸一
5、氢盐 磷酸二氢盐四原理、规律、疑难剖析：1氮族元素最外层电子都是5个，主要显+5、+3、3价。本族元素形成的+3、3价化合物中其原子已达到稳定结构，如NH3、PCl3、BiCl3、Mg3N2。2在氮族元素中氮和其它元素比较，有很大的特殊性，它的主要化合价有3、+1、+2、+3、+4、+5等多种氮元素能以不同的价态与氧结合，可以形成多种氧化物：N2O、NO、N2O3、N2O4、NO2、N2O5。在这些氧化物中NO2和N2O4可以通过非氧化还原反应相互转化：2NO2 N2O4。有关氮的氧化物知识应注意：NO是一种无色无味气体，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒。接触空气后立即被氧化为NO2而变红
6、棕色，收集NO气体必须用排水集气法。实验室中制NO气体是铜与硝酸反应：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2ONO在神经信号传递、血压生理调控、血流量控制、免疫调节、抵抗感染等方面起到了重要作用，被称为“明星分子”或“信使分子”（2004年高考理综27小题）。NO2是一种红棕色、具有剌激性气味、有毒的气体。它与水反应，而易溶于水：3NO2+2H2O=2HNO3+NO在反应中NO2既是氧化剂又是还原剂。在NO2中，因N的价态较高，它的氧化性较强，NO2能氧化SO2、KI等物质：NO2+SO2=SO3+H2O NO2+2KI=2KNO2+I2（NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝） 隐
7、含反应2NO2 N2O4的应用：在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑此反应。3磷酸与碱反应的规律：=11时生成NaH2PO4 =12时生成Na2HPO4=13时生成Na3PO4介于11和12之间，则生成NaH2PO4和Na2HPO4的混合物介于12和13之间，则生成Na2HPO4和Na3PO4的混合物。五题型示例：例1（2001春季北京、内蒙、安徽高考）关于非金属N、O、Cl、P的叙述，正确的是（ ）A在通常情况下其单质均为气体其单质均由双原子分子组成都属于主族元素每种元素公生成一种氢化物解
8、析：N、O、Cl通常情况下单质为气体，且为双原子分子，而P不是，白磷为P4分子，其中N的氢化物有NH3、N2H4等，O的氧化物有H2O、H2O2，所以A、B、D选项均不正确。正确答案为C。例2氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需高压等条件，但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂，这是因为（ ）此反应可能是吸热反应此反应可能是放热反应此反应可能是氮分子不必先分解成为原子此反应前可能氮分子先分解成为原子A B C D解析：氮分子中存在NN，键能很大，非常牢固，通常情况下很难断裂NN键成为氮原子与其他物质反应，如果氮分子能与这种物质容易反应，只可能是氮分子不必先分解为氮原子这种情况；另外
9、化学反应中放热反应一般比较容易发生。综上所述正确选项应为C选项。例3（2002年南京市模拟题）工业废气的氮氧化物（如NO、NO2等，用通式NOx表示）是主要的大气污染物之一。为了保护环境，工业上常通入氨气与之发生如下反应：NOx+NH3 N2+H2O 有关此反应，下列说法中错误的是（ ）AN2既是氧化产物又是还原产物当x=1时，每生成2.5mol N2，被氧化的气体有3molC当x=2时，有1mol气体被还原，转移电子4molD反应通式配平表示为：6 NOx +4x NH3 = （3+2x）N2+6x H2O 解析：分析平配平方程式得到A、D选项均正确，将x=1代入6 NOx +4x NH3
10、= （3+2x）N2+6x H2O中得到6NO+4NH3=5 N2+6H2O 分析可知：每生成5mol，被氧化的气体有4mol（被氧化的气体为NH3），则每生成2.5mol N2，被氧化的气体只有2mol。同理可推得C选项正确。所以，答案应为选项B。例4（1994全国17）已知磷酸分子（ ）中的三个氢原子都可以跟重水分子（D2O）中的D原子发生氢交换。又知次磷酸（H3PO2）也可以跟D2O进行氢交换，但次磷酸钠（NaH2PO2）却不能再跟D2O发生氢交换。由此可推断H3PO2的分子结构是（ ） A. C. 解析：题中所给磷酸分子的结构式是给的一个信息：含氧酸中只有与O原子直接结合的H原子才可能
11、电离出H+，即题中所说的与D2O中的D原子发生氢交换。把信息迁移到H3PO2中，由于NaH2PO2不能与D2O进行氢交换，所以H3PO2只是一元酸，因而其结构式中只有一个OH，再应用O原子只能有两个共价键的基础知识，就不难推出正确选项为B。六精练过关1（1994全国）下列反应起了氮的固定作用的是（ ）N2与H2在一定条件下反应生成NH3 B. NO与O2反应生成NO2C. NH3经催化氧化生成NO D. 由NH3制碳铵和硫铵2（2004广东高考）上世纪80年代后期人们逐渐认识到NO在人体内起多方面的重要作用。下列NO的说法不正确的是 （ ）A.NO分子中有极性共价键B.NO是造成光化学烟雾的因
12、素之一C.NO是汽车尾气的有害成分之一D.NO分子所含电子总数是偶数3为消除NO、NO2对大气的污染，常用碱液吸收其混合气体。a mol NO2和b molNO组成的混合气体，用NaOH溶液使其完全吸收无气体剩余。现有有为c mol/L NaOH溶液，则需此NaOH溶液的体积是 （ ）A.a/c L B.2a/c L C.2(a+b)/3c L D.(a+b)/c L4室温时，在容积为m mL的试管中，充满NO2气体，然后倒置于水中至管内水面不上升为止；再通入n mL O2，管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为a mL，且该气体不支持燃烧。则m、n的关系为 （ ）A.m=4n+3a B
13、.m=4n+2C.m：n=4：1 D. .m：n=4：35在一密闭容器中充入一定量的NO2，待容器内颜色不再发生变化，此容器内的压强与刚充入时比较（温度保持不变） （ ）A.增大 B.减少 C.不变 D.可能增大或减少6As2S3和As2O3的性质相似，均具有还原性，Na2S2和Na2O2的性质相似，均有氧化性，当As2S3和Na2S2相互反应时，生成的盐可能是 （ ）A.NaAsS3 B. NaAsS4C.Na3AsS4 D. Na3AsS3 7在容积为672mL的烧瓶中充满NO、NO2混合气体，将其倒立在水槽里并缓慢通入280mL O2，恰好完全反应，且烧瓶内充满液体，下列表达正确的是（气
14、体均为标况下的体积） （ ）A. 总反应为NO+NO2+H2O+O2=2HNO3B. 总反应为4NO+8NO2+5O2+6H2O=12HNO3C. 生成HNO3的浓度为0.03molL-1D. 生成HNO3的物质的量为0.045mol8三硫化四磷是制造火柴头的主要材料。它的分子里有一个由非极性键形成的正三角形和三个由共价键形成的五原子环。若分别用“”和“”表示磷原子和硫原子，则三硫化四磷的结构式是 。9把H2S通入碘水中，过滤出生成的S，可得到一定浓度的氢碘酸。氢碘酸易被空气中的O2氧化为I2，I2在水溶液中可与红磷反应生成PI3，PI3水解生成HI和H3PO3。（1）写出氢碘酸变质的离子方程
15、式： 。（2）在配制氢碘酸时，在溶液中加入少量红磷可有效防止HI的变质。若溶液体积保持不变，加入红磷后的氢碘酸溶液中HI浓度 （填“变”或“不变”）。写出加入红磷后可能产生反应的化学方程式： 。10在通常状况下，NO2与SO2很容易发生反应生成NO和SO3，该反应为不可逆反应。现将NO和SO2的混合气体通入容积为100mL容器中，充满后，用带有导管的塞子密封。（1）向容器中通入O2的体积x在 数值范围内才能保持容器内的压强不变。（2）要使容器内只含有NO2和SO3两种气体，必须通入O2 mL。（3）若向容器通入O240mL后才开始出现红棕色，且不褪色，原混合气体中，NO的体积为 mL。（气体体
16、积均在同温同压下测定，此时SO3为气体，且不考虑2NO2 N2O4的反应）11（1995上海32）（ 1）实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净氮气，反应式为：NaNO2+NH4Cl=NaCl+N2+2H2O+Q实验装置如下图所示，试回答：装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是 （填写编号）防止NaNO2饱和溶液蒸发保证实验装置不漏气使NaNO2饱和溶液容易滴下 B部分的作用是 a、冷凝 b、冷却氮气 c、缓冲氮气流加热前必须进行的一个操作步骤是 ，加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是 收集N2前，必须进行的步骤是（用文字说明） 。收集N2最适宜
17、的方法是（填写编号）用排气法收集在集气瓶中 用排水法收集在集气瓶中直接收集在球胆或塑料袋中（2）实验室合成氨装置如下图所示，试回答： 装置甲的作用是： 。 从乙处导出的气体是 ，检验产物的简易化学方法 。12将多磷酸钠溶液通过氢型阳离了交换柱，进行Na与H的交换，得到多磷酸，其结构为：交换后的溶液用0.1molL1的NaOH溶液滴定。在消耗NaOH溶液42.00mL和55.00mL时各有一个滴定终点。请回答：（1）有2个滴定终点的原因是： 。（2）n的值为 ，写出计算依据： 。13（99全国）取一根镁条置于坩埚内点燃，得到氧化镁和氮化镁混合物的总质量为0.470g。冷却后加入足量水，将反应产物
18、加热并灼烧，得到氧化镁质量为0.486g。（1）写出氮化镁与水反应生成氢氧化镁和氨的化学方程式。 （2）计算燃烧所得混合物中氮化镁的质量分数。8-2 氨、铵盐一考点内容： 氨的分子结构、性质和制取铵盐的结构、性质和用途氨和铵盐的检验二高考合题趋势分析： 氨的化学性质、实验室制备及铵离子的检验在高考中频频出现。随着高考能力考查的提高，命题将力求新颖，覆盖面广，思维跨度大，命题将以本部知识为载体，通过平衡移动、离子存在，氧化还原反应中电子转移和配平，溶液的PH判断将多个知识点串起来，以增加试题难度。三知识要点：一氨1氨的结构、性质和用途（1）氨的结构： 电子式： 结构式：空间构型：三角锥形；NH3
19、是极性分子。（2）物理性质：无色有特殊剌激性气味的气体，极易溶于水，常温常压下1体积水能溶解700体积的NH3 。（3）化学性质：与水反应：NH3+H2O NH3H2O NH4+OH NH3是唯一能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体，常用此性质检验NH3。与酸的反应：NH3+HCl=NH4Cl（生成白烟）NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 与氧化剂反应：4NH3+3O2 4NO+6H2O 2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O 8NH3+3Cl2 = N2 + 6NH4Cl 2氨的实验室法：用铵盐与碱共热2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O发生装置：固+固+加热型。
20、与制备O2 和CH4 气体相似；收集NH3 用向下排空气法收集。检验：a.用润湿的红色石蕊试纸检验；b.用沾有浓盐酸的玻璃棒检验，产生白烟。干燥：不能用CaCl2、P2O5、浓硫酸作干燥剂，因为NH3能与CaCl2反应生成CaCl28NH3。P2O5与浓硫酸均能与NH3反应，生成相应的盐。所以NH3通常用碱石灰干燥。 3氨的工业制法N2+3H2 2NH3 铵盐 （1）结构：离子晶体，具有离子键、共价键和配位键，是由非金属元素组成的离子化合物。 （2）物理性质：都是晶体，都易溶于水。（3）化学性质不稳定性：铵盐受热易分解NH4Cl NH3+HClNH4HCO3 NH3+CO2+H2O NH4NO
21、3受热分解较复杂：NH4NO3 N2O+2H2O 2NH4NO3 2N2 +O2+4H2O与碱反应NH4+OH NH3H2O 或NH4+OH NH3+H2O水解反应：NH4+H2O NH3H2O+H （4）用途：可用作氮肥，炸药，焊药。（5）NH4的检验：往待测液中加入NaOH溶液加热，放出能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，则证明含NH4。原理、规律、疑难剖析：关于氨水的几个问题（1）氨气或液氨溶于水得氨水，氨水的密度比水小，并且氨水浓度越大密度越小，计算氨水浓度时，溶质是NH3，而不是NH3H2O。（2）在氨水溶液中存在如下平衡：NH3+H2ONH3H2O NH4+OH，氨水显弱碱性，具有碱的
22、通性。氨水可使红色石蕊试纸变蓝，故常用湿润的红色石蕊试纸检验NH3的存在。（3）氨水是混合物，溶液中存在微粒有：三种分子：NH3H2O、NH3、H2O三种离子：NH4+、OH、及少量H+（4）氨水是弱电解质溶液，但电解质是NH3H2O而不是NH3。（5）氨水是很好的沉淀剂，可使多种阳离子：Mg2、Fe3、Al3、Ag、Cu2等生成沉淀。其中AgOH、（或Ag2O）、Cu(OH)2 等沉淀遇过量的氨水会生成络离子而溶解。如：Al3+3 NH3H2O=Al(OH)3 +3NH4Ag+ NH3H2O=AgOH+NH42AgOH=Ag2O+H2O Ag2O +4 NH3H2O=2Ag(NH3)2+ +
23、2OH+3H2O 利用此性质在实验室中用氨水制取Al(OH)3 和银氨溶液。（6）涉及氨水的离子方程式的书写氨水作反应物，用分子式NH3H2O表示。生成氨水时，如使用的反应物为浓溶液或在加热条件下，用下式表示：NH4+OH NH3+H2O生成氨水时，如使用的反应物为稀溶液，用下式表示：NH4+OH = NH3H2O铵盐的分解规律（1）不稳定性酸的铵盐分解产物为NH3和酸酐及水。如NH4HCO3 NH3+CO2+H2O（2）挥发性酸对应的铵盐产物为NH3和相应酸。如 NH4Cl NH3+HCl（3）氧化性酸的铵盐分解产物不附合上述规律。如NH4NO3和（NH4）2SO4（因HNO3和H2SO4有
24、强氧化性，NH3在加热时有还原性）题型示例：例1.同温同压下，两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满：NH3，NO2，进行喷泉实验。经充分反应后，瓶内溶液的物质的量浓度为 （ ）A. B. C.= D.不能确定解析:可先设烧瓶容积为1L,则NH3瓶中水充满整个烧瓶,NO2瓶中水充满烧瓶的2/3,如在标准状况下测定,则氨水的物质的量浓度为c=,HNO3溶液物质的量浓度为c=。参考答案：C例2.从某些性质看，NH3与H2O相当，NH4+与H3O+，NH2与O2都有相当关系，下列有关方程式不正确的是 （ ）NH4Cl+KNH2=KCl+2NH3M+2NH3=M(NH2)2+H2(M为二价活泼金属)2NH
25、4Cl+MNH=MCl2+NH32NH4Cl+MO=M(NH2)2+2HCl+H2O解析:A中KNH2可看成KOH,反应正确,B中NH3可看成H2O,反应正确,C中MNH可看成MO,反应同样也正确,而D中若将NH4Cl看成H3OCl即HCl,则有反应2NH4Cl+MO=MCl2+NH3+H2O精练过关:1(1993上海29)将20ml二氧化氮和氨的混合气体,在一定条件下充分反应,化学方程式是6NO+8NH3=7N2+12H2O.已知参加反应的二氧化氮比氨少2ml(气体体积均在相同状况下测定),则原混合气体中二氧化氮和氨的物质的量之比是 ( )A. 3:2 B. 2:3 C. 3:7 D. 3:
26、42Mg粉投入下列物质的水溶液中(溶液中的溶质是过量的),不能产生H2的是 ( )NaHSO4 B. NH4Cl C. HCOOH D. HNO33叠氮酸(HN3)与氢卤酸相似,它是易挥发的弱酸,下列叙述中正确的是 ( )它的水溶液中存在着N3-离子它是无色有刺激性气味的气体Na3N与稀H2SO4作用生成HN3它与NH3作用生成的是共价化合物4L、M、R、P、Q分别代表五种含不同化合价的氮元素的物质,A、B分别代表两种含不同化合价的氯元素的物质(每种物质中,氮或氯元素的化合价只有一种),又知物质M中的氮元素的化合价要比物质Q中氮元素的化合价低.在一定条件下,它们会发生如下的转化关系(关系式未配
27、平):P+AQ+B L+O2M+H2O L+MR+H2O B+H2OA+O2,若五种含氮元素的物质中有一种是硝酸,则硝酸是 ( )A. R B. M C. Q D. P5氢化铵（NH4H）与氯化铵的结构相似，又知NH4H与水反应有H2生成，下列叙述不正确的是（ ）NH4H是离子化合物，固态时属离子晶体NH4H溶于水，所形成的溶液显酸性NH4H固体投入少量的水中，有两种气体产生NH4H与水反应时，NH4H是氧化剂6（1997全国22）密度为0.91gcm-3的氨水，质量百分比浓度为25%（即质量分数为0.25），该氨水用等体积的水稀释后，所得溶液的质量百分比浓度为（ ）A.等于12.5% B.大
28、于12.5%C.小于12.5% D.无法确定7将碳酸铵加热到全部转化为气体后，将气体先通过过氧化钠，固体质量增加xg，再通过浓硫酸，液体质量增加yg，若先通过浓硫酸，液体质量增加zg，再通过过氧化钠，固体质量增加wg，则x、y、z、w由大到小的顺序是 。8有一种无色混合气体可能含有CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl气体。进行如下实验：此混合气体通过浓H2SO4气体总体积不变;再通入澄清石灰水,气体体积变小但无浑浊现象;剩余气体在空气中引燃，燃烧产物不能使无水硫酸铜变色.(1)根据实验,可推断混合气体中没有 ,原因是 .(2)根据实验,可推断混合气体中没有 ,原因是 .(3)混合气体中肯
29、定有 .(4)上述实验 (填”有”或”没有”)不能肯定或否定的气体.若有,则是 气体.9、(2004北京)资料显示：“氨气可以纯氧中安静燃烧”。某校化学小组学生设计如下装置（图中铁夹等夹持装置已略去）进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。用装置A制取纯净、干燥的氨气，大试管内碳酸盐的化学式为 。碱石灰的作用是： 。（2）将生成的氨气与过量的氧气通到装置B（催化剂为铂石棉）中，用酒精喷灯加。氨催化氧化的化学方程式是： 。试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是 。停止反应后，立即关闭B中两个活塞，一段时间后，将试管浸入冰水中，试管内气体颜色变浅，请结合化学方程式说明原因 。（3）将过量的氧气与A产生的氨气分别从a、b两管进气口通入到装置C中，并在b管上端点燃氨气： 两气体通入的先后顺序是 。其理由是 。 氨气燃烧的化学方程式是： 。 10（2001上海27）利用天然气合成氨的工艺流程示意如下： O2 依据上述流程，完成下列填空：（1）天然气脱硫时的化学方程式是 。（2）nmolCH4经一次转化后产生CO0.9nmol,产生H2 mol(用含n的代数式表示).（3）K2CO3（aq）和CO2反应在加压下进行，加压的理论依据是 （多选扣分）。a.相似相溶原理 b.勒沙特列原理c.酸碱中和原理（4
