高考化学一轮复习 专题20 氮和磷学案（无答案）苏教版.doc

考点20 氮和磷考纲要求1.了解氮族元素的递变规律。2.了解氮气的分子结构和化学性质，了解氮的氧化物（no、no2）的性质及其对大气的污染与防止方法。3.了解磷的同素异形体（白磷、红磷），单质磷的化学性质，磷酸盐和磷肥的性质。考点透视一、氮族元素周期表中位置：第a族. (n、p、as、sb、bi)。原子结构 相同点：最外层电子数相同 不同点：电子层数不同主要性质：相似性：a.最高价态为+5，负价为-3，sb、bi无负价；b.最高价氧化物水化物(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，且比同周期卤素、氧族元素弱。二、氮气及其化合物 1.氮气的性质物理性质：纯净的n2是一种无色无味的气体，难溶于水，在空气中约占体积的78%。结构：电子式为，结构式为nn，氮氮叁键的键能高达946 kj mol-1，键能大，分子结构稳定，化学性质不活泼。化学性质常温下，n2的化学性质很不活泼，可代替稀有气体做保护气，但在高温、放电、点燃等条件下，n2能与h2、o2、a族的mg、ca等发生化学反应。氮的固定是指将空气中的氮气转变为含氮化合物的过程。与h2反应：n2 + 3h2 2nh3与o2反应：n2 + o2 2no 与活泼金属反应：n2 + 3mg mg3n2mg3n2 + 6h2o = 3mg(oh)2+ 2nh32.一氧化氮的性质物性：无色有毒、不溶于水的气体化性：既有氧化性，又有还原性，但以还原性为主2no + o2 = 2no2no + no2 + 2naoh = 2nano2 + h2o (吸收硝酸尾气)不与碱作用生成盐，为不成盐氧化物制法实验室：cu和hno3（稀）制no(只能用排水法收集)工业上：nh3和o2制no(氨催化氧化法)3.二氧化氮的性质物性：红棕色、有毒、有刺激性气味的气体，易溶于水化性与水：3no2 + h2o = 2hno3 + no，2no2 n2o4(只要有no2就有n2o4)氧化性：no2 + so2 = so3 + no制法实验室：cu和hno3（浓）制no2(只能用向上排空气法收集)工业上：nh3 no no2 (制硝酸)三、氮的氧化物溶于水计算规律关系式法no2和o2的混合气体溶于水时，由4no2 + o2 = 4hno3可知，当体积比41，恰好完全反应v(no2)v(o2) 41，no2过量，剩余气体为no41，o2过量，剩余气体为o2no和o2同时通入水中时，其反应是：2no+o2=2no2，4no2+o2+2h2o=4hno3，总式为：4no + 3o2 + 2h2o = 4hno3 =43恰好完全反应当体积比v(no)v(o2) 43剩余no43剩余o2值得注意的是4no2 + o2和4no + 3o2从组成上均相当于2n2o5的组成。即两情况中的总反应式都与n2o5 + h2o = 2hno3等效。这不仅是记忆二式的方法，也为上述问题的解法提供了新的思路。即利用混合气体中的n、o原子个数比进行分析判断：25 o2剩余no 25 完全反应25 剩余no电子守恒法当no2或no转化为hno3时要失去电子若上述两种气体与o2混合，o2得电子，且得电子数必然相等，这是电子守恒法解答此类型题目的依据。四、磷及其化合物1.磷的性质物理性质：白磷和红磷是磷的最常见的两种同素异形体。白磷和红磷对比如下表：名称白磷红磷分子结构分子式p4、正四面体分子晶体分子晶体、结构复杂颜色状态白色或黄色蜡状固体暗红色粉末溶解性不溶于水，易溶于cs2不溶于水，不溶于cs2毒性有剧毒无毒着火点40，可自烯240保存方法保存在水中密封保存相互转化白磷红磷化学性质4p + 5o2 2p2o52p + 3cl2 2pcl3(cl2不足)2p + 5cl2 2pcl5(cl2过量)白磷红磷2.p2o5磷酸和偏磷酸的酸酐p2o5 + h2o (冷) = 2hpo3 有毒，溶于水p2o5 + 3h2o (热) = 2h3po4 无毒，晶体hpo3 + h2oh3po4注：p2o5吸湿性强，可用作干燥剂。但不能干燥nh33.磷酸的性质纯净的磷酸是无色晶体，有吸湿性，能跟水以任意比例混溶，浓h3po4为无色粘稠液体，较稳定，不挥发，具有酸的通性。磷酸为三元酸，与碱反应时，当碱的用量不同时，可生成不同的盐。如磷酸和naoh反应：11生成nah2po4；12生成nahpo4；13生成na3po4。介于11和12之间生成nah2po4和na2hpo4的混合物。介于12和13之间生成na2hpo4和na3po4的混合物。4.磷酸盐的性质如上所述，磷酸盐有三类：分别是正盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐。其中，磷酸二氢盐多数易溶于水，而磷酸盐和磷酸一氢盐除钾、钠、铵盐外大都不溶于水。三类盐之间的相互转化关系式是：磷酸二氢盐磷酸一氢盐 磷酸盐五、磷肥的制取和使用2制磷肥的原料是磷矿粉，它不溶于水，目的是把不溶性的磷酸盐，转化为可溶性磷酸盐，便于植物吸收。过磷酸钙：主要成分为ca(h2po4)2和caso4，有效成分为ca(h2po4)2。ca3(po4)2 + 2h2so4 = 2caso4 + ca(h2po4)2重过磷酸钙：主要成分为ca(h2po4)2。ca3(po4)2 + 4h3po4 = 3ca(h2po4)2使用磷肥时，不能与碱性物质混合，因为ca(h2po4)2水溶液呈弱酸性，遇碱性物质会使其生成cahpo4或ca3(po4)2沉淀，由于不溶于水而不能被作物吸收，降低或丧失肥效。难点释疑1、为什么：n2的化学性质稳定？氮元素的非金属性很强？n2的熔沸点很低？ 答：物质的性质是由结构决定的：n2的化学性质是由n2分子结构决定的，氮分子内存在氮氮三键，键能大因此化性稳定；氮元素的性质是由氮原子结构决定的，氮原子半径小，最外层电子数多，所以非金属性强；n2的熔沸点是由n2分子间作用力决定的，因氮分子式量小，分子间作用力小，故熔沸点低。2、“雷雨发庄稼”蕴含什么化学原理？答：“雷雨发庄稼”蕴含的化学原理是： n2 + o2 2no no + o2 = 2no2 3no2 + h2o = 2hno3 + no hno3与土壤中的矿物质结合成硝酸盐，为作物提供氮肥。3、如何鉴别no2和br2两种红棕色气体？答：物质的鉴别应从物质的性质区别入手，根据物理性质：冷凝，易液化为深红棕色液体的是br2 溶解性：溶于水后得橙色溶液的是br2，无色溶液的是no2 溶解性：易溶于苯，且形成橙红色溶液的为br2 根据化学性质将气体分别通入agno3溶液，产生淡黄色沉淀的是br2等方法。4、何时考虑隐蔽反应“2no2 n2o4”？答：与no2有关的问题，除非题目特别说明，一般均需考虑隐蔽的反应“2no2 n2o4”。如与no2有关的式量、密度、颜色、体积、化学平衡中的转化率等问题均需考虑隐蔽反应的存在。如：【例3】5、如何计算气体溶于水后所形成溶液的物质的量浓度？答：根本方法：c=n/v ，关键是：溶质物质的量的计算；溶液体积的计算。例如：标况下，盛有4lno2和2lo2的混合气体的容器倒立在水槽中，经充分反应后，求容器内形成溶液的物质的量浓度？（假设溶质未扩散，不考虑2no2 n2o4）溶质为hno3其物质的量与参加反应no2的物质的量相等，故n（hno3）=4/22.4mol，溶液体积为5l，溶液物质的量浓度可求。典型例析【例1】a、b、c、d、e是含有一种相同元素的五种物质，在一定条件下可发生如图所示的转化，其中a是单质，b是气体，c、d是氧化物，e是最高价氧化物对应的水化物，则a可能是（ ）a.cl2 b.n2 c.s d.c【解析】根据左栏的转化关系及氯、硫、碳的单质及化合物的性质可知答案为b、c，并可用下式转化关系验证：【答案】bc【例2】相同质量的镁条分别在氧气、氮气和空气中充分燃烧，所得固体产物的质量由大到小的顺序是 ；过量的镁条分别在相同状况下相同体积的氧气、氮气和空气中充分燃烧，生成的固体产物的质量由大到小的顺序是 。【解析】根据2mg + o2 2mgo,3mg + n2 mg3n2可知，当mg为1mol 时，在o2中燃烧，质量增加16g；在n2中燃烧，质量增加9.33g。相同质量的镁条在o2、n2和空气中充分燃烧生成固体物质质量由大到小的顺序是：o2空气n2。当气体物质的量为1mol时，生成mgo 2mol(质量80g)，生成mg3n2 1mol (质量为100g)，故生成固体产物的质量由大到小的顺序是：n2空气o2。【答案】o2空气n2；n2空气o2【例3】常温下，在v l密闭容器中有a mol no气体，压强为b kpa，若再充入a mol o2，保持温度不变，反应后容器内的压强是（ ）a.等于1.5 b kpa b.等于2 b kpac.小于1.5 b kpa d.大于1.5 b kpa【解析】由反应：2no + o2 = 2no2可知，o2过量a/2mol，生成的2no2n2o4，气体的总物质的量小于1.5a mol，根据pv = nrt；知c正确。【答案】c【例4】将容积为50ml的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体、倒置量筒在盛满水的水槽里，一段时间后，量筒里剩余气体体积为5 mol。则原混合气体中no2和o2体积比可能是 或 。【解析】no或no2与o2的混合气体与水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出来。2no + o2 = 2no23no2 + h2o = 2hno3 + no 由2 + 得4no2 + 3o2 + 2h2o = 4hno3 由3 + 2得4no + 3o2 + 2h2o = 4hno3 、两式就是平时计算经常用到的关系式。 设剩余的5 ml为o2，则参加反应的no2和o2的总体积为：50 ml - 5 ml = 45 ml 则原混合气里，no2的体积为：45 ml 4/5 = 36 ml o2的体积为：45 ml - 36 ml = 14 ml 即no2与o2的体积比为：3614 = 187。 设剩余的5 ml为no，由式得过量的no2体积为15 ml，则发生反应的no2和o2的总体积为：50 ml - 15 ml = 35 ml 则原混合气里，o2的体积为：35 ml 1/5 = 7 ml no2的体积为：50 ml - 7 ml = 43 ml 即no2与o2的体积比为：437。【解析】187 437【例5】x、y、z是短周期元素的三种常见氧化物。x跟水反应后可生成一种具有还原性的不稳定的二元酸，该酸的化学式是 ；y和x的组成元素相同，y的化学式是 ；1 mol z在加热时跟水反应的产物需要用6 mol的氢氧化钠才能完全中和，z的化学式是 ，其中和产物是 ，在一定条件下，y可以跟非金属单质a反应生成x和z，其反应的化学方程式为 。【解析】首先由x、y、z为短周期元素的氧化物，确定元素大致范围。再由能与水反应生成不稳定具有还原性的二元酸，确定x为非金属氧化物且为酸酐，并能再被氧化。从所学过的知识来分析应为so2形成的酸为h2so3。进而推得x为so2。由题意可得z也为一种酸的酸酐。1 mol z与热水形成的酸需6 mol的naoh中和，推得氧化物为p2o5。该氧化物1 mol 与热水反应生成2 mol h3po4，中和2 mol h3po4需6 mol的naoh。中和产物为na3po4和h2o。最后一问依据题意就可写出方程。【答案】h2so4 so3 p2o5 na3po4和h2o 2p + 5so3 = 5so2 + p2o5【例6】磷是存在于自然界和生物体内的重要元素，回答下列与磷及其化合物有关的问题。磷在自然界里主要以 的形式存在于矿石中。磷的单质有多种同素异形体，其中最常见的是有毒的 和无毒的 。磷在不充足的氯气中燃烧的化学方程式为 ；而过量的氯气中燃烧的化学方程式则是 。磷(相对原子质量为31)在空气中燃烧生成的氧化物通常可用做强干燥剂。制备100g这种干燥剂所消耗的空气的体积约为 l（在标准状况下）。有机磷农药“乐果”的结构简式是：其中所含的双键有 个。【解析】此题的综合性很强，既有化学与生物的综合，也有无机化学和有机化学的综合，考查的知识是基本知识，题目难度不大。易出错点有两处，一处是第小题磷在不充足的氯气中燃烧的化学方程式，有些考生认为氯气不足，产物应是pcl3，而忽略了pcl3更易被氯气氧化，因此，只写出第一步反应的方程式。小问是简单的计算：4p + 5o22p2o5 n (o2) = 284 mol5 mol 284gn (o2) 100gv (空气) = 284 mol 22.4l/mol 5 = 197.2l第二处解答小问时，要根据价键原则将结构简式写为,可判断出含两个双键，有些考生只注意p=s,而忽略了c = 0【答案】磷酸盐；白磷；红磷。2p + 3cl22pcl3；2p + 5cl2 2pcl5188 (空气中o2含量21%计算)或197 (空气中o2含量按约1/5计算) 2【例7】工业上常用氟磷灰石ca3(po4)3f为原料，按下图所示流程制取磷酸、重过磷酸钙ca(h2po4)2和氢氟酸。其中反应（）为氟磷灰石跟另一种原料反应，生成a、b、c三种物质，其中的产物c又跟氟磷灰石发生反应（），生成b和重过磷酸钙。试写出两个反应的化学方程式：反应() ；反应() 。在生产中要应特别注意 。【解析】解题时，可以把ca5(po4)3f看成是ca3(po4)2和caf2的固定组成物，由ca3(po4)2、caf2与浓h2so4反应方程式不难类推出ca5(po4)3f与h2so4。【答案】() ca5(po4)3f + 5h2so4 = 3h3po4 + 5caso4 + hf() ca5(po4)3f + 7h3po4 = 5ca(h2po4)2 + hf由于hf有毒，因而生产中要特别注意加强劳动保护和防止环境污染。命题趋势氮和磷的知识是学习氮族元素知识的基础，其中的同素异形体、环境保护等知识是高考中的热点，该部分知识在近两年高考整体试题中所占比重较小，在04年广东卷和05年江苏卷选择题中出现比重较大。该部分知识与化学平衡、氧化还原反应等知识联系紧密，对学生的基础和能力考查都是很好的素材，由此预测高考命题趋势为：1、 氮族元素性质的相似性、递变性和特殊性2、 氮和磷的原子结构、单质结构及同素异形体概念3、 与氮和磷知识有关的物质结构、环保、科技等有关的信息题，与化学平衡有关的问题。过关检测1.同温同压下，在3支相同体积的试管中分别充有等体积混合的2种气体，它们是no和no2，no2和o2，nh3和n2。现将3支试管均倒置于水槽中，充分反应后，试管中剩余气体的体积分别为v1、v2、v3，则下列关系正确的是（ ）a.v1v2v3 b. v1v3v2c. v2v3v1 d. v3v1v22.关于氮族元素(用r代表)的下列叙述正确的是（ ）a.最高化合价是+5 b.氢化物通式为rh5c.非金属性由上到下递增 d.其含氧酸均为一元强酸3.关于非金属元素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b.其单质均由双原子分子构成c.都属于主族元素d.每种元素仅生成一种氢化物4.由nah2po4脱水形成聚磷酸盐na200h2p200o601，共脱去水分子的数目为（ ）a.198个 b.199个 c.200个 d.201个5.锗酸铋(简称bgo)是一种优良材料，其中锗(ge)元素处于最高价态，铋元素的价态与它跟氯形成的某些共价化合物所呈的价态相同，且此氯化物中铋具有8电子稳定结构，则bgo的化学式是（ ）a.bi3ge3o13 b. bi4ge3o12 cbi4ge3o16 d. bi3ge3o126.有一种磷的结构式是，有关它的下列叙述中不正确的是（ ）a.它完全燃烧时的产物是p2o5b.它在常温下呈固态c.它在常温下呈液态d.它与白磷互为同分异和构体7.如右图为装有活塞的密闭容器，内盛22.4mlno。若通入11.2ml氧气(气体体积均在标准状况下测定)，保持温度、压强不变，则容器内气体的密度（ ）a.等于1.369gl-1 b.等于2.054 gl-1 c.大于2.054 gl-1d.在1.369 gl-1和2.054 gl-1之间8.温室时，在容积为a ml的试管中充满no2气体，然后倒置在水中到管内水面不再上升时为止，再通入b ml o2则管内液面又继续上升，测得试管内最后剩余气体为c ml，且该气体不能支持燃烧。则a、b的关系是（ ）a.a = 4b + 3c b.a = 4b + c c.ab = 41 d. ab = 439.砒霜的主要成分是as2o3，剧毒，致死量为0.1g。as2o3是两性偏酸性氧化物，微溶于水，生成h3aso3；该酸及其对应的盐也均有毒性，其中碱金属对应的盐溶于水，其他金属对应的盐均几乎不溶于水。下列关于处理一瓶含有砒霜废液的方案中正确的是（ ）a.直接倒入下水道b.经过滤后倒入下水道c.加入足量生石灰后，倒入指定地点d.加入足量氢氧化钠后，倒入指定地点10.将充有m ml no和n ml no2气体的试管倒立于水槽中，然后通入m ml o2，若nm，则充分反应后，试管中的气体在同温同压下的体积(ml)为（ ）a.(n-m)/3 b.(4n-1)/12 c.(3m+n)/3 d.3(n-m)11.往含有氢氧化钙3.7g的石灰水中滴加150 ml 0.5 moll-1的磷酸溶液，待充分反应完全后。下列叙述正确的是（ ）a.只生成ca3(po4)2沉淀b.有cahpo4和ca3(h2po4)2两种物质生成c.有ca3(po4)2和cahpo4两种物质生成d.有ca3(po4)2和ca3(h2po4)2两种物质生成12.为同时施用分别含n、p、k三种元素的化肥，对于给定的化肥： k2co3 kcl ca(h2po4)2 (nh4)2so4 氨水，最适宜的组合是（ ）a. b. c. d. 13. 10ml no、co2的混合气体通过足量的na2o2后，气体的体积变为5ml（相同状况），则co2和no的体积比不可能是（ ）a、1 ：1 b、 2 ：1 c、3 ：2 d、1 ：2 4. 下列叙述能说明r元素是氮族元素的是（ ）ar元素的最高价是+5价br元素有气态氢化物rh3cr的氧化物可形成化学式为hro3的含氧酸d其含氧酸是一元强酸15.某集气瓶内装的混合气体呈红棕色，加入足量水，盖上玻璃片振荡，得棕色溶液，气体颜色消失，再打开玻璃片后，瓶中气体又变为红棕色。该混合气体可能是（ ） a n2 no2 br2 b no2 no n2 c no2 o2 no d n2 o2 br216.我国“神舟5号”宇宙飞船的运载火箭的推进剂引燃后发生剧烈反应，产生大量高温气体从火箭尾部喷出。引燃后的高温气体成分有co2、h2o、n2、no等，这些气体均为无色，但在卫星发射现场看到火箭喷射出大量红烟，产生红烟的原因是（ ）a 高温下n2遇空气生成no2 b no遇空气生成