氮族元素氮及化合物学习教案

1、会计学1氮族元素氮族元素(yun s)氮及化合物氮及化合物第一页，共24页。1.1.氮族元素氮族元素(yun s)(yun s)周期表位周期表位置：置：位于位于AA族、二族、二六周期；包括六周期；包括(boku)(boku)五种五种元素；元素；元素元素名称名称元素符号元素符号原子原子序数序数主要化合价主要化合价氮氮磷磷砷砷锑锑铋铋N NP PAsAsSbSbBiBi7 71515333351518383-3-3、0 0、+3+3、+5+52.2.写出五种元素的名称、符号、核电荷数、主要化合价写出五种元素的名称、符号、核电荷数、主要化合价3.五种元素中非金属元素五种元素中非金属元素_种种,金属元

2、素金属元素_种。种。通常单质是气体的通常单质是气体的_种种;固体固体_种。种。3 32 21 14 4第1页/共23页第二页，共24页。原子结构原子结构相同点：最外层电子数相同（相同点：最外层电子数相同（5e）不同点：电子层数不同，原子半径不同不同点：电子层数不同，原子半径不同NHNH3 3、NHNH4 4+ +、N N2 2、N N2 2O O、NONO、N N2 2O O3 3、NONO2 2、N N2 2O O4 4、N N2 2O O5 54.4.写出氮元素化合价从写出氮元素化合价从+1+1到到+5+5的氢化物和氧化物的的氢化物和氧化物的化学式化学式( (主要主要(zhyo)(zhyo

3、)学习它们的化学性质学习它们的化学性质) )5.5.氮族元素氮族元素(yun s)(yun s)原子结构的相同点和不同点原子结构的相同点和不同点6.6.氮族元素氮族元素(yun s)(yun s)及化合物性质的递变性（从上到下）及化合物性质的递变性（从上到下）b.最高价氧化物对应水化物（最高价氧化物对应水化物（H3RO4、HRO3）的酸性）的酸性_。 C.气态氢化物（气态氢化物（RH3）的稳定性）的稳定性_；还原性；还原性_。a.元素的金属性元素的金属性_,非金属性非金属性_;增强增强减弱减弱减弱减弱减弱减弱增强增强第2页/共23页第三页，共24页。7N 15P33As 51Sb相似性相似性

4、递变性递变性(binxng)(binxng)1.1.最外层都有最外层都有5 5个个电子电子(dinz)(dinz)，化合价主要有，化合价主要有- -3 3、+3+3和和+5+52.2.气态气态(qti)(qti)氢化氢化物的通式：物的通式：RH3RH33.3.最高价氧化最高价氧化物对应的水化物物对应的水化物通式为通式为HROHRO3 3 或或H H3 3RORO4 4原子结构原子结构氢化物氢化物水化物水化物核电荷数增大、电子层增多核电荷数增大、电子层增多原子半径增大原子半径增大最高价氧化物对应水化物的酸性减弱最高价氧化物对应水化物的酸性减弱氢化物的氢化物的稳定性稳定性减弱减弱 83Bi氢化物的

5、氢化物的还原性还原性增强增强HNO3H3PO4H3AsO4H3SbO46.6.氮族元素及化合物性质的相似性和递变性氮族元素及化合物性质的相似性和递变性第3页/共23页第四页，共24页。其中相同其中相同(xin tn)状况下与氮气密度相同状况下与氮气密度相同(xin tn)的的还有还有_。1.阅读课本阅读课本P2表表1-1,了解单质的物理性质了解单质的物理性质2.物理性质递变规律物理性质递变规律(gul)：（从上到下）：（从上到下）a.单质的熔点单质的熔点_;b.单质的沸点单质的沸点_;c.单质的密度单质的密度_。递增的趋势递增的趋势(qsh)(qsh)（SbSb、BiBi例外）例外）7.7.氮

6、族元素单质的物理性质和递变规律氮族元素单质的物理性质和递变规律递增的趋势（递增的趋势（SbSb、BiBi例外）例外）逐渐增大逐渐增大 其中其中:氮气的沸点是氮气的沸点是0C,氧气的沸点氧气的沸点-1830C,从空气中分离从空气中分离N2、O2的物理方法是的物理方法是_。COCO、CHCH2 2=CH=CH2 2分离液态空气分离液态空气第4页/共23页第五页，共24页。1.氮元素氮元素(yun s)在自然界中的存在在自然界中的存在_;化合态的氮存在于化合态的氮存在于_。（一）氮气（一）氮气(dn q)(dn q)（N2N2）知识知识(zh shi)主线：主线：N N N N N -3 0 +2

7、+4 +5 NH3 N2 NO NO2 HNO3 （NH4+）（N2O4）（NO3-）既有游离态既有游离态, ,又有化合态又有化合态多种无机物和有机物之中多种无机物和有机物之中第5页/共23页第六页，共24页。 N N NN 电子式：电子式：结构式：结构式： 氮元素是活泼的非金属元素，但氮气的化学性质氮元素是活泼的非金属元素，但氮气的化学性质(xngzh)(xngzh)很稳定。（元素和单质性质很稳定。（元素和单质性质(xngzh)(xngzh)的区别、联系）的区别、联系）氮氮叁键，键能大，结构氮氮叁键，键能大，结构(jigu)(jigu)稳定。稳定。 强调强调: :在高温、高压或放电条件下在高

8、温、高压或放电条件下, ,当氮气分子获得当氮气分子获得(hud)(hud)足够足够能量时，它能与能量时，它能与H2H2、O2O2、金属等物质发生化学反应。、金属等物质发生化学反应。2.氮气的物理性质氮气的物理性质 无色、无味、难溶于水的气体无色、无味、难溶于水的气体; ;沸点低（沸点低（0 0C C）; ;在空气中体在空气中体积分数积分数78%78%，质量分数，质量分数75%75%。第6页/共23页第七页，共24页。2 2的化学性质的化学性质(huxu xngzh)(huxu xngzh)(1).(1).与与H2H2反应反应(fnyng)(fnyng)（2 2）. .与与O2O2反应反应(fn

9、yng)(fnyng) （工业合成氨）（工业合成氨）N2O22NO放电放电3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NOO2=2NO22NO2= 2NOO2农谚：农谚：“雷雨打雷雨打发庄稼发庄稼”N2+3H2 2NH3 高温、高压高温、高压 催化剂催化剂NONO无色有毒不溶于水的气体。无色有毒不溶于水的气体。NONO2 2红棕色、有刺激性气味的气体。红棕色、有刺激性气味的气体。第7页/共23页第八页，共24页。 Mg2+:N:3Mg2+:N:3Mg2+ .(3).(3).与某些与某些(mu xi)(mu xi)金属反应金属反应点燃点燃3Mg+N3Mg+N2 2 = MgMg3 3N N2 2 （氮

10、气还可跟（氮气还可跟CaCa、SrSr、BaBa等金属等金属(jnsh)(jnsh)反应）反应）3Sr + N3Sr + N2 2 = Sr= Sr3 3N N2 2点燃点燃 3Ca + N 3Ca + N2 2 = Ca = Ca3 3N N2 2点燃点燃MgMg3 3N N2 2+6H+6H2 2O = 3Mg(OH)O = 3Mg(OH)2 2+2NH+2NH3 3MgMg3 3N N2 2+8HCl=3MgCl+8HCl=3MgCl2 2+2NH+2NH4 4ClCl第8页/共23页第九页，共24页。在在O2O2、N2N2、Cl2Cl2、CO2CO2、SO2SO2、空气中燃烧现象、空气

11、中燃烧现象(xinxing)(xinxing)、产、产物物2.中学化学中三种固体化合物中学化学中三种固体化合物A、B、C都由两种元素都由两种元素(yun s)组组成，都能与水反应，分别生成三种沉淀成，都能与水反应，分别生成三种沉淀a、b、c和三种和三种气体气体X、Y、Z；三种气体都能够在氧气中燃烧，生成物；三种气体都能够在氧气中燃烧，生成物中都有水。写出中都有水。写出A、B、C与水反应的化学方程式。与水反应的化学方程式。 _ _ _MgMg3 3N N2 2+6H+6H2 2O =3Mg(OH)O =3Mg(OH)2 2+2NH+2NH3 3CaCCaC2 2+2H+2H2 2O = Ca(O

12、H)O = Ca(OH)2 2+ C+ C2 2H H2 2AlAl2 2S S3 3+6H+6H2 2O =2Al(OH)O =2Al(OH)3 3+3H+3H2 2SS知识知识(zh (zh shi)shi)总结：总结：3 3N N是离子化合物是离子化合物, ,下列说法错误的是下列说法错误的是 ( )( )3 3N N溶于盐酸生成两种盐溶于盐酸生成两种盐3 3N N溶于水溶液呈碱性溶于水溶液呈碱性3 3N N中的中的NaNa+ +半径大于半径大于N N3-3-半径半径3 3N N中含有中含有40mol40mol电子电子C C第9页/共23页第十页，共24页。4.氮气氮气(dn q)的用的用

13、途途（3 3）液氮冷冻）液氮冷冻(lngdng)(lngdng)技术技术 冷冻冷冻(lngdng)(lngdng)麻醉剂、超低温技术。麻醉剂、超低温技术。 合成氨、制硝酸合成氨、制硝酸(xio sun)。化学性质不活泼化学性质不活泼熔沸点低熔沸点低氮的固定：氮的固定： N N2 2 氮的化合物氮的化合物生物固氮生物固氮人工固氮人工固氮（1 1）化工原料）化工原料（2 2）保护气）保护气 焊接金属、充填灯泡、保存粮食水果等。焊接金属、充填灯泡、保存粮食水果等。将游离态氮转变为化合态氮的方法，叫做氮将游离态氮转变为化合态氮的方法，叫做氮的固定。的固定。第10页/共23页第十一页，共24页。（二）氮

14、的氧化物（二）氮的氧化物其中其中 和和 分别分别(fnbi)(fnbi)是是HNO2HNO2和和HNO3HNO3的酸酐。的酸酐。 氮元素氮元素(yun s)(yun s)有有1 1、2 2、3 3、4 4、5 5五种价五种价价态，对应六种氧化物价态，对应六种氧化物, ,分别是分别是 、 、 、 、 、 。N2O(笑气笑气)NON2O3NO2 (光化学烟雾光化学烟雾(ynw)N2O4N2O5N2O3N2O5 氮的氧化物气体都是有毒气体氮的氧化物气体都是有毒气体,都是大气污染物。都是大气污染物。 NO是一种无色、无味、是一种无色、无味、有毒有毒、还原性较强的气体、还原性较强的气体,易被易被O2氧化

15、成氧化成NO2（2NO+O2=2NO2）。）。 NO2是一种红棕色、强烈刺激性气味、是一种红棕色、强烈刺激性气味、有毒有毒、易溶于水且、易溶于水且与水反应的气体，氧化性强，能使湿润的与水反应的气体，氧化性强，能使湿润的KI淀粉试纸淀粉试纸 。常温下。常温下NO2和和N2O4存在如下平衡：存在如下平衡：_。变蓝变蓝2NO2 N2O4 (无色气体无色气体);H0第11页/共23页第十二页，共24页。1 1、NONO与与NO2NO2的性质的性质(xngzh)(xngzh)比较比较NONONONO2 2物性物性毒性毒性与水与水与与O O2 2与与O O2 2、H H2 2O O与与NaOHNaOH氧化

16、性氧化性制备制备无色无色(w s)(w s)，无味，无味红棕色，刺激性气味红棕色，刺激性气味(qwi)(qwi)有毒（机理同有毒（机理同COCO）有毒（刺激呼吸系统）有毒（刺激呼吸系统）3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO24NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO34NO2+O2+2H2O = 4HNO3NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O3Cu + 8HNO3（稀）（稀）= 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2OCu + 4HNO3（浓）（浓）= Cu

17、(NO3)2 + 2NO2 + 2H2OSO2+NO2=NO+SO3H2S+NO2=S+NO+H2O第12页/共23页第十三页，共24页。2 2、有关、有关(yugun)NO(yugun)NO、NO2NO2、O2O2混合气体溶于水的计算混合气体溶于水的计算主要主要(zhyo)(zhyo)方程式：方程式：4 NO2+O2 +2H2O4 NO2+O2 +2H2O4HNO34HNO34NO+3O2+2H2O4NO+3O2+2H2O4HNO34HNO33NO2 + H2O = 2HNO3 + NO3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO一般一般(ybn)NO(ybn)NO、NO2NO2、O2O2

18、与水的反应，可归纳成四种情况：与水的反应，可归纳成四种情况：（1 1） NONO和和NONO2 2混合混合3NO3NO2 2 + H + H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3 + + NONO根据差量法计算根据差量法计算第13页/共23页第十四页，共24页。（2 2） NO2 NO2和和O2O2混合混合(hnh)(hnh)V(NOV(NO2 2)V(O)V(O2 2) )发生的化学反应发生的化学反应剩余气体剩余气体4 NO2+O2 +2H2O4HNO3= 4 1无无4 14 NO2+O2 +2H2O4HNO3O24 1先先:4 NO2+O2 +2H2O4HNO3再再:3NO2 + H

19、2O = 2HNO3 + NONO第14页/共23页第十五页，共24页。（3 3） NONO与水通与水通O O2 2V(NO)V(OV(NO)V(O2 2) )发生的化学反应发生的化学反应剩余气体剩余气体4 NO+3O2 +2H2O4HNO3= 4 3无无4 34 NO+3O2 +2H2O4HNO3O24 34 NO+3O2 +2H2O4HNO3NO（4） NO2、 NO、O2混合混合(hnh)当V(O2)=，反应反应(fnyng)后无气后无气体剩余。体剩余。特例，当特例，当V(NO) V(NO2) V(O2)V(NO) V(NO2) V(O2)1 1 11 1 1时混合气时混合气体全部体全部

20、(qunb)(qunb)与水反应，无气体剩余。与水反应，无气体剩余。第15页/共23页第十六页，共24页。练习练习1.1.将将100mL100mL由由NO2NO2和和O2O2组成的混合气体通入足量的水中组成的混合气体通入足量的水中，剩余，剩余(shngy)(shngy)气体气体20mL20mL，求原混合气体的组成。，求原混合气体的组成。解析解析(ji x):(ji x):剩余剩余20mL20mL气体可能是气体可能是NONO或或O2O2若剩余气体为若剩余气体为O2,O2,设反应的设反应的O2O2为为XmLXmL4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O =

21、 4HNO3 4X + X =80 ,X=16mL ; V(O2)=36mL4X + X =80 ,X=16mL ; V(O2)=36mL、V V（NO2NO2）=64mL=64mL若剩余气体若剩余气体(qt)(qt)为为20mlNO,20mlNO,设反应的设反应的O2O2为为XmLXmL 3NO2 + H2O = 2HNO3+NO 3NO2 + H2O = 2HNO3+NO 60mL 20mL 60mL 20mL4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3 4X + X =40 ,X=8mL ; V(O2)=8mL4X + X =40 ,

22、X=8mL ; V(O2)=8mL、V V（NO2NO2）=92mL =92mL 练习练习2.将将90mL由由NO2和和O2组成的混合气体通入足量的水组成的混合气体通入足量的水中中,剩余气体剩余气体30mL，30mL气体不可能是气体不可能是_。NO第16页/共23页第十七页，共24页。练习练习3.3.将盛有将盛有60mLNO60mLNO气体的集气瓶气体的集气瓶(q pn)(q pn)倒立水倒立水面，再通入面，再通入xmLO2xmLO2，充分作用后剩余气体，充分作用后剩余气体20mL20mL，求，求x x的的值。值。解析解析: :若剩余若剩余(shngy)20mL(shngy)20mL气体是气体

23、是O2O2 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 60mL 45mL X=45+20=65mL 60mL 45mL X=45+20=65mL 若剩余若剩余(shngy)(shngy)气体是气体是NONO 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3 40mL 30mL X=30mL 40mL 30mL X=30mL第17页/共23页第十八页，共24页。来自石油和煤的燃烧来自石油和煤的燃烧(rnsho)(rnsho)产物产物 汽车尾气汽车尾气 制硝酸的工厂尾气制硝酸的工厂尾气危害危

24、害(w(wiihhi)i)：O O、NONO2 2是有毒气体是有毒气体光化学烟雾的形成因素光化学烟雾的形成因素 造成酸雨造成酸雨3 3、NONO和和NONO2 2的污染的污染练习练习: :不能将不能将NONO2 2和和BrBr2 2蒸气区分开来的是蒸气区分开来的是 ( )( ) A. A.水水 4 4 C.C.湿润的湿润的KIKI淀粉试纸淀粉试纸 3 3溶液溶液C C第18页/共23页第十九页，共24页。 4.处理(chl)方法：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O3NO2+2NaOH = 2NaNO3+NO+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=

25、NaNO3+NaNO2+H2OV(NO2)=V(NO)时：时：产物产物(chnw)(chnw)为：为：NaNO2NaNO2产物产物(chnw)(chnw)为：为：NaNO3NaNO3和和NaNO2NaNO2NONO过量，产物为：过量，产物为：NaNONaNO2 2V(NOV(NO2 2) )V(NO)V(NO)时：时：V(NOV(NO2 2) ) V(NO)V(NO)时：时：第19页/共23页第二十页，共24页。Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O和和NONO2 2的制法的制法NO实验室制法：原理、装置实验室制法：原理、装置(zhungzh)、净化、收集、净化、收集NO2实验室制法实验室制法-原理原理(yunl)化学化学(huxu)原理：原理：装置同制氢气。