第一章氮族元素

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1、第一章第一章 氮族元素氮族元素一、氮族元素在周期表中的位置及元素的名称和符号一、氮族元素在周期表中的位置及元素的名称和符号 第第VA族族名称名称 符号符号氮氮 磷磷 砷砷 锑锑 铋铋NPAsSbBi原原子子半半径径逐逐渐渐增增大大-3、+1、+2、+3、+4、+5-3、+3、+5+3、+5主要化合价主要化合价密度密度熔熔沸点沸点升升高高升升高高降降低低升升高高非非金金属属性性减减弱弱金金属属性性增增强强二、氮族元素气态氢化物的稳定性二、氮族元素气态氢化物的稳定性NH3 PH3 AsH3（BiH3为固态）为固态）三、最高价氧化物对应的水化物的酸性三、最高价氧化物对应的水化物的酸性HNO3 H3P

2、O4 H3AsO4 H3SbO4（硝酸）硝酸）（磷酸）磷酸）（砷酸）砷酸）（锑酸）锑酸）HNO2 H3PO3 H3AsO3 H3SbO3（亚硝酸）（亚磷酸）（亚砷酸）（亚锑酸）亚硝酸）（亚磷酸）（亚砷酸）（亚锑酸）第一节第一节 氮和磷氮和磷一、氮气一、氮气1、氮元素的存在及单质的物理性质、氮元素的存在及单质的物理性质 游离态形式存在于空气中游离态形式存在于空气中 化合态形式存在于多种无机物及有机物中化合态形式存在于多种无机物及有机物中存在存在物理物理性质性质 无色无味的气体、密度比空气小；无色无味的气体、密度比空气小；难溶于水，难溶于水，1体积水溶解体积水溶解0.02体积的氮气。体积的氮气。2

3、、氮气的分子结构和化学性质、氮气的分子结构和化学性质分子结构分子结构电子式电子式结构式结构式N NN N键很牢固，氮分子的结构很稳定。化学性质不活泼键很牢固，氮分子的结构很稳定。化学性质不活泼难与其它物质发生化学反应难与其它物质发生化学反应问：问：氮氮的的非金属性与氮气的活泼性非金属性与氮气的活泼性（氧化性）一致吗？（氧化性）一致吗？氮的非金属性与氮气的活泼性（氧化性）氮的非金属性与氮气的活泼性（氧化性）不一致不一致 氮元素的非金属性比较强氮元素的非金属性比较强 氮气的活泼性（氧化性）比较弱，氮气的活泼性（氧化性）比较弱，表现出表现出“惰性惰性”思考题思考题化学性质化学性质 在高温、高压、催化

4、剂、放电等条在高温、高压、催化剂、放电等条件下反应件下反应（1）氮气与氢气的反应（工业合成氨）氮气与氢气的反应（工业合成氨）N2+3H2 2NH3 +Q高温、高压高温、高压催化剂催化剂（2）氮气与氧气的反应）氮气与氧气的反应N2+O2=2NO放电放电2NO+O2=2NO23NO2+H2O=2HNO3+No注意比较注意比较NO与与NO2气体的物理性质区别：气体的物理性质区别：颜色、状态、气味毒性、溶解性等；颜色、状态、气味毒性、溶解性等；NONO2颜色、状态颜色、状态无色气体无色气体红红棕色气体棕色气体气味气味-有刺激性气味有刺激性气味溶解性溶解性难溶于水难溶于水易溶于水且与易溶于水且与水反应水

5、反应毒性毒性有毒性有毒性 有毒性有毒性收集方法收集方法排水法排水法向上排空气法向上排空气法（3）与金属反应）与金属反应高温条件高温条件下能与下能与Na、Mg、Ca、Ba等反应生成金属氮化物等反应生成金属氮化物3Mg+N2=Mg3N2（氮化镁）氮化镁）高温高温镁在镁在空气中燃烧的产物是什么？空气中燃烧的产物是什么？3Mg+N2=Mg3N2（氮化镁）氮化镁）高温高温2Mg+O2=2MgO（氧化镁）氧化镁）点燃点燃Mg3N2仅存在于干态，遇水强烈水解仅存在于干态，遇水强烈水解Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2 +2NH3一、一、1molMg在足量的氮气、空气、纯氧气、二在足量的氮气、空气、纯氧气

6、、二氧化碳气体中燃烧生成氧化碳气体中燃烧生成 的固体质量由大到小的的固体质量由大到小的排列次序是排列次序是_.思考题思考题 二氧化碳二氧化碳 氧气氧气 空气空气 氮气氮气2Mg+O2=2MgO （40g）点燃点燃3Mg+N2=Mg3N2 （100/3g）点燃点燃2Mg+CO2=2MgO+C （46g）点燃点燃1mol镁在空气中燃烧生成的质量一定在镁在空气中燃烧生成的质量一定在100/3g40g之间之间 二、足量的镁在二、足量的镁在1mol空气、氮气、氧气、二空气、氮气、氧气、二氧化碳中燃烧生成的固体质量由大到小的次序是氧化碳中燃烧生成的固体质量由大到小的次序是_.2Mg+O2=2MgO （80

7、g）点燃点燃3Mg+N2=Mg3N2 （100g）点燃点燃2Mg+CO2=2MgO+C （92g）点燃点燃氮气氮气 空气空气二氧化碳二氧化碳 氧气氧气在在1mol空气中燃烧其生成的质量一定在空气中燃烧其生成的质量一定在80g100g之间之间生成生成0.4molMgO，（，（16g）0.8molMg3N2（80g）共共96g NO2在雨水中与水反应生成硝酸，硝酸与土壤中的矿物在雨水中与水反应生成硝酸，硝酸与土壤中的矿物 质作用生成能被植物吸收的硝酸盐，可促进植物的生长。质作用生成能被植物吸收的硝酸盐，可促进植物的生长。NO和和NO2是大气的污染物。空气中的是大气的污染物。空气中的NO2是造成光化

8、学是造成光化学 烟雾的主要因素。烟雾的主要因素。3、氮气的用途、氮气的用途 是是合成氨、制硝酸的重要原料；合成氨、制硝酸的重要原料；作保护气作保护气焊接金属，充填灯泡，贮存粮食、水果等；焊接金属，充填灯泡，贮存粮食、水果等；冷冻剂冷冻剂冷冻麻醉条件下做手术；冷冻麻醉条件下做手术；制造低温环境制造低温环境制超导材料。制超导材料。在日光照射下，由大气污染物在日光照射下，由大气污染物NO2、碳氢化合物与空碳氢化合物与空气中的氧反应生成多种产物，使天空中弥漫着棕色的浓气中的氧反应生成多种产物，使天空中弥漫着棕色的浓雾，使能见度降低，产生异常的臭味，对眼睛有强烈的雾，使能见度降低，产生异常的臭味，对眼睛

9、有强烈的刺激作用，这种现象称为刺激作用，这种现象称为光化学烟雾。光化学烟雾。2NO2 N2O4红棕色气体红棕色气体无色气体无色气体4、自然界氮的固定、自然界氮的固定氮的固定氮的固定-把大气中的氮转化为氮的化合物把大气中的氮转化为氮的化合物人工固定人工固定工业上用氮气合成氨工业上用氮气合成氨在放电条件下制备氮的氧化物再合成在放电条件下制备氮的氧化物再合成硝酸盐或铵盐，硝酸盐。硝酸盐或铵盐，硝酸盐。自然固定自然固定雷电时大气中有氮的氧化物生成以及雷电时大气中有氮的氧化物生成以及豆科作物根瘤中的固氮菌常温下将空气豆科作物根瘤中的固氮菌常温下将空气中的氮气转化为硝酸盐。中的氮气转化为硝酸盐。空气中空气

10、中的氮气的氮气动物动物氨或氨或铵盐铵盐硝酸盐硝酸盐植物植物亚硝酸盐亚硝酸盐工工 厂厂豆科植物豆科植物细菌分解细菌分解雷雷 电电遗遗 体体遗遗体体5、自然界中氮的循环过程、自然界中氮的循环过程NO与NO2的性质实验 1、如下图所示，当用分液漏斗向烧瓶中慢慢、如下图所示，当用分液漏斗向烧瓶中慢慢注入水后，若试管内液面仍保持原来位置，则注入水后，若试管内液面仍保持原来位置，则进入试管中的氧气与原来一氧化氮的物质的量进入试管中的氧气与原来一氧化氮的物质的量之比是之比是_。7/4思考题思考题2、写出下列方程式、写出下列方程式 用排水法收集用排水法收集12mlNO于试管中，然后向倒立于水于试管中，然后向倒

11、立于水槽中的该试管内间歇地通入氧气至完全反应。槽中的该试管内间歇地通入氧气至完全反应。用排水法收集用排水法收集12mlNO2于试管中，然后向倒立于水于试管中，然后向倒立于水槽中的该试管内间歇地通入氧气至完全反应。槽中的该试管内间歇地通入氧气至完全反应。4NO+3O2+2H2O=4HNO34NO2+O2+2H2O=4HNO33、用排水法收集、用排水法收集12mlNO于试管中，然后向倒立于水槽中于试管中，然后向倒立于水槽中的该试管内间歇地通入氧气共的该试管内间歇地通入氧气共12ml，下列说法正确的是（下列说法正确的是（）A、剩余氧气剩余氧气 B、剩余剩余NOC、试管中气体为红棕色试管中气体为红棕色

12、D、试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几次，最后剩余无试管内气体先变为红棕色，后红棕色消失，反复几次，最后剩余无色气体色气体A D 有关混合气体（有关混合气体（NO2、NO、O2、CO2、H2O）的计算技巧的计算技巧1 1、NO 与与 NO2 混合气体溶于水混合气体溶于水 反应：反应：3NO2+H2O=2HNO3+NO V（NO2）1/3V（NO2）反应最后得到的气体是反应最后得到的气体是NO。体积体积V总总=V（NO）+1/3V（NO2）2 2、NO 与与 O2 的混合气体溶于水的混合气体溶于水 反应：反应：4NO+3O2+2H2O=4HNO3若若V（NO）V（O2）=4 3，则容器

13、内无气体剩余，水可则容器内无气体剩余，水可 充满容器。充满容器。若若V（NO）V（O2）4 3，则，则容器内剩余气体为过量容器内剩余气体为过量 的的NO。若若V（NO）V（O2）4 1，则，则NO2过量，容器内剩余气过量，容器内剩余气 体为的体为的NO，体积为过量的体积为过量的 NO2的的 1/3。若若V（NO2）V（O2）4 1，则，则O2过量，容器内剩余气体过量，容器内剩余气体 为过量的为过量的O2。4、NO2、NO 与与 O2 三种三种气体溶于水气体溶于水 反应：反应：NO2+NO+O2+H2O=2HNO3若若V（NO2）V（NO2）V（O2）=1 1111，则，则容器内无容器内无 气体

14、剩余，水可充满容器。气体剩余，水可充满容器。若按若按1 1111反应后，仍有某两种或一种气体多余可按前面例题反应后，仍有某两种或一种气体多余可按前面例题进行判断。进行判断。5、CO2、NO 混合气体通过混合气体通过 Na2O2 时的讨论时的讨论反应反应：2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 2NO+O2=2NO2若若 V（CO2）V（NO）；）；反应后气体总体积为原反应后气体总体积为原 混合气体体积的混合气体体积的1/2。若若 V（CO2）V（NO）；）；反应后气体缩小的体积即反应后气体缩小的体积即 为原为原CO2的的体积。体积。1、把、把40mlNO和和NO2的混合气体与的混合气体与

15、20mlO2同时通入倒立在水同时通入倒立在水槽中盛满水的量筒里，充分反应后，量筒里还剩下槽中盛满水的量筒里，充分反应后，量筒里还剩下5ml气体，气体，求原混合气体中求原混合气体中NO和和NO2的体积各是多少的体积各是多少ml？（？（气体体积均气体体积均是在相同条件下测得）是在相同条件下测得）若若氧气过量，氧气过量，V（NO）=10ml，V（NO2）=30ml若氧气不足若氧气不足，V（NO）=27.5ml，V（NO2）=12.5ml 2、室温时，在容积为、室温时，在容积为90ml的大试管里充满的大试管里充满NO2气体，然后气体，然后倒置在水里，至试管内液面不再上升时，再通入一定量的氧倒置在水里，

16、至试管内液面不再上升时，再通入一定量的氧气，则试管内液面继续上升，最后试管内留有气，则试管内液面继续上升，最后试管内留有10ml气体。问：气体。问：（1）这）这10ml可能是什么气体？可能是什么气体？（2）通入氧气的体积是多少？）通入氧气的体积是多少？（1）若）若10ml为为NO，则通入氧气为则通入氧气为15ml（2）若若10ml为为O2，则通入氧气为则通入氧气为32.5ml练习题练习题3、现有、现有NO2和和O2的混合气体共的混合气体共12ml，与水充分反应后剩余与水充分反应后剩余 2ml气体，试计算原混合气体中气体，试计算原混合气体中NO2和和O2可能各为多少可能各为多少ml？（气体体积均

17、为标准状态下的体积）气体体积均为标准状态下的体积）4、标准状态下，将、标准状态下，将7.84mlCO2和和O2的混合气体，先通过足的混合气体，先通过足量量Na2O2充分反应，再将反应后气体能通入倒扣在水中充充分反应，再将反应后气体能通入倒扣在水中充 有有8.96mlNO的试管中，边通气边轻轻摆动，反应完毕，试的试管中，边通气边轻轻摆动，反应完毕，试管内剩余气体管内剩余气体0.56ml，试计算原混合气体的组成。试计算原混合气体的组成。当当O2过量时，过量时，VO2=6.72ml,VCO2=1.12ml当当O2不足时，不足时，VO2=4.76ml,VCO2=3.08ml当当O2过量时，过量时，VO

18、2=4ml,VNO2=8 ml当当O2不足时，不足时，VO2=1.2ml,VNO2=10.8ml5、将、将VmlNO和和NO2的混合气体通过水吸收后，得到的混合气体通过水吸收后，得到aml无无色气体色气体A，将此无色气体将此无色气体A与等体积与等体积O2混合，再通过水充分混合，再通过水充分吸收后，收集到吸收后，收集到5ml气体气体B。试回答试回答：（1）A气体是什么气体？气体是什么气体？B气体是什么气体？气体是什么气体？（2）A气体的体积是多少气体的体积是多少ml？（3）V的取值范围为多少？的取值范围为多少？（1）A为为NO，B为为O2（2）A的体积是的体积是20ml（3）V的取值范围是的取值

19、范围是2060ml6、将、将20mlNO2和和NH3的的混合气体，在一定条件下充分反应，混合气体，在一定条件下充分反应，化学方程式是化学方程式是6NO2+8NH3=7N2+12H2O，已知参加反已知参加反 应的应的NO2比比NH3少少2ml（气体体积均在相同条件下测定）气体体积均在相同条件下测定）原混合气体中原混合气体中NO2和和NH3的物质的量之比是多少？的物质的量之比是多少？答案：答案：3 2 3 77、容积为、容积为27ml的试管中充入的试管中充入24mlNO2和和3mlO2，然后倒置然后倒置水槽中，至水不再上升为止，最后试管中剩余什么气体，水槽中，至水不再上升为止，最后试管中剩余什么气

20、体，其体积为多少其体积为多少ml？4mlNO8、盛满盛满18mlNO2和和N2混合气体的试管倒立在水中，混合气体的试管倒立在水中，最后试管中留下最后试管中留下10ml气体，求原混合气体中气体，求原混合气体中NO2和和N2的体积比。的体积比。21219、NO2、NH3、O2的混合气体的混合气体26.88L通过足量稀通过足量稀 H2SO4后，溶液质量增加后，溶液质量增加45.76g，气体体积缩气体体积缩 小至小至2.24L（气体体积均已换算到标准状况），气体体积均已换算到标准状况），求原混合气体的平均相对分子质量。求原混合气体的平均相对分子质量。40.6 40.8练习题练习题1、某无色混合气体可能

21、由、某无色混合气体可能由NH3、HCl、NO2、NO、Cl2、CO2等几种气体组成，将等几种气体组成，将100ml混合气体通过混合气体通过足量的浓硫酸后，气体体积缩小了足量的浓硫酸后，气体体积缩小了30ml，再通过再通过足量的足量的Na2O2固体气体体积又缩小了固体气体体积又缩小了30ml，且气体且气体变为红棕色，再将红棕色气体通过足量的水变为红棕色，再将红棕色气体通过足量的水 收集收集到到20ml无色气体，试回答：无色气体，试回答：（1）混合气体由什么气体组成？）混合气体由什么气体组成？（2）最后收集到的）最后收集到的20ml气体是什么气体？气体是什么气体？2、将、将4L0.01mol/L的

22、的Ca(OH)2溶液与溶液与3L0.02mol/L的的磷酸溶液充分反应，生成物除水外还有什么？其磷酸溶液充分反应，生成物除水外还有什么？其物质的量是多少？物质的量是多少？3、同步练习与测试、同步练习与测试 P108（29题）题）5、已知、已知Cl2和和NO2在一定条件下可以化合生成一种气态化合在一定条件下可以化合生成一种气态化合 物物A。为了测定为了测定A的组成，进行如下实验：的组成，进行如下实验：（1）当）当Cl2与与NO2混合气体以不同比例混合时，测得其平均混合气体以不同比例混合时，测得其平均 式量（分子量）分别为式量（分子量）分别为51及及61，分别求出，分别求出Cl2在上述混合气在上述

23、混合气 体中的体积分数。体中的体积分数。（2）取上述不同比例的混合气体各）取上述不同比例的混合气体各5L，在，在一定条件下充分反一定条件下充分反 应后，气体体积均为应后，气体体积均为4L，由此写出由此写出Cl2与与NO2反应的化学方反应的化学方 程式。程式。（3）设）设Cl2的体积分数为的体积分数为X（0X1）时，试讨论当时，试讨论当X的取值的取值 不同时（不同时（Cl2与与NO2总体积为总体积为5L）反应后总体积反应后总体积V随随X变化的变化的 函数关系，将结果填入下表：函数关系，将结果填入下表：X值值V（反应后混合气体体积）反应后混合气体体积）（1/5、3/5）（Cl2+2NO2=2NO2Cl）X 1/3V=5/2（1+X）