高考化学专题讲练氮族元素 13页

‎2011高考化学专题讲练系列：‎ 第二十一讲 氮族元素 ‎1.氮与磷 ‎【考纲要求】‎ 氮气的结构和性质。‎ ‎2. 氮的氧化物及NO、NO2和O2的混合物的有关计算。‎ ‎3. 考查NO、NO2的实验室制法以及有关气体的净化、干燥等知识。‎ ‎4. 掌握同素异形体的概念。‎ ‎5．了解P2O5 、 H3PO4的性质用途。‎ ‎2.氨 铵盐 ‎【考纲要求】‎ NH3 、NH4+的结构和性质 NH3实验室制备以及NH4+的检验 ‎3.硝酸 ‎【考纲要求】‎ ‎1.掌握硝酸的性质 ‎2.掌握硝酸的工业制法 ‎ 氮族元素基础知识 氮气 ‎1．N2的电子式 ，结构式 ，由此可以得出 N2分子的结构很 ,N2化学性质 ___ __ ‎ ‎2. N2的化学性质 N2 + H2 → N2 + O2 → ‎ N2+Mg→ Mg3N2+H2O→ ‎ ‎3.NO的性质 无色有毒、不溶与水的气体,能与血红蛋白作用。‎ NO + O2→ ‎ NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O (除硝酸厂的尾气)不与碱作用生成盐,为不成盐氧化物。‎ ‎4.NO2的性质 ‎______色有毒、有_______气味的气体。‎ ‎(2) 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO2 = N2O4 (在解化学题中有很重要的应用) ‎ ‎5.有关NO、NO2、O2等与水的作用计算(无气体剩余的比例),并书写化学反应方程式：‎ ‎4NO2 ～ O2 4NO ～ 3O2 ‎ ‎6.磷 ‎(1)了解白磷分子结构,并与NH4+、CH4的空间结构、键角做对比。‎ ‎(1)白磷是一种 色 状固体,有剧毒, 溶于水, 溶于CS2, 着火点为 。 白磷通常保存 里。红磷是 粉末状固体, 毒, ----------- 溶于水, 溶与CS2,着火点为 。两者互为 。‎ ‎(2) P + O 2 → P + Cl2(足量) → ‎ ‎(3) P2O5是 、 的酸酐,有极强的 性,是一种酸性干燥剂。P2O5不能干燥 等 性气体。‎ 二、NH3‎ ‎1.NH3的物理性质 纯净的氨气是 的气体，极易溶于水。氨很容易 ,液氨气化是要吸收热量，液氨常用作制冷剂。‎ ‎2. NH3的化学性质 ‎(1) 氨和水反应的方程式 。通常把 当作溶质,氨水的密度比水 ,而且密度随浓度的增大而 。‎ ‎(2) NH3和O2在催化剂存在下发生的化学反应为： ,此反应中的氧化剂是 、氧化产物是 ,电子转移的数目是 。‎ ‎3. NH3的实验室制法: (1)反应原理: 铵盐+碱→ NH3 ↑ (NH3是惟一能使红色石蕊试纸变蓝的气体,常用此性质检验NH3, 还可以用__________________________检验) 方程式：_______________________(2)浓氨水滴入碱石灰(或固体NaOH 、生石灰)混合制 NH3 ‎ ‎4.工业制法: _________________________ ‎ ‎5.与浓氨水接近,能产生白烟现象的物质 ‎(1)挥发性的酸,如浓HCl HBr HI H2S等。‎ ‎(2)Cl2: 8NH3+3Cl2 =6NH4Cl+N2‎ 三、铵盐(NH4+) ‎ ‎1. 铵盐常温下_____ 溶于水,均为 化合物。 ‎ ‎2. 铵盐受热都发生分解,不同物质、不同温度、分解产物有所不同。‎ ‎3.所有的铵盐和碱反应加热都生成NH3 。‎ ‎4. NH4+ 鉴别的常用试剂: ‎ ‎ 有关的离子方程式 。‎ 硝酸的物理性质 纯硝酸是 、 气味的液体,能跟水 互溶硝酸的化学特性(完成化学方程式)‎ ‎1.不稳定性 : HNO3 。‎ ‎2.强氧化性(与金属反应不放出H2)‎ 浓硝酸使Fe、Al钝化。‎ Fe + HNO3(过量、浓) 。 ‎ Ag+ HNO3(稀) 。‎ C + HNO3(稀) 。‎ S + HNO3(浓) 。‎ H2S + HNO3(稀) 。 ‎ Na2SO3+ HNO3(稀) ) 。‎ 在中性、碱性溶液中NO3-几乎与所有离子能大量共存,但在酸性较强时NO3-与某些还原性的离子不能大量共存。‎ 硝酸的工业制法 ‎1. NH3+O2 2.NO+O2 3. NO2 + H2O ‎ 注意: 氨氧化生成的NO由于反复氧化,所以原料氨气与产物硝酸的计算关系式理论应为NH3 : HNO3 = 1 : 1‎ 参考答案 氮气 ‎1．N2的电子式 ，结构式 N N ,由此可以得出 N2分子的结构很 稳定 ,‎ N2化学性质不活泼__ ‎ ‎2. N2的化学性质 N2 + 3H2 2NH3 N2 + O2 2NO N2+3Mg Mg3N2 ‎ Mg3N2+ 6H2O=== 3Mg（OH）2 ↓+2NH3 ↑ ‎ ‎3.NO的性质 无色有毒、不溶与水的气体,能与血红蛋白作用。‎ ‎ NO + O2 NO2‎ NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O (除硝酸厂的尾气)不与碱作用生成盐,为不成盐氧化物。‎ ‎4.NO2的性质 ‎__红棕__色有毒、有 刺激性 气味的气体。‎ ‎(2) 3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 2NO2 = N2O4 (在解化学题中有很重要的应用) ‎ ‎5.有关NO、NO2、O2等与水的作用计算(无气体剩余的比例),并书写化学反应方程式：‎ ‎4NO2 ～ O2 4NO ～ 3O2 ‎ ‎6.磷 ‎(1)了解白磷分子结构,并与NH4+、CH4的空间结构、键角做对比。‎ ‎(1)白磷是一种 白 色 蜡 状固体,有剧毒, 不 溶于水, 易 溶于CS2, 着火点为 40℃ 。 白磷通常保存 水 里。红磷是 红色 粉末状固体, 无 毒, 不 溶于水, 不 溶与CS2,着火点为 240℃ 。两者互为 C元素的同素异形体 。‎ ‎(2) 4P + 5O 2 2P2O5 2P + 5Cl2(足量) → 2PCl5 ‎ ‎(3) P2O5是 H3PO4 、HPO3 的酸酐,有极强的 吸水 性,是一种酸性干燥剂。P2O5不能干燥 NH3等 碱 性气体。‎ 二、NH3‎ ‎1.NH3的物理性质 纯净的氨气是 有刺激性 的气体，极易溶于水。氨很容易 液化 ,液氨气化是要吸收热量，液氨常用作制冷剂。‎ ‎2. NH3的化学性质 ‎(1) 氨和水反应的方程式 。通常把 当作溶质,氨水的密度比水 小 ,而且密度随浓度的增大而 减小 。‎ ‎(2) NH3和O2在催化剂存在下发生的化学反应为：4NH3+5O2====4NO+6H2O,此反应中的氧化剂是 O2 、氧化产物是 NO ,电子转移的数目是20 。‎ ‎3. NH3的实验室制法: (1)反应原理: 铵盐+碱→ NH3 ↑ (NH3是惟一能使红色石蕊试纸变蓝的气体,常用此性质检验NH3, 还可以用__玻璃棒蘸取浓盐酸检验) 方程式：NH3 +HCl==NH4Cl__(2)浓氨水滴入碱石灰(或固体NaOH 、生石灰)混合制 NH3 ‎ ‎4.工业制法: N2 + 3H2 2NH3‎ ‎5.与浓氨水接近,能产生白烟现象的物质 ‎(1)挥发性的酸,如浓HCl HBr HI H2S等。‎ ‎(2)Cl2: 8NH3+3Cl2 =6NH4Cl+N2‎ 三、铵盐(NH4+) ‎ ‎1. 铵盐常温下__都易 溶于水,均为 离子 化合物。 ‎ ‎2. 铵盐受热都发生分解,不同物质、不同温度、分解产物有所不同。‎ ‎3.所有的铵盐和碱反应加热都生成NH3 。‎ ‎4. NH4+ 鉴别的常用试剂: 氢氧化钠溶液 ‎ ‎ 有关的离子方程式NH4+ + OH- ===NH3↑ + H2O 。‎ 硝酸的物理性质 纯硝酸是 无色 、 有刺激性气味的液体,能跟水 任意比 互溶。‎ 硝酸的化学特性(完成化学方程式)‎ ‎1.不稳定性 : 4HNO3 ==4NO2 +O2+2H2O 。‎ ‎2.强氧化性(与金属反应不放出H2)‎ 浓硝酸使Fe、Al钝化。‎ Fe + 6HNO3(过量、浓) ====Fe(NO3)3 +3NO2↑ +3H2O 。 ‎ ‎3Ag + 4HNO3(稀)====3AgNO3 + NO↑+ 2H2O 。‎ C+4HNO3(浓) ===CO2 +4NO2 ↑ +2H2O 。‎ S+6HNO3(浓) ====H2SO4 +6NO2↑+2H2O。‎ ‎3H2S+2HNO3(稀)===3S↓+2NO↑+ 4H2O 。 ‎ ‎3Na2SO3+2HNO3(稀) ===3Na2SO4 + 2NO↑ + H2O 。‎ 在中性、碱性溶液中NO3-几乎与所有离子能大量共存,但在酸性较强时NO3-与某些还原性的离子不能大量共存。‎ 硝酸的工业制法 ‎1. 4NH3+5O2====4NO+6H2O ‎ ‎2.2NO+O2=====2NO2 3. 3NO2 + H2O== 2HNO3 +NO ‎ 注意: 氨氧化生成的NO由于反复氧化,所以原料氨气与产物硝酸的计算关系式理论应为NH3 : HNO3 = 1 : 1‎ ‎ 巩固练习 一、选择题 ‎ ‎1．用铜锌合金制成的假金元宝欺骗行人的事件屡有发生。下列不易区别其真伪的方法是（ ）‎ A．测定密度 B．放入硝酸中 C．放入盐酸中 D．观察外观 ‎2．下列物质存放方法正确的是（ ）‎ A．药品柜的同一层不可存放浓硝酸和浓氨水 B．少量的钠保存在无水乙醇中 C．少量白磷保存在二硫化碳中 D．硅酸钠溶液保存在玻璃塞的试剂瓶中 ‎3．Murad等三位教授最早提出NO分子在人体内有独特功能，近年来此领域研究有很大发展，因此这三位教授荣获1998年诺贝尔医学及生理学奖。关于NO的下列叙述不正确的是（ ）‎ A．NO可以是某些含低价N物质的氧化产物 B．NO不是亚硝酸酸酐 C．NO可以是某些高价N物质的还原的产物 D．NO是红棕色气体 ‎4．废切削液中含2%~5%的，直接排放会污染环境，下列试剂中能使其转化为不引起二次污染的的是（ ）‎ A． B． C． D．浓 ‎5．下列反应式表示氨既有还原性又有碱性的是（ ）‎ A． B．‎ C．‎ D．‎ 二、选择题 ‎ ‎6．一氯氨（）中氨基离子带负电荷，预计它跟水反应的最初生成物是（ ）‎ A．和HCl B．和HCl C．和HC1O D．和 ‎7．图9-1装置可用于（ ）‎ A．加热制 B．用Cu与稀反应制NO C．用和浓NaOH溶液反应制 D．用NaCl与浓反应制HC1‎ ‎8．关于磷的下列叙述中，正确的是（ ）‎ A．红磷没有毒性而白磷有剧毒 B．白磷在空气中加热到260℃可转变为红磷 C．白磷可用于制造安全火柴 D．少量白磷应保存在水中 ‎9．将1.92g铜粉与一定量浓硝酸反应，当铜粉完全作用时收集到气体1.12L（标准状况），则所消耗的硝酸的物质的量是（ ）‎ A．0.12mol B．0.11mol C．0.09mol D．0.08mol ‎10．对下列事实的解释错误的是（ ）‎ A．在蔗糖中加入浓硫酸后出现发黑现象，说明浓硫酸具有脱水性 B．浓硝酸在光照下颜色变黄，说明浓硝酸不稳定 C．常温下，浓硝酸可以用铝罐来贮存，说明铝与浓硝酸不反应 D．反应能进行，说明硫化铜既不溶于水，也不溶于稀硫酸 ‎11．氢化铵（）结构相似，和水反应有生成，下列叙述不正确的是（ ）‎ A．溶于水时，是氧化剂 B．溶于水后所形成的溶液显酸性 C．的电子式为：‎ D．固体溶于水有两种气体生成 ‎12．将铜粉放入稀硫酸中，加热无明显反应发生。但加入某盐后，发现铜粉质量逐渐减少，该盐可能是（ ）‎ A． B． 　　C． D．‎ ‎13．下列对硝酸的认识不正确的是（ ）‎ A．打开浓硝酸的瓶盖会产生棕色的烟 B．锌跟稀硝酸的反应是置换反应 C．常用硝酸来制炸药、硫酸和化肥 D．稀硝酸也是一种强氧化性酸 ‎14．0.03molCu投入到一定量的浓中，Cu完全溶解，生成气体颜色越来越浅，共收集到标准状况下672mL气体，将盛有此气体的容器倒扣在水槽中，通入标准状况下一定体积的，恰好使气体完全溶于水，则通入的体积为（ ）‎ A．504mL B．336mL 　　　 C．224mL D．168mL ‎15．化学工业生产尿素的化学反应是（ ）‎ ‎，已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生和，是合成氨的原料，供合成尿素用，若从原料被充分利用的角度考虑，最好选用的原料是（ ）‎ A．焦炭 　　　　　　 B．一氧化碳 C．甲烷 　　　　　　 D．石脑油（，）‎ ‎ ‎ 三、 ‎ ‎16． 制取氨气并完成喷泉实验。‎ ‎（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_________________做干燥剂。‎ ‎（3）用图9-2（Ⅰ）装置进行喷泉实验，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9-2（Ⅱ）的装置，请说明引发喷泉的方法。‎ ‎_______________________________________________________________________。‎ ‎17． 实验室用稀硝酸与Cu反应来制备NO气体，如果采用图9-3（Ⅰ）装置，由于烧瓶内的空气不易排出，生成的NO很快被氧化成红棕色的，不易观察到有无色的NO生成。即使可用排水法收集到无色的NO，也无说服力，学生会认为NO是由与反应生成的。有人设计了图9-3（Ⅱ）装置，用来做该实验可以达到满意的效果。‎ ‎（1）将有关操作补充完全：‎ ‎①将活塞打开，从U形管的长管口注入稀硝酸，一直注到________________________为止。‎ ‎②关闭活塞，用酒精灯在____________加热，当___________时，立即撤去酒精灯。‎ ‎（2）回答下列问题：‎ ‎①写出铜与稀硝酸反应的离子方程式_________________________；‎ ‎②反应在什么情况下可以自动停止？可以在何处观察到无色的NO气体？‎ ‎______________________________________________________________________；‎ ‎③如果再将活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？‎ ‎_______________________________________________________________________；‎ ‎④如果需要再获得NO与已生成的形成鲜明对照的实验效果，应_______________________（填操作）。‎ 四、 ‎ ‎18．烟幕弹是一种在战争中常用的掩护武器，制造烟幕弹需要用到一些化学物质。‎ ‎（1）用红磷作烟幕弹时，所对应反应的化学方程式为________________________；‎ ‎（2）有些烟幕弹产生烟幕的原理应用了水解反应。水解反应是一种广泛存在的反应，如、易水解，的水解反应为。现代海战中，常常通过喷放和液氨产生大量烟幕，所涉及反应的化学方程式为_______________________________________。‎ ‎19．分别将等质量的铜片与等体积均过量的浓硝酸、稀硝酸反应，所得到的溶液前者成绿色，后者呈蓝色，某同学提出这可能是浓度差异引起的，你同意这种看法吗？__________（填“同意”或“不同意”），原因是________________________；另一同学提出溶液呈“绿色”是与混合的结果，请你设计一个实验证明之（简述实验方案和实现现象）_____________________________________________________________。‎ ‎20．某生态系统中氮循环简图如图9-4所示 ‎（1）哪一类生物能将蛋白质转化为氨？‎ A．分解者 B．藻类 C．化能合成类生物 ‎（2）该生态系统的豆科植物不施氮肥，仍能表现出良好的长势，其原因是_______________________________________________。‎ ‎（3）写出工业固氮的化学反应方程式__________________________。‎ ‎（4）雷雨中常会有微量的硝酸生成为农作物所利用，用化学方程式解释的形成过程：________________________________________________________。‎ ‎（5）硝化细菌能将氧化为亚硝酸和硝酸，写出有关的化学反应方程式：‎ ‎________________________________________。‎ 五、 ‎ ‎21．如图9-5所示，已知 ‎①甲、乙 、丙、丁均为前三周期元素的单质。‎ ‎②在一定条件下甲与丙和甲与丁都按物质的量之比1：3反应，分别生成X和Y，在产物中元素甲呈负价。‎ ‎③在一定条件下乙与丙和乙与丁都按物质的量之比1：2反应，分别生成Z和W，在产物中元素乙呈负价。‎ 请填空：‎ ‎（1）甲是______________，乙是______________。‎ ‎（2）甲与丙反应生成X的化学方程式是___________________________。‎ ‎（3）乙与丁反应生成W的化学方程式是___________________________。‎ ‎22．氨可以形成多种离子，如、、、、、等，已知与是由中性分子结合质子形成的，有类似于的性质。‎ ‎（1）1个离子含有____________个电子，的电子式为______________。‎ ‎（2）形成离子的中性分子的结构式是__________________。‎ ‎（3）写出离子在强碱溶液中反应的离子方程式_____________________。‎ 六、‎ ‎23．已知氮的氧化物跟NaOH溶液发生的反应如下：‎ S 现有m mol的和n molNO组成的混合气体，要用NaOH溶液使其完全吸收无气体剩余，现有浓度为的NaOH溶液，求需此NaOH溶液的体积是多少？‎ ‎24．将23.9g表面已锈蚀成铜绿的铜片投入120mL一定浓度的硝酸中，充分反应后，硝酸被还原成和NO，反应后溶液中为0.160mol。往反应后的溶液中加入过量的NaOH溶液，滤出沉淀，洗涤、干燥后得到29.4g蓝色固体。求：‎ ‎（1）铜片中单质铜的质量分数；‎ ‎（2）铜片与硝酸充分反应后，溶液中的物质的量浓度（假设反应前溶液的体积不变）。‎ 参考答案 ‎1．D 铜锌合金也称黄铜，其外观与黄金相似，但其密度比黄金小，因其含有锌单质，放入硝酸、盐酸中都能反应，而黄金不与硝酸、盐酸反应。‎ ‎2．A 浓硝酸和浓氨水均有挥发性，二者生成的有爆炸性。‎ ‎3．D 在NO分子中，N元素呈+2价，它既可以是含低价N物质被氧化的产物，又可以是含高价N物质被还原的产物。两个分子的亚硝酸失水得而不是NO，故可认为是亚硝酐。NO是无色气体，才是红棕色气体。‎ ‎4．B 与发生归中反应生成。‎ ‎5．C 生成表现还原性，生成表现酸性。‎ ‎6．C 由题给信息，结合、结合。‎ ‎7．B 4个选项中，选项A不对，因为热分解产生的水会在试管口凝结，从而沿管壁落入热的试管底造成试管炸裂。和HCl气体都易溶于水，不能用排水法收集。‎ ‎8．AD 白磷有毒，红磷无毒，白磷着火点很低，在空气中加热极易燃烧，被氧化。‎ ‎9．B 消耗的硝酸的物质的量=。‎ ‎10．C Fe、Al块被氧化膜覆盖，并不是铝与浓硝酸不反应。浓硝酸易分解，产生的溶解其中溶液呈黄色。‎ ‎11．AB 因的结构与相似，故选项C是正确的。再由与水反应的方程式：‎ 可知：反应后溶液应呈碱性，并有放出，同时又会放出部分，在该反应中中的失电子，所以为还原剂。‎ ‎12．AC 加入时，；铜粉溶解，加入时溶液中有使Cu溶解。‎ ‎13．AB 浓易挥发打开瓶盖有白雾；稀与Zn发生氧化还原反应。‎ ‎14．B 依终态法，发生的总反应为 ‎ 得：，‎ ‎15．D 依，则与的体积比1：3时为最佳。分别写出四种物质与水反应的化学方程式，比较石脑油为最佳，如 ‎ ‎16．（1）‎ ‎（2）向下排空气；碱石灰 ‎（3）打开止水夹，挤出胶头滴管中的水；氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小 ‎（4）打开夹子，用手（或热手巾等）将烧瓶捂热，空气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，氨气与水接触，即发生喷泉 ‎17．（1）①液面接触分液漏斗活塞下沿 ②U型管的短管一侧（或者答“U型管的左管”）；铜丝圈有气泡产生（2）① ②铜丝圈与稀脱离后立即停止，U型管短管内（铜丝圈周围）可以观察到无色的NO气体 ③U型管的长管中的稀又回落到短管内，分液漏斗中有红棕色出现 ④关闭分液漏斗活塞并适当加热。‎ ‎18．（1） ‎ ‎ （2）‎ ‎19．不同意；铜片质量相同，溶液体积相同，生成的浓度相同；加热绿色溶液，有红棕色气体产生，溶液变成蓝色 ‎20．（1）A （2）根瘤菌将游离的氮转化为化合态的氮，满足豆科植物的营养需要 ‎（3）‎ ‎（4），，‎ ‎（5），‎ ‎21．（1）； （2） （3）‎ 或 （3）‎ ‎22．（1）22； （2） ‎ ‎（3）‎ ‎23．因氮的氧化物与NaOH反应生成和，由N原子守恒可知，其物质的量为 则 ‎24．分析：‎ 设铜片中含铜为xmol，含为ymol，有 ‎（1）‎ ‎（2）‎