第三章-自然界中的元素-2氮族元素精讲教师版.docx

蒄氮族兀素薂考 纲要求 1. 了解氮气的分子结构，性质及重要用途掌握氮的氧化物薁（NO、NO 2）的性质制取和收集；了解氮元素及化合物对环螈境及人类健康的影响螆 2•掌握氨气的结构和性质、制法、铵盐的性质及铵根离子的检验羂3.掌握硝酸的性质，尤其是浓硝酸的强氧化性莂4. 了解氮肥薆核 心 考 点 N2、NH3、NO、NO 2、HNO 3、铵盐的性质及相互转化及以性质为袄载体的化学实验考查命题的热点主要是以氮元素及其化合物之 间的相互转化为知识背景，考查氧化还原反应、物质的推断以及 以化工生产或环境保护为背景综合考查物质的性质以及与此相关 的理论、实验和计算蒁【知识构建】、二、 肂氮族元素蚇1、周期表中位置 __V A__按从上到下填写下表芇名 称膄符 号薈原子结 构示意 图虿原子半径递变莅主要化合价薄氧化物和对应水 化物分子式及递 变艿气态氢化物分子 式及递变性蒆兀素非羃氮聿N薇祎依莃次蝿增蕿大羄-3 +1+2 +3 +4+5袂 N 23HNO 2薀 N 25HNO 3莆酸 性莇依 次 减 弱-++-芁NH 375稳定性 蔵依次减弱蒅还原 性羅依次 增 强金 属 性蒃递减 金 属 性 递 增蕿磷薃P莄芆-3 +3+5羆 P2O3H3PO3袃 P2O5H3PO4莈PH3葿砷蒆As蚂芆-3 +3+5薅 As 2O3H 3AsO 3 肁 As 2O5H 3AsO 4芈AsH3荿锑肆Sb芄不要求膆+3 +5膄蚀蒀铋艿Bi蚅不要求膀+3 +5肇羂莁思考：与同周期的 IVA VIA , Vn A相比：非金属性 弱于VIA , V 口 A，强于IVA 蚁［自我检测］腿铋是氮族元素原子序数最大的元素，推测铋单质或化合物可能具有的性质是 （C）芄A.铋能形成很稳定的气态氢化物 肅B.铋的最高价氧化物对应水化物的酸性比磷酸强 莂C.铋单质常温下为固体，可能具有良好的导电性并具有较大的密度 羇D.铋的两种常见氧化物一定是碱性氧化物蚆 E.有-3、+3、+5 价蒄二、氮及其化合物膂氮元素在自然界中有 游离 态和 化合 态，氮是 动物、 植物 和 原生生物体（如真菌、细菌） 的重要组成元素，也是维持 高等动植物生命活动 的必需元素，因此氮的循环涉及到地球上生物圈的方方面面。

肇思考：你能说出自然界中氮如何循环的吗？螅答案：在大气一一陆地一一水体、动物一一植物、生物一一非生物等物质的内部和 之间，都存在着氮的循环，这个循环过程中各物质的量处于相对平衡状态袃（一）氮气1 .2 .蚈物理性质： 无色无味难溶于水的气体，密度比空气 略小，收集N2用排 水法聿思考：你知道工业上如何用空气制取氮气？肇答案：工业制取N2有两种方法：一种是将空气液化，然后蒸发，首先挥发出 N2 （升温，由于氮气的沸点低，先转变为气态而分离出来），另一种方法是将木炭在空气中 燃烧将所得气体通过碱洗后得到 N 2莃2.分子结构：荿分子式 _N2—电子式 结构式 N才 分子极性 非极性分子袇3、化学性质:芅通常情况下，氮气的化学性质 非常稳定 ，但在一定条件下也氢气、金属、氧气反应（写出有关反应的方程式注明条件）点燃螂 一 N2+3Mg Mg 3N2(Mg 3N2+6H 2O^=3M g (O H)2+2NH 3)J腿金属Ii a n a金属单质均可在一定条件下反应賺催化剂2NH 32+3H 2蚆非金属薁放N2+O 22NO （其它氮的氧化物不能由单质直接化合）螇思考题：氮气的化学性质为什么很稳定？ N2的化学性质稳定，所以氮元素的非金属性很弱。

对吗？为什么？袄答案：氮分子是由氮原子构成的双原子分子，两个氮原子之间共用三对电子，使每 个原子都达到稳定结构要破坏这种牢固的结合，需要很高的能量，因此氮气的 化学性质非常稳定但是元素的非金属性指的是原子得电子能力，和分子结构没 有关系，因此不能因为氮气性质的稳定推出氮元素的非金属性弱芄4、氮的固定：使 空气中游离态的 氮转变成氮的 化合物 例如:氨的合成莀氮的固定主要有 人工固氮 和自然固氮 两种方式，自然固氮的途径主要有两 种： 一种是通过闪电等产生含氮化合物的高能固氮，约占自然固氮的 10% ;另一种是生物固氮，即自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将空气中的氮气 通过生物化学过程转化为含氮化合物，约占自然固氮的 90%袈［自我检测］腿⑴等质量的镁条分别在足量的①空气②氧气③二氧化碳中燃烧，生成的固体物质质 量大小关系为 ③ > ② > ①螄⑵属固定氮作用的化学反应是（ A ）A •氮气与氢气在一定条件下反应生成氨气肀B. —氧化氮与氧气反应生成二氧化氮蚆C.氨气经催化氧化生成一氧化氮芅D •由氨气制碳酸氢铵和硫酸铵膃⑶最近意大利罗马大学的 FuNvio Cacace 等人获得了极具理论研究意义的 N4分子。

N4分子结构如右图所示，已知断裂 1molN-N 吸收167kJ热量，生成ImolN三N放出942kJ热量根据以上信息和数据，下列说法正确的是 （AB ）袁A.N4是N2的同素异形体B.14N原子核内的中子数为 7蚇C.N4沸点比P4（白磷）高D .1molN 4气体转变为 N2吸收882kJ热量蒄（二）氮氧化物：N2O、（笑气麻醉剂）NO、N 2O3、NO 2、N2O4、N 2O5、八亠薂注意:N2O3 是HNO 2酸酐；N2O 5 是HNO 3酸酐其它的氧化物都不是酸酐薁1、NO和NO 2的性质螈螆NO羂NO 2莂物理性质薆无色，有毒，难溶于水袄红棕色有刺激性气味的气体，有毒蒁化肂还原性蚇2NO+ O 2=2 NO 2(NO芇 学性与02不共存）质薈氧化虿6NO+4NH 3催化剂催化剂 5莅6NO 2+8NH 3 7N 2+12H 2O性N2+6H 20薄强氧化性（相当于硝酸）蒆与水羃（碱）聿3NO 2+H 2O=2HNO 3+NO蒃反应薇 NO+NO 2+2NaOH=2NaNO 2+H 2O祎2NO 2+2NaOH=NaNO 2+NaNO 3+H 2O（尾气处理）莃实验室制羄 Cu+4HNO 3 (浓)=Cu(NO 3)2+2NO 2 T法蝿 3CU+8HNO3（稀）+2H 2O3)2 +2NO煖 3Cu(NOT+4H 2O袂收集方法薀排水法（绝对不用排空莆向上排空气法（绝对不用排水法）法）芁i .平衡状态在任何状况下都存在，但二者比例不一定，低温高压下以N2O4为主， 高温低压下以NO 2为主。

芀ii . NO 2为一混合物，所以①常温常压下测定式量不准确；② nmolNO 2和nmol 14CO2相比较，质量相同，但分子个数不同；③ 10mlNO 和5mlO 2混合于带活塞的容器中，活塞静止后，气体体积小于 10ml大于5ml蒇［自我检测］蒅⑴在一个装有可移动活塞的密闭容器内充入 22.4mLNO气体，若再缓缓充入 11.2mLO 2 (气体体积均在标况下测定)，保持温度、压强不变，充分反应后，则容 器内气体的密度(C )羅A、等于 1.369g/L B、等于 2.054g/L C、在 1.369g/L 和 2.054g/L 之间 D、大 于 2.054g/L羁分析:2NO+ O 2=2 NO 2 , NO和O2恰好完全反应，但由于 2NO 」N2O4，因此充分反应后，容器内气体为 NO 2和N2O4，其质量为22.4 X10-3 L/22.4L/mol X46g/moL=0.046g 若全为 NO 2其密度为 0.046g -(22.4 X10-3L) =2.054g/L，若全为 N2O4,其密度为 0.046g -(11.2 X10-3L) =1.369g/L ，所以密度应介于 1.369g/L和2.054g/L 之间。

蕿⑵利用如图所示的装置收集以下 8种气体：①H2②Cl2③CH4④HCI⑤NH3⑥NO⑦SO2薃①若烧瓶是干燥的，则由 B 口进气，可收集的莄气体有②④⑦ ；若把烧瓶倒置，由 A 口螁进气，可收集的气体有 ②④⑦芆②若把烧瓶充满水，可收集的气体有 ①③⑥羆气体由 A 口进入袃③若在烧瓶中装入适量浓硫酸，可用它干燥的气体有蒁 ①②③④⑥⑦ ，气体由 B 口进入莈⑶如何鉴别一瓶红棕色气体是二氧化氮或溴蒸气？（找出尽可能多的方法）肄①AgNO 3 :加入少量硝酸银溶液振荡，若有浅黄色沉淀生成，是溴蒸气，若无浅黄色沉淀生成，是二氧化氮二者的共同现象是红棕色消失）芃②H2O :加入少量的水后振荡，若红棕色消失，是二氧化氮，若红棕色不消失，是 溴蒸气节③CCI4 :加入少量CCI4后振荡，若红棕色消失且 CCI4由无色变为橙红色，是溴蒸气若红棕色不消失，是二氧化氮NO 2葿④降温：冷凝成红棕色液体的是溴蒸气，颜色变浅的是KI蒆思考：若有同学认为：用湿润的淀粉一 KI试纸放在集气瓶口，能使湿润的淀粉一 试纸变蓝的是溴蒸气，不能使湿润的淀粉一 KI试纸变蓝的是二氧化氮，他这种说法对吗？蚂⑷简述“雷雨发庄稼”的道理并写出有关化学反应方程式。

羂答案：在电闪雷鸣的雨天，会产生放电现象，由于放电，使空气中的氮气和氧气反应生成了一氧化氮，一氧化氮又被氧气氧化成二氧化氮，二氧化氮在雨水中与水反应生成硝酸，随着水淋洒到土壤中，并与土壤中的矿物质作用生成能被植物吸收的硝酸盐这样就使土壤从空气中得到氮，促进植物的生长芆N2+O2 2NO 2NO+ O 2=2 NO 2 3N0 2+H 2O=2HNO 3+NO薅放肁思考：蒈⑴ 把盛有NO 2气体的试管倒扣在盛水的槽中，有什么现象发生？为什么？假设试 管中液体不扩散，所得溶液的浓度为多少？（标准状况下）芈现象：红棕色气体逐渐变为无色，试管中液面上升至容积的大约 2/3处蚃反应：3NO 2+ H2O = 2HNO 3 + NO薁浓度： 0.045mol/L腿⑵若继续向试管中通入适量氧气，会有什么现象？为什么？ 荿现象：又出现红棕色，接着红棕色消失，液面又上升肆反应：2N0+0 2=2NO 2 3NO 2+ H2O = 2HNO 3+ NO芄⑶有没有可能让整个试管充满液体？HNO 3问通罿可能通入足量的氧气，使以下两个反应循环发生，使 NO 2全部转化为膆 3N0 2+ H2O = 2HNO 3+ NO 2N0+0 2=2NO 2膄消去中间产物 NO ，即蚄 4NO 2+O 2+2H 2O=4HNO 3蚀⑷在 VL 的试管中充满二氧化氮气体，倒扣在盛水的槽中，向试管中通入氧气， 入多少 L 氧气能使液体恰好上升至整个试管？此时试管内液体的浓度？膈答案：通入 V/4L 的。