高三年级化学氮族元素讲义.doc

高三年级化学氮族元素讲义第四节　　氮族元素 【知识网络】 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 【易错指津】 　1．氨水显弱碱性的理解不全面. 　　　　氨气溶于水形成氨水,氨水少部分电离出OH-.NH4+,所以氨水具有弱碱性.注意以下两点: (1)氨水遇Al3+.Fe3+.Mg2+分别可以生成Al(OH)3.Fe(OH)3.Mg(OH)2沉淀,但氨水中滴加Ag+溶液开始出现沉淀AgOH,继续滴加沉淀即溶解生成银氨溶液;(2)氨水遇酸.酸性氧化物可以成盐,又根据氨水与酸的量关系分别得到正盐和酸式盐.如:用氨水吸收少量二氧化硫的离子方程式 NH3.H2O+SO2=NH4++HSO3-是错误的. 　　2．NO.O2被水吸收的分析错误. 　　NO.O2被水吸收实质上发生如下反应:2NO+O2=2NO2,3NO2+2H2O=2HNO3+NO.生成NO还可以继续氧化,生成NO2再溶于水,这是一个循环反应.如无任何气体剩余,最终产物应为HNO3,恰好反应的量的关系:4NO+3O2+2H2O=4HNO3,实际反应中可以有NO或O2剩余,但不能两者兼有之. 　　3．氮可以形成多种氧化物.NO2可以与水反应生成硝酸,但NO2不是硝酸的酸酐.掌握酸酐的判断方法.NO2与溴蒸气不能用湿润的KI淀粉试纸检验. 　　4．NO3-在酸性溶液中具有强氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+.SO32-氧化为SO42-,将I-.Br-.S2-氧化为I2.Br2.S. 　　5．检验NH4+离子,可加入烧碱溶液后,必须加热,再用湿润的红色石蕊试纸检验NH3,否则不一定有NH3放出. 【典型例题评析】 例1 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了1998年诺贝尔医学及生理学奖.下列关于NO的叙述不正确的是(1999年全国高考题) A.NO可以是某些含低价N物质氧化产物　 　　　　　　B.NO不是亚硝酸酐 C.NO可以是某些含高价N物质的还原产物 　　　　　　D.NO是棕色气体 思路分析:本题看似很深奥,实际不然,考查的落点是中学化学常见物质NO的有关性质.根据NO中氮元素的化合价(+2)处于氮元素中间价态,应用氧化还原反应原理可推知:NO既可能是低价含N物质的氧化产物,又可能是高价含N物质的还原产物;根据酸酐概念亚硝酸酸酐应是N2O3;NO应是无色气体. 答案:D 方法要领:要答好这类〝高起点,低落点〞试题,首先要克服心理障碍,找准题中化学知识运用的着落点,其次,要掌握好重要基本概念和基本理论.这类试题所涉及的基本理论通常是结构理论(包括原子结构中的质量数=中子数+质子数,质子数.核电荷数.核外电子数之间关系等).分子结构中微粒成键规律.氧化还原反应规律;所涉及的概念通常是原子相对原子质量.同位素.同素异形体等. 例2　右图为装有活塞的密闭容器,内盛22.4mL一氧化氮.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,则容器内的密度(1993年上海高考题) 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 思路分析:题给的密闭容器中通入O2后发生2个化学反应:2NO+O2=2NO2　 2NO2　 N2O4.为便于计算和推导,可将题给22.4mLNO转换为22.4LNO,将题 给11.2mLO2转换为11.2LO2,即容器内盛有1molNO,充入0.5molO2.根据质量守恒定律,容器内的总质量为:1mol_30g/mol+0.5mol_32g/mol=46g. 　 假定1molNO与0.5molO2恰好完全反应,则生成1molNO2.在标准状况下1molNO2的体积为22.4L,此时混合气体的密度为46g/22.4L=2.054g/L.但是,由于反应2NO2　 N2O4的存在,且保持温度.压强不变,因此使平衡混合气体的体积小于22.4L,故其密度必定大于2.054g/L. 答案:D 方法要领:解本题时最容易忽略2NO2　 N2O4的平衡(这是一个隐含的平衡),而误选B. 在涉及到的NO2或N2O4有关量的计算问题,一般要考虑可逆反应2NO2　 N2O4的存在对有关量(气体物质的量.体积.密度.式量等)的影响,这是同学们应重视的一个知识点. 例3　已知磷酸分子中的三个氢原子都可以跟重水分子(D2O)中的D原子发生氢交换,又知次磷酸(H3PO2)也可跟D2O进行氢交换,但次磷酸钠(NaH2PO2)却不再能跟D2O发生氢交换.又此可推断出H3PO2的分子结构是(1994年全国高考题) 　　　 　　　　　　　 思路分析:由H3PO4在有三个氢原子可以与D2O发生氢交换及题给H3PO2分子结构知:-OH中的H原子能与D2O发生H交换.现H3PO2能与D2O发生H交换而NaH2PO2则不能(说明NaH2PO2分子中没有羟基H原子),可以类推出H3PO2中只有一个-OH,从而选B. 答案:B 方法要领:本题题给信息的实质是:含氧酸分子中的H原子,只有与氧原子结合形成羟基-OH结构时,才有酸性.由于次磷酸H3PO2只能电离出一个H+,它是一元酸;NaH2PO2中的H原子不能电离,也不能与碱反应,NaH2PO2属于正盐.同理CH3COOH分子中只有一个-OH,乙酸是一元酸.因此〝含氧酸分子中含有几个H原子,就是几元酸〞的说法是错误的. 此题为信息给予题,它以一般学生没有接触过的知识实例作为原型(磷酸分子中3个-OH中的H可D2O发生H交换),要求学生在原型的启发下求解.这类题一般思路为:分析原型→找出规律[只有活泼的氢(能电离的H)才能发生氢交换]→比较问题和原型→建立联系→应用规律→完成迁移. 例4　用以下三种途径来制取相等质量的硝酸铜:(1996年高考化学试测题) (1)铜跟浓硝酸反应;(2)铜跟稀硝酸反应;(3)铜先跟氧气反应生成氧化铜,氧化铜再跟硝酸反应.以下叙述中正确的是 A.三种途径所消耗的铜的物质的量相等 B.三种途径所消耗的硝酸的物质的量相等 C.所消耗的铜的物质的量是:途径(3)_gt;途径(1)_gt;途径(2) D.所消耗的硝酸的物质的量是:途径(1)_gt;途径(2)_gt;途径(3) 思路分析:本题是评价制备方案的优劣.从绿色化学角度看(1)要节约原料;(2)是副产品对环境污染小.(1)Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,(2)3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,(3)2Cu+O2=2CuO,CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2O.若生成3molCu(NO3)2,可得消耗原料量及生成污染物NO_的量(见下表): Cu(NO3)2 Cu HNO3 NO_ (1) 3mol 3mol 12mol 6mol (2) 3mol 3mol 8mol 2mol (3) 3mol 3mol 6mol 0mol 由上表知:(1)耗HNO3最多,生成污染物最多;(3)耗HNO3最少,没有污染物. 答案:A.D 方法要领:本题考查对硝酸性质.用途的理解及氧化还原反应知识,通过分析比较选择出最佳途径的能力. 从不同浓度硝酸与铜的反应可以看出,在硝酸与铜的反应中,硝酸充当了氧化剂和提供硝酸根两种作用,因稀硝酸与铜反应时,氮元素的化合价由+5降为+2价,故作为氧化剂消耗的硝酸较少,而(3)中氧气为氧化剂,硝酸全部用提供酸根用,故消耗硝酸的为(1)_gt;(2)_gt;(3). 例5在下图装置中,烧瓶中充满干燥气体a,将滴管中的液体b挤入烧瓶内,轻轻振荡烧瓶,然后打开弹簧夹f,烧杯中的液体b呈喷泉状喷出,最终几乎充满烧瓶.则a和b 分别是(1995年全国高考题) 　　　 　　　　　 思路分析:产生喷泉的条件:气体在液体中的溶解度很大,产生足够的压强差(负压).CO2在水中溶解度不大,不能产生喷泉,但在NaOH溶液中因发生CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O,其溶解度显著增大,此时形成喷泉.题干要求液体充满烧瓶. 答案:B.D 方法要领:中学阶段,在水中能形成喷泉现象常见的有NH3.HCl.HBr.HI.SO2等溶解度大的气体;CO2.H2S.Cl2等在水中溶解度不大的气体,不能形成喷泉,但若将水改成NaOH溶液,这些气体在碱性溶液中溶解度显著增大,从而形成喷泉;此外,喷泉实验装置若发生改变,也可能使本来不能形成喷泉的气体形成喷泉,因此,要从产生喷泉的条件认识形成喷泉的本质. 例6　同温同压下,两个等体积的干燥圆底烧瓶中分别充满①NH3,②NO2,进行喷泉实验,经充分反应后,瓶内溶液的物质的量浓度为(1998年上海高考题) A.①_gt;②　　　　　B.①_lt;②　　　　　C.①=②　　　　　　　D.不能确定 思路分析:设圆底烧瓶的体积为VL,所含气体的物质的量为_mol.则: c(NH3)=_/Vmol/L　　而3NO2+H2O=2HNO3+NO,c(HNO3)=[2/3_mol][2/3VL]=_/V mol/L. 答案:C 方法要领:只要在同温同压下,单一气体(或某一气体中混有空气)如进行喷泉实验(在H2O中)后所得溶液的浓度均相同.它与液体上升高度无关.如是标准状况则浓度为1/22.4mol/L. 注意:若误以为NO2与H2O生成HNO3的物质的量为2/3_,而忽视了溶液的体积也是2V/3L的话,就会得出两者浓度不等的结论. 例7　某试剂厂有银(含杂质铜)和硝酸(含杂质Fe3+)反应制取硝酸银.步骤如下(1996年上海高考题)依据上述步骤,完成下列填空: (1)溶解银的硝酸应该用　　硝酸(填浓或稀).原因是　　　(填序号,下同) (a)减少过程中产生NO_的量　　　 (b)减少原料银的消耗量　　　(c)节省硝酸物质的量 (2)步骤B加热保温的作用是　　. (。