高考化学一轮复习 氮族元素教案 新人教版

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
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__
N2 + 3H2 2NH3 N2 + O2 放电
2NO N2+3Mg
点燃
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2NaNO ，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2N 的是（ ）
A ．22O H
B ．Cl NH 4
C ．NaCl
D ．浓42SO H [:Z_xx_]
5．下列反应式表示氨既有还原性又有碱性的是（ ）
A ．22232634N O H Pt O NH +∆+
B ．-+++2433NH NH NH NH
C ．242
3638N Cl NH Cl NH ++ D ．
2233332N O H Cu CuO NH ++∆+
二、选择题
6．一氯氨（Cl NH 2）中氨基离子带负电荷，预计它跟水反应的最初生成物是（ ）
A ．OH NH 2和HCl
B ．
O H NH 23⋅和HCl C ．3NH 和HC1O D ．3NH 和3HClO
7．图9-1装置可用于（ ）
A ．加热3NaHCO 制2CO
B ．用Cu 与稀3HNO 反应制NO[:学§科§网Z §X §X §K]
C ．用Cl NH 4和浓NaOH 溶液反应制
3NH D ．用NaCl 与浓42SO H 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4224SO H CuS S H CuSO +↓+能进行，说明硫化铜既不溶于水，也不溶于稀
硫酸
11．氢化铵（H NH 4）Cl NH 4结构相似，H NH 4和水反应有2H 生成，下列叙述不正确的是（ ）
A ．H NH 4溶于水时，H NH 4是氧化剂
B ．H NH 4溶于水后所形成的溶液显酸性
C ．H NH 4的电子式为：
-+]H ··[]H ··H
··N ··H ··H [ D ．H NH 4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 ．342)(SO Fe
B ．4ZnSO
C ．3KNO
D ．NaCl
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3HNO 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2O ，恰好使气体完全溶于水，则通入2O 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（ ）
O H NH CO NH CO 22232)(2++一定条件，已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生2H 和2CO ，2H 是合成氨的原料，2CO 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（
125H C ，146H C ）
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2NO ，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2NO 与O H 2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？[:学,科,网]
_______________________________________________________________________； ④如果需要再获得NO 与已生成的2NO 形成鲜明对照的实验效果，应
_______________________（填操作）。

[:Z 。

xx 。

]
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5PCl 、4SiCl 易水解，5PCl 的水解反应为HCl PO H O H PCl 544325++。

现代海战中，常常
通过喷放4S i C l 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+2Cu 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+2Cu 与2NO 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
3HNO 的形成过程：________________________________________________________。

（5）硝化细菌能将3NH 氧化为亚硝酸和硝酸，写出有关的化学反应方程式：________________________________________。

五、 [:学科网]
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-3N 、-3N 、-2NH 、+4NH 、+52H N 、+262H N 等，已知+
52H N 与+262H N 是由中性分子结合质子形成的，有类似于+4NH 的性质。

（1）1个-3N 离子含有____________个电子，-2NH 的电子式为______________。

（2）形成+52H N 离子的中性分子的结构式是__________________。

（3）写出+262H N 离子在强碱溶液中反应的离子方程式_____________________。

[:学科网ZXXK]
六、
23．已知氮的氧化物跟NaOH 溶液发生的反应如下：
O H NO NaNO NaOH
NO 232223+↑++ S O H NaNO NaOH NO NO 22222+++[:学_科_网Z_X_X_K]
现有m mol 的2NO 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1-⋅L amol 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])([322CO OH Cu 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2NO 和NO ，反应后溶液中+
H 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-3NO 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34NO NH 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)(2HNO 失水得
32O N 而不是NO ，故32O N 可认为是亚硝酐。

NO 是无色气体，2NO 才是红棕色气体。

4．B 23NO Na +与Cl H N 43
-发生归中反应生成2N 。

5．C 生成2N 表现还原性，生成Cl NH 4表现酸性。

6．C 由题给信息，-2NH 结合+H 、+Cl 结合-OH 。

7．B 4个选项中，选项A 不对，因为
3NaHCO 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。

3NH 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=mol mol L L mol g g 11.04.2212.126492.111=⋅+⨯⋅--。

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2NO 溶解其中溶液呈黄色。

11．AB 因H NH 4的结构与Cl NH 4相似，故选项C 是正确的。

再由H NH 4与水反应的方程式：
2
2324 H O H NH O H H NH +⋅+可知：反应后溶液应呈碱性，并有2H 放出，同时又会放出部分3NH ，在该反应中H NH 4中的-H 失电子，所以H NH 4为还原剂。

12．AC 加入
342)(SO Fe 时，+++++2232 2Cu Fe Fe Cu ；铜粉溶解，加入3KNO 时溶液中有3HNO 使Cu 溶解。

13．AB 浓
3HNO 易挥发打开瓶盖有白雾；稀3HNO 与Zn 发生氧化还原反应。

14．B 依终态法，发生的总反应为
22.4L 22)(24222332mol O
H NO Cu HNO O Cu +=++
x mol g g 16492.1-⋅ 得：27492.14.22=x ，mL 336L 336.0x ==
15．D 依，则2CO 与2H 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22212516510H CO O H H C +→+ 31165)()(22≈=H V CO V
16．（1）O H CaCl NH OH Ca Cl NH 2232422 )(2++↑∆+
（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
O H NO Cu NO H Cu 223423283+↑+=+++-+ ②铜丝圈与稀3HNO 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
3HNO 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）
522O P 2O 5P 4点燃+ （2）Cl
NH 4SiO H NH 4O H 3SiCl 432324+++ 19．不同意；铜片质量相同，溶液体积相同，生成的+2Cu 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）NO 2O N 22放电+，
22NO 2 O NO 2+， （5）O H 2HNO 2O 3NH 22223++硝化细菌，
322HNO 2O HNO 2硝化细菌+ 21．（1）2N ；2O （2）232
N Mg Mg 3N 点燃+ （3）O H 2H 2O 222点燃+
或
322NH 2 H 3N )2(+ （3）MgO 2Mg 2O 2点燃+ 22．（1）22； （2）
（3）O H H N OH H N 24226222+=+-+
23．因氮的氧化物与NaOH 反应生成
3NaNO 和2NaNO ，由N 原子守恒可知，其物质的量为mol n m )(+
则mol n m NaOH n )()(+=
L a n m L amol mol n m NaOH V +=⋅+=-1)()(
24．分析：
2233233322)OH (Cu )NO (Cu NaOH )mol 16.0(HNO )NO (Cu HNO CO )OH (Cu Cu
−−−→−−−−→− mol 3.0984.29= 设铜片中含铜为xmol ，含322)(CO OH Cu 为ymol ，有 ⎩⎨⎧==⇒⎩⎨⎧=+=+05.02.09.23222643.02y x y x y x
（1）
mol NO n Cu w 76.016.023.0)()2(%6.53%100222
05.0642.0642.0)(3=+⨯===⨯⨯+⨯⨯=
-[:学_科_网] （2）1
333.612.076.0)(--⋅==L mol L mol NO c。