2019高考化学考点解析全程练习-8氮和磷

2019高考化学考点解析全程练习-8氮和磷

1、复习重点

1． 氮族元素性质的相似性和递变规律； 2． 氮气的分子结构及其化学性质； 3． 磷的两种同素异形体的有关性质。 2、难点聚焦 1、知识要点：

一． 氮族元素

1、氮族元素的原子结构与性质 〔1〕周期表中的位置：

第VA族〔N、P、As、Sb、Bi〕 〔2〕原子结构：

－

相同点：最外层电子数相同〔5e〕

不同点：电子层数不同，原子半半径依次增大 〔3〕主要性质：

①相似性：a、最高价态为＋5，负价为－3，能形成氢化物RH3，Sb、Bi无负价；最高价氧化对应水化物HRO3或H3RO4呈酸性。

②递变性：〔按原子序数增大顺序〕：a、原子半径由小到大；b、氢化物的稳定性由强到弱；c、最高价含氧酸的酸性由强到弱；d、非金属性由强到弱，且比同周期卤族元素、氧族元素弱，金属性渐强。

2、氮气的性质

〔1〕氮气的物理性质：无色无味，不溶于水比空气略轻的气体。 〔2〕氮气的化学性质：

分子中N≡N非常牢固，通常情况下不易与其他物质反应。 N2与氢气反应生成NH3〔高温高压铁触媒〕 与氧气在放电条件下生成NO 与活泼金属反应3Mg+N2Mg3N2 (3)氮气的用途：

工业上合成氨制硝酸；用作保护气，用于：焊接金属、填充灯泡、保鲜食品；医学上用于冷冻麻醉；高科技中用液氮制造低温环境等。 3、磷的同素异形体：白磷和红磷 名称 白磷 红磷 分子结构 分子式P4颜色状态 溶解性 毒性 着火点 保存方法 分子晶体、结构复杂 〔含有6个共价键〕、正四面体型、键角60° 暗红色粉末或固体 不溶于水，不溶于CS2 无毒 240℃ 密封 白色或黄色固体 不溶于水，易溶于CS2 剧毒 40℃ 保存在水中

相互转化 4、磷及其化合物的性质

〔1〕磷单质的化学性质和用途 4P+5O22P2O5〔s〕

2P＋3Cl22PCl3〔l〕 2P＋3Cl22PCl5〔s〕

用途：制高纯度磷酸、红磷用于制农药、安全火柴、白磷制造燃烧弹和烟幕弹。 〔2〕磷的化合物

①P2O5：极易溶于水，是较好的干燥剂〔吸湿性很强〕能与水作用： P2O5+H2O〔冷〕=2HPO3〔剧毒〕 P2O5+3H2O〔热〕=2H3PO4〔无毒〕

②H3PO4：无色晶体，与水任意比例互溶，有吸湿性，可作干燥剂，属非氧化性酸，沸点高。

化学性质：具有酸的通性，是三元中强酸，是一种高沸点酸。能与碱中和、与NaBr、NaI作用。

③磷酸盐：

溶解性：磷酸二氢盐均易溶于水，溶液呈酸性；磷酸盐和磷酸一氢盐除钾、钠、铵盐外不溶于水。

相互转化：

磷酸盐磷酸一氢盐磷酸二氢盐 2、原理、规律、疑难剖析：

1、氮族元素最外层电子都是5个，主要显+5、+3、－3价。本族元素形成的+3、－3价化合物中其原子已达到稳定结构，如NH3、PCl3、BiCl3、Mg3N2。

2、在氮族元素中氮和其它元素比较，有很大的特殊性，它的主要化合价有－3、+1、+2、+3、+4、+5等多种氮元素能以不同的价态与氧结合，可以形成多种氧化物：N2O、NO、N2O3、N2O4、NO2、N2O5。在这些氧化物中NO2和N2O4可以通过非氧化还原反应相互转化：2NO2N2O4。

有关氮的氧化物知识应注意：

①NO是一种无色无味气体，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒。接触空气后立即被氧化为NO2而变红棕色，收集NO气体必须用排水集气法。实验室中制NO气体是铜与硝酸反应：

3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

NO在神经信号传递、血压生理调控、血流量控制、免疫调节、抵抗感染等方面起到了重要作用，被称为“明星分子”或“信使分子”〔2004年高考理综27小题〕。

②NO2是一种红棕色、具有剌激性气味、有毒的气体。它与水反应，而易溶于水： 3NO2+2H2O=2HNO3+NO↑

在反应中NO2既是氧化剂又是还原剂。

在NO2中，因N的价态较高，它的氧化性较强，NO2能氧化SO2、KI等物质： NO2+SO2=SO3+H2O

NO2+2KI=2KNO2+I2〔NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝〕 ③隐含反应2NO2N2O4的应用：

在实验测定NO2、 N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，

以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑此反应。

3、磷酸与碱反应的规律：

=1∶1时生成NaH2PO4

n(HPO) 34 =1∶2时生成Na2HPO4 n(NaOH) =1∶3时生成Na3PO4

介于1∶1和1∶2之间，那么生成 NaH2PO4和Na2HPO4的混合物

介于1∶2和1∶3之间，那么生成Na2HPO4和Na3PO4的混合物。

3、例题精讲

有关NO、NO2、O2的混合气体和水反应的计算

基本反应：2NO+O2=2NO2------------------〔1〕 3NO2+H2O=2H2NO3+NO------〔2〕 1、NO〔N2〕、NO2混合气体与水反应

例1、将20ml充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10ml，求原混合气体中NO和NO2各占多少毫升？

解析：NO不与水反应，NO2与水反应时每一体积的NO2会生成1/3体积的NO，所以剩余的气体为未参加反应的NO和生成的NO 解法一：设原混合气体中含NO2xml，

那么含NO〔20-x〕ml

3NO2+H2O=2H2NO3+NO 31 xy

3/x=1/y解之得：y=x/3 由题意得：〔20-x〕+x/3=10解得x=15ml 那么原NO的体积20-15=5ml 答：〔略〕 解法二：〔差量法〕设原混合气体中含NO2气体xml 3NO2+H2O=2H2NO3+NO△V 3〔3-1〕 x(20-10)

3/x=(3-1)/(20-10)解得x=15ml 答：〔略〕

2、NO2和O2的混合气体与水的反应 关系式：4NO2+O2+H2O=4HNO3

将〔2〕×2-〔1〕得到，目的：消去中间产物NO〕 讨论如下：

NO2与O2的体积比 =4:1 <4:1 >4:1 发生的化学反应 4NO2+O2+H2O=4HNO3 4NO2+O2+H2O=4HNO3 4NO2+O2+H2O=4HNO3 3NO2+H2O=2H2NO3+NO 剩余气体 无 O2 NO 例2.将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，那么原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？ 解析：NO2和O2的体积比不等于4:1，那么需讨论NO2和O2分别过量时的两种情况

设混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，那么O2为(1-x) 〔1〕假定原混合气体中V〔NO2〕：〔O2〕<4：1 4NO2+O2+H2O=4HNO3 41 xy

4/x=1/y解得y=x/4 剩余的O2：〔1-x〕-x/4=1/2解得x=2/5 V〔NO2〕:V〔O2〕=2/5:(1-2/5)=2:3

(2)假定原混合气体中V〔NO2〕:V〔O2〕>4:1

4NO2+O2+H2O=4HNO3 41 y(1-x)

4/y=1/(1-x)解得：y=4(1-x)

暂时剩余NO2：1-[4(1-x)+(1-x)]=5x-4 由反应式：3NO2+H2O=2H2NO3+NO可知 最后剩余NO：〔5x-4〕/3

由〔5x-4〕/3=1/2得x=11/10(不合题意，舍去)

小结：NO2和O2的混合气体与水反应时，当剩余气体的体积大于原混合气体体积的1/3时，只有一个条件：V〔NO2〕:V〔O2〕>4:1〔此结论由同学们自行证明〕 3、NO与O2分别通入水中 关系式：4NO+3O2+H2O=4HNO3 讨论如下： NO与O2的体积比 =4:3 <4:3 >4:3 发生的化学反应 4NO+3O2+H2O=4HNO3 4NO+3O2+H2O=4HNO3 4NO+3O2+H2O=4HNO3 剩余气体 无 O2 NO 例3.一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？ 解析：因为混合气体中NO和O2的体积比<4:3，那么剩余气体为O2 设混合气体中NO的体积为x，那么O2的体积也为x

4NO+3O2+H2O=4HNO3 43 xy

4/x=3/y解得：y=3x/4 剩余的O2为x-3x/4=x/4

它与原混合气体的体积比为x/4:2x=1:8

4、NO2、NO、O2的混合气体与水反应 关系式：V〔O2〕=V〔NO2〕/4+3V〔NO〕/4

特例，当V〔NO〕:V〔NO2〕::V〔O2〕=1:1:1时，混合气体全部与水反应，无气体剩余。

例4.常温下盛有10mlNO2和10mlNO组成的混合气体的大试管倒立于水中，当缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2ml气体，那么通入O2体积可能为多少毫升 解析：残留2ml气体可能是NO也有可能是O2，应予以讨论

〔1〕假设残留气体是NO，那么转化为HNO3的NO为10ml-2ml=8ml

那么：4NO2+O2+H2O=4HNO3

41 10mly

4/10ml=1/y解得：y=2.5ml 4NO+3O2+H2O=4HNO3 43 8mlx

4/8ml=3/x解得：x=6ml

共耗氧气V〔O2〕=2.5ml+6ml=8.5ml (2)假设残留气体2ml是O2，那么：

4NO+3O2+H2O=4HNO3 43 10mlz

4/10ml=3/z解和z=7.5ml 故通入V〔O2〕=2.5+7.5+2=12ml

答：〔略〕

例5、〔2001春季北京、内蒙、安徽高考〕关于非金属N、O、Cl、P的表达，正确的选项是〔〕

A、在通常情况下其单质均为气体 B． 其单质均由双原子分子组成 C． 都属于主族元素

D． 每种元素公生成一种氢化物

解析：N、O、Cl通常情况下单质为气体，且为双原子分子，而P不是，白磷为P4

分子，其中N的氢化物有NH3、N2H4等，O的氧化物有H2O、H2O2，所以A、B、D选项均不正确。正确答案为C。

例6、氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需高压等条件，但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂，这是因为〔〕

①此反应可能是吸热反应 ②此反应可能是放热反应

③此反应可能是氮分子不必先分解成为原子④此反应前可能氮分子先分解成为原子 A、①②B、②④C、②③D、①④

解析：氮分子中存在N≡N，键能很大，非常

牢固，通常情况下很难断裂N≡N键成为氮原子与其他物质反应，如果氮分子能与这种物质容易反应，只可能是氮分子不必先分解为氮原子这种情况；另外化学反应中放热反应一般比较容易发生。综上所述正确选项应为C选项。

例7、〔2002年南京市模拟题〕工业废气的氮

氧化物〔如NO、NO2等，用通式NOx表示〕是主要的大气污染物之一。为了保护环境，工业上常通入氨气与之发生如下反应：

NOx+NH3N2+H2O

有关此反应，以下说法中错误的选项是〔〕 A、N2既是氧化产物又是还原产物

B． 当x=1时，每生成2.5molN2，被氧化的 气体有3mol

C、当x=2时，有1mol气体被还原，转移电子4mol D、反应通式配平表示为：

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