高考总复习第6讲氮和磷.docx
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高考总复习第6讲氮和磷
高考化学考点解析全程复习考点：
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、正四面体型、键角60°
分子晶体、结构复杂
颜色状态
白色或黄色固体
暗红色粉末或固体
溶解性
不溶于水，易溶于CS2
不溶于水，不溶于CS2
毒性
剧毒
无毒
着火点
40℃
240℃
保存方法
保存在水中
密封
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
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。
4．磷酸与碱反应的规律：
=1∶1时生成NaH2PO4
=1∶2时生成Na2HPO4
=1∶3时生成Na3PO4
介于1∶1和1∶2之间，则生成
NaH2PO4和Na2HPO4的混合物
介于1∶2和1∶3之间，则生成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，
则含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
则原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
发生的化学反应
剩余气体
=4:
1
4NO2+O2+H2O=4HNO3
无
<4:
1
4NO2+O2+H2O=4HNO3
O2
>4:
1
4NO2+O2+H2O=4HNO3
3NO2+H2O=2H2NO3+NO
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，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？
解析：
NO2和O2的体积比不等于4:
1，则需讨论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，则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
发生的化学反应
剩余气体
=4:
3
4NO+3O2+H2O=4HNO3
无
<4:
3
4NO+3O2+H2O=4HNO3
O2
>4:
3
4NO+3O2+H2O=4HNO3
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，则剩余气体为O2
设混合气体中NO的体积为x，则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，则通入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）若残留气体是NO，则转化为HNO3的NO为10ml-2ml=8ml
则：
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）若残留气体2ml是O2，则：
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的叙述，正确的是（）
A．在通常情况下其单质均为气体
其单质均由双原子分子组成
都属于主族元素
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，下列说法中错误的是（）
A．N2既是氧化产物又是还原产物
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：
6NOx+4xNH3=（3+2x）N2+6xH2O
解析：
分析平配平方程式得到A、D选项均正确，将x=1代入6NOx+4xNH3=（3+2x）N2+6xH2O中得到6NO+4NH3=5N2+6H2O分析可知：
每生成5mol，被氧化的气体有4mol（被氧化的气体为NH3），则每生成2.5molN2，被氧化的气体只有2mol。
同理可推得C选项正确。
所以，答案应为选项B。
例8．（1994·全国·17）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）也可以跟D2O进行氢交换，但次磷酸钠（NaH2PO2）却不能再跟D2O发生氢交换。
由此可推断H3PO2的分子结构是（）
A.
C.
解析：
题中所给磷酸分子的结构式是给的一个信息：
含氧酸中只有与O原子直接结合的H原子才可能电离出H+，即题中所说的与D2O中的D原子发生氢交换。
把信息迁移到H3PO2中，由于NaH2PO2不能与D2O进行氢交换，所以H3PO2只是一元酸，因而其结构式中只有一个—OH，再应用O原子只能有两个共价键的基础知识，就不难推出正确选项为B。
4．实战演练
1.（2001年全国高考题）有一种磷的结构式是有关它的下列
叙述中不正确的是
A.它完全燃烧时的产物是P2O5
C.它在常温下呈固态
D.它与白磷互为同分异构体
2.下列反应起了氮的固定作用的是
A.N2与H2在一定条件下反应生成NH3
B.NH3经催化氧化生成NO
C.NO与O2反应生成NO2
D.由NH3制碳铵和尿素
3.关于氮族元素的性质，下列推断错误的是
A.最高价氧化物为R2O5，其水化物化学式为HRO3或H3RO4
B.非金属性：
磷＞砷，气态氢化物的还原性：
PH3＞AsH3
C.最高价含氧酸的酸性：
硒酸＞砷酸＞锗酸
D.所形成的氢化物中BiH3最不稳定
4.下列比较中正确的是
A.硝酸酸性比磷酸强
B.PH3的稳定性大于NH3
C.PH3的还原性大于NH3
D.氮气的化学性质比磷活泼
5.新电灯泡的玻璃柱上涂有一点暗红色物质，以除去灯泡内残留的氧，该物质是
A.Cu2OB.Fe2O3
C.红磷D.铜粉
6.红磷和白磷在一定条件下可以相互转化，这一变化属于
A.物理变化B.化学变化
C.氧化还原反应D.分解反应
7.在两密闭容器中分别盛有31g白磷和1mol氧气，控制条件使其发生反应，容器甲：
P4＋5O2===Ｐ4O10，容器乙：
P4＋3O2===Ｐ4O6，经充分反应后，两容器中分别所得的P4O10和P4O6的物质的量的比为
A.5∶4B.4∶5
C.4∶3D.3∶5
8.将（NH4）2CO3加热全部气化后，将气体先通过Na2O2，固体质量增加xg，再通过浓H2SO4，溶液质量增加yg；若先通过浓H2SO4，溶液增重zg，再通过Na2O2,固体质量增加wg，则x、y、z、w的质量大小排列顺序正确的是
A.x＞y＞z＞wB.w＞z＞y＞x
C.y=z＞x=wD.z＞y＞x＞w
9.在一定温度和压强下，将一支容积为15mL的试管充满NO2后，倒置于一个盛水的水槽中，当试管内液面上升至一定高度不再变化时，在相同条件下再通入O2，若要使试管内的液面仍保持在原高度，则通入O2的体积为
A.3.75mLB.7.5mL
C.8.75mLD.10.5mL
10.在下列反应中，氨作氧化剂的是
A.8NH3＋3Br2===6NH4Br＋N2
B.2NH3＋H2S===（NH4）2S
C.2NH3＋2Na===2NaNH2＋H2
D.NH3＋NaH===NaNH2＋H2
11.下列关于磷及其化合物的叙述不正确的是
A.红磷用于制造安全火柴、农药和燃烧弹
B.磷酸二氢盐都易溶于水
C.磷酸是三元酸，比硝酸的酸性强
D.P2O5溶于热水生成磷酸，溶于冷水生成偏磷酸
12.下列制氮气的方法中，不合理的是
A.分离液态空气
B.加热使NH3分解
C.将空气通过足量灼热的铜网
D.将空气通过加热的镁粉
13.把等质量的镁分别放在下列气体中完全燃烧：
①纯O2中，②空气中，③CO2中，
④Cl2中，⑤N2中，得到固体物质的质量分别为：
m1、m2、m3、m4、m5，其由大到小的关系正确的是
A.①②③⑤④B.④③①②⑤
C.④③②①⑤D.④①③②⑤
14.关于磷的下列叙述中，正确的是
①红磷没有毒性而白磷剧毒②白磷在空气中加热到260℃可转化为红磷③少量白磷保存于水中④红磷可升华，且转化为白磷时属化学变化⑤白磷和红磷都可溶于CS2
⑥白磷为非金属单质，其晶体为正四面体型的原子晶体
A.①②③B.②③④
C.①③④D.③⑤⑥
15.为了测知红磷在氯气中燃烧的产物，可以根据它的质量增加来确定。
现有红磷31g，在氯气中燃烧其质量增加150g，由此可判断这个反应中，红磷燃烧的产物是
A.只有PCl3B.只有PCl5
C.PCl3和PCl5D.无法确定
二、非选择题（共55分）
16.（8分）第ⅤA族某元素的单质15.5g在空气中充分燃烧生成最高价氧化物。
其质量比原单质质量增加20g。
该元素是，此元素原子结构示意图为。
17.（9分）雷雨时，从天空落下的雨水中常含有少量硝酸，其原因是（用化学方程式表示）：
①
②
③
18.（8分）实验室合成氨装置如下图。
试回答：
装置甲的作用是：
①
②
从乙处导出的气体是，检验产物的简单化学方法是。
19.（10分）如右所示A、B、C、D、E变化关系网，均省去了反应所需条件，
（1）如果A为气体单质，则：
A，B，C，D，E。
（2）如果A为固体单质，则：
A，B，C，D，E。
（均填分子式）
20.（11分）实验室常用饱和NaNO2与NH4Cl溶液反应制取纯净氮气，反应式为：
NH4Cl＋NaNO2
NaCl＋N2↑＋2H2O，ΔH＜0，实验装置如下图所示，试回答：
（1）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏烧瓶之间连接的导管所起的作用是（填写编号）。
a.防止NaNO2饱和溶液蒸发
b.保证实验装置不漏气
c.使NaNO2饱和溶液容易滴下
（2）B部分的作用是。
a.冷凝b.冷却氮气c.缓冲氮气流
（3）加热前必须进行的一个操作步骤是；加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是。
（4）收集N2前，必须进行的操作步骤是（用文字说明）。
收集N2最适宜的方法是（填写编号）。
a.用排气法收集在集气瓶中
b.用排水法收集在集气瓶中
c.直接收集在球胆或塑料袋中
21.（9分）实验室用稀硝酸与铜反应来制备NO气体，如果采用（Ⅰ）装置（烧瓶内加入稀硝酸和铜片，必要时可加热）。
实验效果不十分理想，因为从观察到的现象不能有力证明反应产物是NO；有人设计了（Ⅱ）装置（橡皮塞下端连有铜丝圈），用来做该实验可以达到满意的效果。
、
（1）用Ⅰ装置做实验时，用排水法收集到的气体的颜色为色；实验过程中由于观察到，而不能有力证明反应产物是NO。
（2）用Ⅱ装置做实验时，将有关操作补充完全：
①将分液漏斗的活塞打开，从U形管的B侧管口注入稀硝酸，一直注到为止。
②关闭活塞，用酒精灯在U形管的A侧加热，当时，立即撤去酒精灯。
（3）回答下列问题：
①反应在什么情况下可以自动停止？
可在何处观察到无色的NO气体？
②如果再将分液漏斗的活塞慢慢打开，可立即观察到哪些明显现象？
附参考答案
一、1.D
2.解析：
氮的固定是把单质氮转变成化合物的氮的过程。
答案：
A
3.B4.AC
5.解析：
反应消耗灯泡内少许氧气。
答案：
C
6.B
7.解析：
依反应方程式进行过量与适量的判断后计算。
答案：
B
8.D9.C10.CD11.C12.BD
13.解析：
用差量法求解比较方便，但注意2Mg+CO2===2MgO+C，固体物质是两部分。
答案：
B
14.C15.C
17.①N2＋O2
2NO
②2NO＋O2===2NO2
③3NO2＋H2O===2HNO3＋NO↑
18.①干燥气体②使两种气体充分混合,并通过观察气泡以调节氢气、氮气流速NH3及N2和H2的混合物用湿润的红色石蕊试纸检验气体，试纸变蓝（或其他合理方法）
19.
（1）N2NO2NONH3HNO3
（2）SSO3SO2H2SH2SO4
20.
（1）c
（2）a（3）检查装置的气密性本反应为放热反应（4）将系统内空气排尽c
21.
（1）无烧瓶内有红棕色气体
（2）①单孔塞下沿与液面间不留有空隙（无气泡存在）②铜丝上有气泡产生
（3）①当产生的NO气体将稀HNO3排入U型管B侧管内使铜丝网与稀HNO3脱离后反应会立即停止；在U型管A侧管中可观察到无色的NO气体。
②U型管的B侧管中的稀HNO3又回到A侧管内，分液漏斗中有红棕色气体出现。
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