高中化學(xué)氮族元素知識(shí)點(diǎn)

1、氮族元素及其化合物1氮和磷氮族元素 包括氮(7N)、磷、(15P)、砷(33As)、銻(51Sb)、鉍(83Bi)五種元素氮族元素位于元素周期表中第VA族，其代表元素為氮和磷氮族元素的原子結(jié)構(gòu)(1)相似性：最外層電子數(shù)均為5個(gè)；主要化合價(jià)：氮有3、+1、+2、+3、+4、+5價(jià)；磷和砷有3、+3、+5價(jià)；銻、鉍有+3、+5價(jià)(2)遞變規(guī)律：按氮、磷、砷、銻、鉍的順序，隨著核電荷數(shù)的增加，電子層數(shù)增多，原子半徑增大，失電子能力增強(qiáng)，得電子能力減弱，非金屬性減弱，金屬性增強(qiáng)在氮族元素的單質(zhì)中，氮、磷具有較明顯的非金屬性；砷雖然是非金屬，但有一些金屬性；銻、鉍為金屬氮族元素單質(zhì)的物理性質(zhì)N2PAsS

2、bBi顏色無(wú)色白磷：白色或黃色紅磷：紅棕色灰砷：灰色銀白色銀白色或微顯紅色狀態(tài)氣體固體固體固體固體密度逐 漸 增 大熔點(diǎn)、沸點(diǎn)先按N2、P、As的順序逐漸升高，而后按Sb、Bi的順序逐漸降低氮?dú)?1)氮元素在自然界中的存在形式：既有游離態(tài)又有化合態(tài)空氣中含N2 78(體積分?jǐn)?shù))或75(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；化合態(tài)氮存在于多種無(wú)機(jī)物和有機(jī)物中，氮元素是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸不可缺少的元素(2)氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)：純凈的氮?dú)馐菬o(wú)色氣體，密度比空氣略小氮?dú)庠谒械娜芙舛群苄≡诔合?，?jīng)降溫后，氮?dú)庾兂蔁o(wú)色液體，再變成雪花狀固體(3)氮?dú)獾姆肿咏Y(jié)構(gòu)：氮分子(N2)的電子式為，結(jié)構(gòu)式為NN由于N2分子中的NN鍵很牢固，所以

3、通常情況下，氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不活潑(4)氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)：N2與H2化合生成NH3 N2 +3H22NH3說(shuō)明 該反應(yīng)是一個(gè)可逆反應(yīng)，是工業(yè)合成氨的原理N2與O2化合生成NO： N2 + O22NO 說(shuō)明 在閃電或行駛的汽車引擎中會(huì)發(fā)生以上反應(yīng)(5)氮?dú)獾挠猛荆汉铣砂保葡跛幔淮嫦∮袣怏w作焊接金屬時(shí)的保護(hù)氣，以防止金屬被空氣氧化；在燈泡中填充氮?dú)庖苑乐规u絲被氧化或揮發(fā)；保存糧食、水果等食品，以防止腐爛；醫(yī)學(xué)上用液氮作冷凍劑，以便在冷凍麻醉下進(jìn)行手術(shù)；利用液氮制造低溫環(huán)境，使某些超導(dǎo)材料獲得超導(dǎo)性能NO、NO2性質(zhì)的比較氮的氧化物一氧化氮(NO)二氧化氮(NO2)物理性質(zhì)為無(wú)色、不溶于水、有

4、毒的氣體為紅棕色、有刺激性氣味、有毒的氣體，易溶于水化學(xué)性質(zhì)極易被空氣中的O2氧化：2NO + O2= 2NO2NO中的氮為+2價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性又有還原性與H2O反應(yīng)：3NO2 + H2O2HNO3 + NO(工業(yè)制HNO3原理在此反應(yīng)中，NO2同時(shí)作氧化劑和還原劑)自然界中硝酸鹽的形成過(guò)程(1)電閃雷鳴時(shí)：N2+O22NO (2) 2NO + O2= 2NO2(3)下雨時(shí)：3NO2 + H2O2HNO3 + NO(4)生成的硝酸隨雨水淋灑到土壤中，并與土壤中的礦物作用生成能被植物吸收的硝酸鹽光化學(xué)煙霧 NO、NO2有毒，是大氣的污染物空氣中的NO、NO2污染物主要來(lái)自于石油產(chǎn)品和

5、煤燃燒的產(chǎn)物、汽車尾氣以及制硝酸工廠的廢氣NO2在紫外線照射下，發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種有毒的煙霧光化學(xué)煙霧因此，NO2是造成光化學(xué)煙霧的主要因素光化學(xué)煙霧刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡磷(1)磷元素在自然界中的存在形式：自然界中無(wú)游離態(tài)的磷化合態(tài)的磷主要以磷酸鹽的形式存在于礦石中動(dòng)物的骨骼、牙齒和神經(jīng)組織，植物的果實(shí)和幼芽，生物的細(xì)胞里都含有磷(2)單質(zhì)磷的化學(xué)性質(zhì)：與O2反應(yīng)： 4P+5O22P2O5磷在C12中燃燒： 2P+3C12(不足量) 2PCl3 2P+5Cl2(足量) 2PCl5 磷的同素異形體白磷與紅磷磷的同素異形體白磷紅磷說(shuō)明物理性質(zhì)顏色、狀態(tài)無(wú)色蠟狀固體紅棕色粉末白

6、磷與紅磷的結(jié)構(gòu)不同是物理性質(zhì)存在差別的原因由兩者物理性質(zhì)的不同，證明了白磷與紅磷是不同的單質(zhì)密度(g·cm3)1.822.34溶解性不溶于水，溶于CS2不溶于水，也不溶于CS2毒 性劇 毒無(wú) 毒著火點(diǎn)40(白磷受到輕微的摩擦就會(huì)燃燒；常溫時(shí)，白磷可被氧化而發(fā)光)240化學(xué)性質(zhì)白磷、紅磷在空氣中燃燒，都生成白色的P2O5白磷與紅磷燃燒都生成P2O5，證明它們都是由磷元素形成的單質(zhì)相互轉(zhuǎn)化白磷紅磷證明白磷與紅磷所含元素相同互為同素異形體保存方法密封保存，少量白磷保存在水中密封保存，防止吸濕切削白磷應(yīng)在水中進(jìn)行用 途制造高純度磷酸；制造燃燒彈、煙幕彈制造高純度磷酸；制農(nóng)藥、安全火柴五氧化二

7、磷、磷酸(1)五氧化二磷的性質(zhì)：五氧化二磷是白色粉末狀固體，極易吸水(因此可作酸性氣體的干燥劑)P2O5是酸性氧化物，與水反應(yīng)：P2O5+3H2O2H3PO4(2)磷酸的性質(zhì)、用途：磷酸(H3PO4)是一種中等強(qiáng)度的三元酸，具有酸的通性磷酸主要用于制造磷肥，也用于食品、紡織等工業(yè) 氮、磷元素及其單質(zhì)、化合物性質(zhì)的比較元素氮(N)磷(P)自然界中存在的形式游離態(tài)和化合態(tài)只有化合態(tài)單質(zhì)與O2化合的情況N2+O22NO（易）4P+5O22P2O5（難）單質(zhì)與H2化合的情況N2 +3H22NH32P(蒸汽) + 3H22PH3單質(zhì)的化學(xué)活潑性及原因單質(zhì)活潑性：N2P原因：N2分子中NN鍵很牢固，故N2

8、性質(zhì)穩(wěn)定、不活潑氫化物的穩(wěn)定性NH3PH3 最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性HNO3H3PO4非金屬性NP2銨鹽氨(1)氨的物理性質(zhì)：氨是無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，比空氣輕；氨易液化在常壓下冷卻或常溫下加壓，氣態(tài)氨轉(zhuǎn)化為無(wú)色的液態(tài)氨，同時(shí)放出大量熱液態(tài)氨氣化時(shí)要吸收大量的熱，使周圍的溫度急劇下降；氨氣極易溶于水在常溫、常壓下，1體積水中能溶解約700體積的氨氣(因此，氨氣可進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn))；氨對(duì)人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用若不慎接觸過(guò)多的氨而出現(xiàn)病癥，要及時(shí)吸入新鮮空氣和水蒸氣，并用大量水沖洗眼睛(2)氨分子的結(jié)構(gòu)：NH3的電子式為，結(jié)構(gòu)式為，氨分子的結(jié)構(gòu)為三角錐形，N原子位于錐頂，三個(gè)H原子位于

9、錐底，鍵角107°18，是極性分子(3)氨的化學(xué)性質(zhì)：跟水反應(yīng)氨氣溶于水時(shí)(氨氣的水溶液叫氨水)，大部分的NH3分子與H2O分子結(jié)合成NH3·H2O(叫一水合氨)NH3·H2O為弱電解質(zhì)，只能部分電離成NH4和OH：NH3 + H2ONH3·H2O NH4 + OHa氨水的性質(zhì)：氨水具有弱堿性，使無(wú)色酚酞試液變?yōu)闇\紅色，使紅色石蕊試液變?yōu)樗{(lán)色氨水的濃度越大，密度反而越小(是一種特殊情況)NH3·H2O不穩(wěn)定，故加熱氨水時(shí)有氨氣逸出：NH4+ OHNH3+ H2Ob氨水的組成：氨水是混合物(液氨是純凈物)，其中含有3種分子(NH3、NH3

10、3;H2O、H2O)和3種離子(NH4和OH、極少量的H)c氨水的保存方法：氨水對(duì)許多金屬有腐蝕作用，所以不能用金屬容器盛裝氨水通常把氨水盛裝在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷壇或內(nèi)涂瀝青的鐵桶里d有關(guān)氨水濃度的計(jì)算：氨水雖然大部分以NH3·H2O形式存在，但計(jì)算時(shí)仍以NH3作溶質(zhì)跟氯化氫氣體的反應(yīng)：NH3 + HCl NH4C1說(shuō)明 a當(dāng)蘸有濃氨水的玻璃棒與蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近時(shí)，產(chǎn)生大量白煙這種白煙是氨水中揮發(fā)出來(lái)的NH3與鹽酸揮發(fā)出來(lái)的HCl化合生成的NH4C1晶體小顆粒b氨氣與揮發(fā)性酸(濃鹽酸、濃硝酸等)相遇，因反應(yīng)生成微小的銨鹽晶體而冒白煙，這是檢驗(yàn)氨氣的方法之c氨氣與不揮發(fā)性酸(

11、如H2SO4、H3PO4等)反應(yīng)時(shí)，無(wú)白煙生成跟氧氣反應(yīng)： 4NH3 + 5O2 4NO + 6H2O 說(shuō)明 這一反應(yīng)叫做氨的催化氧化(或叫接觸氧化)，是工業(yè)上制硝酸的反應(yīng)原理之一(4)氨氣的用途：是氮肥工業(yè)及制造硝酸、銨鹽、純堿的原料；是有機(jī)合成工業(yè)如合成纖維、塑料、染料、尿素等的常用原料；用作冰機(jī)中的致冷劑銨鹽 銨鹽是由銨離子(NH4)和酸根陰離子組成的化合物銨鹽都是白色晶體，都易溶于水(1)銨鹽的化學(xué)性質(zhì)：l 受熱分解固態(tài)銨鹽受熱都易分解根據(jù)組成銨鹽的酸根陰離子對(duì)應(yīng)的酸的性質(zhì)的不同，銨鹽分解時(shí)有以下三種情況：a組成銨鹽的酸根陰離子對(duì)應(yīng)的酸是非氧化性的揮發(fā)性酸時(shí)，則加熱時(shí)酸與氨氣同時(shí)揮發(fā)，

12、冷卻時(shí)又重新化合生成銨鹽。例如：NH4Cl(固) NH3+ HCl NH3 + HClNH4Cl (試管上端又有白色固體附著)又如：(NH4)2CO32NH3+ H2O + CO2 NH4HCO3NH3+ H2O + CO2b組成銨鹽的酸根陰離子對(duì)應(yīng)的酸是難揮發(fā)性酸，加熱時(shí)則只有氨氣逸出，酸或酸式鹽仍殘留在容器中如：(NH4)2SO4NH4HSO4 + NH3 (NH4)3PO4H3PO4 + 3NH3c組成銨鹽的酸根陰離子對(duì)應(yīng)的酸是氧化性酸，加熱時(shí)則發(fā)生氧化還原反應(yīng)，無(wú)氨氣逸出例如：NH4NO3N2O+ 2H2O跟堿反應(yīng)銨鹽的通性固態(tài)銨鹽 + 強(qiáng)堿(NaOH、KOH)無(wú)色、有刺激性氣味的氣體

13、試紙變藍(lán)色例如：(NH4)2SO4+2NaOH Na2SO4 + 2NH3+ 2H2ONH4NO3+NaOHNaNO3 + NH3+ H2O說(shuō)明：a若是銨鹽溶液與燒堿溶液共熱，則可用離子方程式表示為：NH4+ OHNH3+ H2O b若反應(yīng)物為稀溶液且不加熱時(shí)，則無(wú)氨氣逸出，用離子方程式表示為：NH4+ OHNH3· H2O c若反應(yīng)物都是固體時(shí)，則只能用化學(xué)方程式表示(2)氮肥的存放和施用銨鹽可用作氮肥由于銨鹽受熱易分解，因此在貯存時(shí)應(yīng)密封包裝并存放在陰涼通風(fēng)處；施用氮肥時(shí)應(yīng)埋在土下并及時(shí)灌水，以保證肥效銨鹽(NH4)的檢驗(yàn) 將待檢物取出少量置于試管中，加入NaOH溶液后，加熱，用

14、濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙?jiān)诠芸跈z驗(yàn)，若試紙變藍(lán)色，則證明待檢物中含銨鹽(NH4)氨氣的實(shí)驗(yàn)室制法(1)反應(yīng)原理：固態(tài)銨鹽如NH4Cl、(NH4)2SO4等與消石灰混合共熱：2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2 + 2NH3+ 2H2O(2)發(fā)生裝置類型：固體+固體氣體型裝置(與制O2相同)(3)干燥方法：常用堿石灰(CaO和NaOH的混合物)作干燥劑不能用濃H2SO4、P2O5等酸性干燥劑和CaCl2干燥氨氣，因?yàn)樗鼈兌寄芘c氨氣發(fā)生反應(yīng)(CaCl2與NH3反應(yīng)生成CaCl2·8NH3)(4)收集方法：只能用向下排氣法，并在收集氨氣的試管口放一團(tuán)棉花，以防止氨氣與空氣形成對(duì)流而造成制得的

15、氨氣不純(5)驗(yàn)滿方法；將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙接近集氣瓶口，若試紙變藍(lán)色，則說(shuō)明氨氣已充滿集氣瓶；將蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近集氣瓶口，有白煙產(chǎn)生，說(shuō)明氨氣已充滿集氣瓶注意 制氨氣所用的銨鹽不能用NH4NO3、NH4HCO3、(NH4)2CO3等代替，因?yàn)镹H4NO3在加熱時(shí)易發(fā)生爆炸，而NH4HCO3、(NH4)2CO3極易分解產(chǎn)生CO2氣體使制得的NH3不純 消石灰不能用NaOH、KOH等強(qiáng)堿代替，因?yàn)镹aOH、KOH具有吸濕性，易潮解結(jié)塊，不利于生成的氨氣逸出，而且NaOH、KOH對(duì)玻璃有強(qiáng)烈的腐蝕作用 NH3極易溶于水，制取和收集的容器必須干燥 實(shí)驗(yàn)室制取氨氣的另一種常用方法：將生石灰或燒堿

16、加入濃氨水中并加熱有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： CaO + NH3·H2OCa(OH)2 + NH3 加燒堿的作用是增大溶液中的OH濃度，促使NH3·H2O轉(zhuǎn)化為NH3，這種制氨氣的發(fā)生裝置與實(shí)驗(yàn)室制Cl2、HCl氣體的裝置相同3硝酸硝酸(1)物理性質(zhì)：純硝酸是無(wú)色、易揮發(fā)(沸點(diǎn)為83)、有刺激性氣味的液體打開(kāi)盛濃硝酸的試劑瓶蓋，有白霧產(chǎn)生(與鹽酸相同)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98以上的濃硝酸揮發(fā)出來(lái)的HNO3蒸氣遇空氣中的水蒸氣形成的極微小的硝酸液滴而產(chǎn)生“發(fā)煙現(xiàn)象”因此，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98以上的濃硝酸通常叫做發(fā)煙硝酸(2)化學(xué)性質(zhì)：具有酸的一些通性例如： CaCO3 + 2HNO3(稀)Ca

17、(NO3)2 + CO2+ H2O(實(shí)驗(yàn)室制CO2氣體時(shí)，若無(wú)稀鹽酸可用稀硝酸代替)不穩(wěn)定性HNO3見(jiàn)光或受熱發(fā)生分解，HNO3越濃，越易分解硝酸分解放出的NO2溶于其中而使硝酸呈黃色有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 4HNO32H2O + 4NO2+O2強(qiáng)氧化性：不論是稀HNO3還是濃HNO3，都具有極強(qiáng)的氧化性HNO3濃度越大，氧化性越強(qiáng)其氧化性表現(xiàn)在以下幾方面：a幾乎能與所有金屬(除Hg、Au外)反應(yīng)當(dāng)HNO3與金屬反應(yīng)時(shí)，HNO3被還原的程度(即氮元素化合價(jià)降低的程度)取決于硝酸的濃度和金屬單質(zhì)還原性的強(qiáng)弱對(duì)于同一金屬單質(zhì)而言，HNO3的濃度越小，HNO3被還原的程度越大，氮元素的化合價(jià)降低越

18、多一般反應(yīng)規(guī)律為： 金屬 + HNO3(濃) 硝酸鹽 + NO2 + H2O 金屬 + HNO3(稀) 硝酸鹽 + NO + H2O 較活潑的金屬(如Mg、Zn等) + HNO3(極稀) 硝酸鹽 + H2O + N2O(或NH3等)金屬與硝酸反應(yīng)的重要實(shí)例為： 3Cu + 8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2 + 2NO+ 4H2O該反應(yīng)較緩慢，反應(yīng)后溶液顯藍(lán)色，反應(yīng)產(chǎn)生的無(wú)色氣體遇到空氣后變?yōu)榧t棕色(無(wú)色的NO被空氣氧化為紅棕色的NO2)。實(shí)驗(yàn)室通常用此反應(yīng)制取NO氣體Cu + 4HNO3(濃) Cu(NO3)2 + 2NO2+ 2H2O該反應(yīng)較劇烈，反應(yīng)過(guò)程中有紅棕色氣體產(chǎn)生此外，隨著反應(yīng)

19、的進(jìn)行，硝酸的濃度漸漸變稀，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是NO2、NO等的混合氣體b常溫下，濃HNO3能將金屬Fe、A1鈍化，使Fe、A1的表面氧化生成一薄層致密的氧化膜因此，可用鐵或鋁制容器盛放濃硝酸，但要注意密封，以防止硝酸揮發(fā)變稀后與鐵、鋁反應(yīng)(與濃硫酸相似)c濃HNO3與濃鹽酸按體積比13配制而成的混合液叫王水王水溶解金屬的能力更強(qiáng)，能溶解金屬Pt、Aud能把許多非金屬單質(zhì)(如C、S、P等)氧化，生成最高價(jià)含氧酸或最高價(jià)非金屬氧化物例如： C + 4HNO3(濃) CO2+ 4NO2+ 2H2Oe能氧化某些具有還原性的物質(zhì)，如H2S、SO2、Na2SO3、HI、HBr、Fe2等應(yīng)注意的是，NO3無(wú)氧化性，而當(dāng)NO3在酸性溶液