2012屆高考化學(xué)復(fù)習(xí)學(xué)案34

高三化學(xué)【教學(xué)內(nèi)容】復(fù)習(xí)《氮和磷》【教學(xué)目標(biāo)】1．掌握氮族元素的名稱、符號(hào)、原子結(jié)構(gòu)及原子結(jié)構(gòu)的遞變與單質(zhì)物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系。2．掌握N2，氮的氧化物、NH3、銨鹽、硝酸等的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途3．掌握磷的同素異形體的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及用途【知識(shí)講解】[一、氮?dú)?．氮元素存在形態(tài)空氣中含大量N2，是工業(yè)生產(chǎn)中N2的主要來(lái)源。思考：①工業(yè)上如何從空氣中分離得到純凈N2？

②實(shí)驗(yàn)室如何制取N2？[①工業(yè)制取N2有兩種方法：一種是將空氣液化，然后蒸發(fā)，首先揮發(fā)出N2，另一種方法是將木炭在空氣中燃燒，將所得氣體通過(guò)堿洗后得到N2。△△②實(shí)驗(yàn)室制取N2一般也有兩種方法：一種是將NH3△△2NH3+3CuO==N2+3Cu+3H2O得到N2，另一種方法是：NH4Cl飽和溶液和NaNO2飽和溶液混合加熱，NH4Cl+NaNO2==NaCl+N2↑+2H2O]2．N2物理性質(zhì)：難溶于水，難液化，密度比空氣略小——與空氣密度相近，只能用排水法收集N2。思考：請(qǐng)舉出與N2密度相近的二種氣體以及與CO2密度相近的二種氣體。（N2式量為28，則式量為28的還有CO、C2H4，CO2的式量為44，則式量為44的有C3H8和N2O）3．N2化學(xué)性質(zhì)（1）穩(wěn)定性——很難與其它物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，為什么？（因?yàn)镹=N叁鍵鍵能很大，很難打斷該共價(jià)鍵）（2）一定條件下具有氧化性：催化劑高溫、高壓催化劑高溫、高壓N2+3H2=====2NH3——工業(yè)上合成氨放電點(diǎn)燃放電點(diǎn)燃與活潑金屬反應(yīng)3Mg+N2====Mg3N26Na+N2====2Na3N（3）具有氧化性N2+O2====2NO4．氮的氧化物——N2O（笑氣）、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中屬于酸酐的只有N2O3（HNO2）、N2O5（HNO3）思考：酸分子內(nèi)或分子間羥基與羥基脫水后形成的物質(zhì)稱為酸酐，則O－ＨO－Ｈ2OOOH—C—OHCO，CO能否稱為酸酐？為什么？已知硝酸的結(jié)構(gòu)式為HO—N則其對(duì)應(yīng)的酸酐的結(jié)構(gòu)式如何表示？OOOOOOOOOON—OH+H—O—NN—O—N（N2O5）+H2O）（1）NO①不與酸、堿反應(yīng)，常溫迅速與O2化合2NO+O2==2NO2②堿性條件：NO+NO2+2OH－==2NO2－+H2O③NO+CO2+Na2O2==Na2CO3+NO2思考：NO和CO2的混合氣體，通過(guò)足量的Na2O2后，剩余氣體體積為原來(lái)的一半，則NO和CO2的體積比為A．1:1B．1:3C．2:1D．≤1:1的任意比（答D）④4NO+3O2+2H2O==4HNO3⑤實(shí)驗(yàn)室制法：3Cu+8HNO3（?。?=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O只能用排水法收集NO，為什么？（排空氣NO+O2—NO2）（2）NO2——不可能為純凈物2NO2==N2O4強(qiáng)氧化性：NO2+KI——NO2+SO2——（古老生產(chǎn)H2SO4方法）4NO2+O2+2H2O==4HNO3實(shí)驗(yàn)室制法：Cu+4HNO3（濃）==Cu（NO3）2+2NO2+2H2O（只能用排空氣法收集）二、氨1．分子結(jié)構(gòu)：三角錐形N—錐頂，H—錐底，鍵角—107°18′極性分子思考：下列氣體與對(duì)應(yīng)的液體能進(jìn)行噴泉實(shí)驗(yàn)的是A．NH3和H2OB．HCl和水C．Cl2和H2OD．CO2和NaOH溶液（答：A、B、D）2．化學(xué)性質(zhì)（1）NH3+H2O==NH3·H2O==NH4++OH－（中學(xué)唯一的堿性氣體）思考：①為什么能在濃氨水中加入NaOH固體可制取NH3？（增大OH－濃度使氨水中平衡向左移動(dòng)）

②氨水成分與液氨是否相同？給氨水加熱[OH－]、電離度如何變化？若煮沸呢？已知使稀氨水PH值減小，電離度增大，則[NH4+]如何變化？（不同，氨水混合物，液氨純凈物。加熱[OH－]、均增大，若煮沸，氨水揮發(fā)，[OH－]要減小。[NH4+]可能增大，也可能減?。?）酸NH3+H+==NH4+（揮發(fā)性酸反應(yīng)有白煙生成）（3）鹽溶液NH3+H2O+Fe3+——NH3+H2O+Al3+——[制Al(OH)3]Ag++NH3+H2O——（先沉淀后溶解）NH3+H2O+CO2+NaCl==NaHCO3↓+NH4Cl（侯氏制堿）催化劑催化劑△點(diǎn)燃（4）還原性4NH3+5O2====4NO+6H2O點(diǎn)燃

4NH3+3O2(純)===2N2+6H2O△

2NH3+3Cl2===6HCl+N2△

2NH3+3CuO===3Cu+N2+3H2O（5）液氨自電離NH3+NH3==NH4++NH2－思考：已知NH4+與H3O+（H+）相當(dāng)，NH3與H2O相當(dāng)，NH2－與OH－相當(dāng)。N3－（NH2－）與O2－相當(dāng)。試完成下列反應(yīng)方程式△△①Na+NH3——

②CH3COOC2H5+NH3——△△O③M(NH2)2——（M為金屬）④NH4Cl+MO——O（答：2Na+2NH3==2NaNH2+H2，△△CH3COOC2H5+NH3CH3—C—NH2+CH3CH2OH△△△M(NH2)2===MNH+NH3↑或3M(NH2)2===M3N2+4NH3，△2NH4Cl+MO==MCl2+2NH3↑+H2O）3．實(shí)驗(yàn)室制法△（1）反應(yīng)原理：銨鹽和堿共熱（溶液還是固體？），一般反應(yīng)為：△2NH4Cl+Ca(OH)2===CaCl2+2NH3↑+2H2O（2）反應(yīng)裝置：與制取O2、CH4完全相同思考：收集NH3時(shí)，試管口放一團(tuán)棉化，起什么作用？（防止氨氣與空氣對(duì)流，以便收集到較純的NH3）三、銨鹽1．結(jié)構(gòu)：NH4+與酸根離子組成，含離子鍵、共價(jià)鍵和配位鍵，屬于離子晶體，極易溶水，且溶于水吸熱。2．化學(xué)性質(zhì)（1）水解：NH4++H2O==NH3·H2O+H+思考：①請(qǐng)寫(xiě)出NH4+在D2O中水解的離子方程式（NH4++D2O==NH3·HDO+D+或NH3·HDO+D3O+）

②試用平衡移動(dòng)原理解釋下列現(xiàn)象：氨水加入Mg2+溶液出現(xiàn)白色沉淀Mg(OH)2而Mg(OH)2加入到飽和NH4Cl溶液沉淀又能溶解。

③Mg(OH)2能溶于飽和NH4Cl溶液有兩種解釋，一種是：Mg(OH)2（s）==Mg2++2OH－，NH4++H2O==NH3·H2O+H+，H+與OH－中和，促使Mg(OH)2的溶解平衡移動(dòng)而溶解，另一種解釋是：Mg(OH)2（s）==Mg2++2OH－，OH－+NH4+==NH3·H2O，使Mg(OH)2溶解。試問(wèn)：你能否只用一種試劑驗(yàn)證哪種解釋合理？△（答：用CH3COONH4。因?yàn)樵撊芤撼手行?，若Mg(OH)2加入CH3COONH4溶液溶解，則第二種解釋合理，若不溶解，第一種解釋合理）△（2）與堿反應(yīng)：NH4++OH－==NH3↑+H2O注意：①該反應(yīng)要生成NH3，必須要有加熱條件，否則只能寫(xiě)成NH3·H2O

②該反應(yīng)有何重要應(yīng)用？一是實(shí)驗(yàn)室利用該反應(yīng)來(lái)制取NH3，二是利用該反應(yīng)檢驗(yàn)或鑒定NH4+，請(qǐng)你說(shuō)出鑒定NH4+方法？（取樣品加入NaOH溶液加熱，若有使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)的氣體產(chǎn)生，即含NH4+）△（3）受熱分解：一般規(guī)律是：若為非氧化性酸形成的銨鹽，受熱分解成NH3和對(duì)應(yīng)的酸。（酸不穩(wěn)定繼續(xù)分解）如：NH4Cl==NH3+HCl，NH4HCO3==NH3↑+H2O+CO2↑，△(NH)2S==2NH3+H2↑+S若為氧化性酸形成的銨鹽，受熱分解發(fā)生氧化—還原反應(yīng)，產(chǎn)物復(fù)雜一般不要求同學(xué)們掌握。思考：①銨鹽分解的實(shí)質(zhì)是NH4+提供質(zhì)子（H+）給酸根離子，則NH4F、NH4Cl、NH4Br、NH4I四種銨鹽的熱穩(wěn)定性由大到小的順序是_____________________（NH4I>NH4Br>NH4Cl>NH4F，因?yàn)镠F最弱，F(xiàn)－最易分解）

②硫酸銨受分解的產(chǎn)物是N2、SO2、NH3、H2O和SO3，問(wèn)該反應(yīng)中每轉(zhuǎn)移1mol電子，有多少摩(NH4)2SO4分解？（首先寫(xiě)出反應(yīng)方程式4(NH4)2SO4==N2+3SO2+SO3+6NH3+7H2O，根據(jù)反應(yīng)式，每生成1mol/N2轉(zhuǎn)移6mol電子，即有4mol(NH4)2SO4分解，則轉(zhuǎn)移1mol電子應(yīng)有即mol(NH4)2SO4分解）四、硝酸△1．化學(xué)性質(zhì)△或光（1）不穩(wěn)定性4HNO3==2H2O+4NO2+O2↑硝酸越濃越易分解?；蚬釵H由于分解產(chǎn)生NO2又溶解到HNO3里，而呈黃色。久置的試劑顏色變化的較多。如：OHNa2O2、、Fe2+化合物、AgX、AgNO3等。思考：久置變黃的硝酸如何除去黃色？（通入過(guò)量O2，不能加水，否則濃HNO3變成稀HNO3）（2）強(qiáng)氧化性——越濃氧化性越強(qiáng)①使Fe、Al鈍化②除Au 和Pt可溶解絕大多數(shù)金屬。要使Au、Pt溶解可用王水思考：①王水、實(shí)驗(yàn)室制取CH4、C2H4均存在1:3關(guān)系，問(wèn)這1:3是指體積、質(zhì)量還是物質(zhì)的量？②（王水中濃HNO3和濃鹽酸物質(zhì)的量比1:3，制CH4無(wú)水CH3COONa與堿石灰質(zhì)量比約為1:3，制C2H4酒精與濃H2SO4體積比為1:3）③5.6g鐵粉與100g稀HNO3恰好反應(yīng)，求硝酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（Fe與硝酸反應(yīng)，應(yīng)有以下幾種情況：a、Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，A%=25.2%b、3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，A%=16.8%C、所得產(chǎn)物為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2混合物，則應(yīng)在16.8~25.2%之間）④氧化非金屬，如C、S、P，且氧化到最高價(jià)⑤某些化合物，如S２－、SO4２－、Fe2+、I－等（3）與有機(jī)物的反應(yīng)50~60℃濃H250~60℃濃H2SO4NO2①+HNO3+H2O進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)的操作步驟？實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？為何制得的硝基苯為談黃色？怎樣將淡黃色除去得到純硝基苯？②與醇、纖維素的酯化③與蛋白質(zhì)發(fā)生黃蛋白反應(yīng)△2．制法△（1）實(shí)驗(yàn)室制法NaNO3+H2SO4（濃）====NaHSO4+HNO3↑實(shí)驗(yàn)室制HNO3的原理與制HCl完全相同，為什么制HNO3的產(chǎn)物只能為NaHSO4而不是Na2SO4？制HNO3發(fā)生裝置是否與制Cl2完全相同？（因?yàn)槿羯蒒a2SO4必強(qiáng)熱，這時(shí)HNO3亦分解。不同，一般制HNO3只能用曲頸瓶，若用與制Cl2相同的裝置，橡皮塞應(yīng)用鋁箔包起來(lái)。）（2）工業(yè)制法——氨的催化氧化法①氨的氧化——氧化爐高溫②從氧化爐出來(lái)的氣體（NO）必需經(jīng)冷卻再與O2反應(yīng)，為什么？高溫（高溫NO不能與O2化合，即2NO2===2NO+O2）③尾氣吸收——用NaOH溶液④稀NHO3濃縮——吸水劑Mg(NO3)2或濃H2SO4再蒸餾。思考：吸水劑能否用MgCl2或P2O5？（不能用MgCl2，因?yàn)檎麴s時(shí)HNO3中含HCl，可用P2O5，因形成H3PO4也是不揮發(fā)性酸）例：氨氧化法可制得50%的硝酸。加脫水劑可進(jìn)一步制得90%的硝酸，兩種產(chǎn)品的質(zhì)量比（m1、m2分別為50%的硝酸溶液和90%的硝酸溶液質(zhì)量）。若以17噸液氨為原料生產(chǎn)硝酸導(dǎo)出理論上所需水量y（噸）與質(zhì)量比x數(shù)學(xué)關(guān)系式（假定NH3轉(zhuǎn)化率是100%）根據(jù)導(dǎo)出關(guān)系式求出只生產(chǎn)50%的硝酸所需水的量和只生產(chǎn)90%硝酸所需水的量（噸）質(zhì)量比x為多少時(shí)，進(jìn)出水的量保持平衡，此時(shí)兩種產(chǎn)品總質(zhì)量為多少噸？解析：這是一道結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)解決化工生產(chǎn)的典型例題，高考《考試說(shuō)明》明確指出：要具備用數(shù)學(xué)知識(shí)解決化學(xué)問(wèn)題的能力。本題首先要導(dǎo)出需要水的量與兩種硝酸質(zhì)量比的函數(shù)關(guān)系：兩種產(chǎn)品中含水為噸，這是否理論上需要水的量？不是，因?yàn)樵贜H3+2O2=HNO3+H2O反應(yīng)中，17噸氨除完全轉(zhuǎn)化為63噸硝酸外，還生成18噸水，因此－18，現(xiàn)在的問(wèn)題是如何將m1、m2轉(zhuǎn)化為x，根據(jù)題意：代入－18得解答第二問(wèn)，關(guān)鍵是抓住“根據(jù)導(dǎo)出關(guān)系式”，而不是利用化學(xué)方程式求解。如何根據(jù)導(dǎo)出關(guān)系式求出需要水的量？還要抓住，當(dāng)只生產(chǎn)50%硝酸時(shí)，即m2=0，若m2=0，即噸，需加入45噸水。當(dāng)只生產(chǎn)90%硝酸時(shí)，m1=0，x=0，噸，這—11噸什么意思？即不需要加水，反而脫去11噸水，才能得到90%的硝酸。第三問(wèn)比較簡(jiǎn)單，當(dāng)進(jìn)出水的量保持平衡，即y=0，，利用方程組求出兩種產(chǎn)品的總質(zhì)量為24.75+56.25=81噸五．硝酸鹽主要了解這幾方面的內(nèi)容：高溫時(shí)表現(xiàn)強(qiáng)氧化性，如黑火藥的爆炸就是KNO3表現(xiàn)氧化性硝酸鹽分解：按金屬活動(dòng)順序K~Na的硝酸鹽分解得亞硝酸鹽和O2Mg~Cu生成金屬氧化物、NO2、O2、Hg~Ag生成金屬、NO2、O2思考：（1）某金屬的硝酸鹽受熱分解，生成金屬氧化物、NO2和O2，其中NO2和氧氣的體積比為8:1，則金屬元素的化合價(jià)。+5+4+5+4－２0（解析：關(guān)鍵是利用電子得失守恒原埋，N→N，O→O，則形成1molO2失去4mol電子，同時(shí)生成8molNO2必得8mol電子，金屬元素的化合價(jià)必升高）△△△

（2）已知三種硝酸鹽受熱分解：2NaNO3==2Na