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2019-2020年高中化學(xué) 第八章《氮族元素》教案（一） 人教版 【教學(xué)內(nèi)容】 氮族元素、氮?dú)?、? 【知識(shí)講解】 一、氮族元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1、氮族元素包括N、P、As、Sb、Bi五種元素，在周期表中位于第VA族。它們的最外 層電子數(shù)均為5個(gè)，它們的原子半徑隨著核電荷數(shù)的增大而逐漸增大。它們?cè)谠咏Y(jié)構(gòu)上的異同處決定了性質(zhì)的相似性和遞變性。 單質(zhì)的物理性質(zhì)遞變規(guī)律有 從氮到鉍、單質(zhì)的密度逐漸增大；固態(tài)氮和紅磷、白磷均屬分子晶體，熔沸點(diǎn)逐漸升高；銻和鉍的金屬性已較顯著，熔、沸點(diǎn)的遞變規(guī)律與堿金屬單質(zhì)相仿，逐漸降低。砷較特殊，灰砷已呈現(xiàn)一定金屬性，但常壓下，它在613C0時(shí)能升華，加壓下測(cè)得的熔點(diǎn)是氮族元素的單質(zhì)中最高的。 氮族元素的相似性和遞變性 相似性 遞變性 1、 最外層上均為5個(gè)電子，均能 獲得3個(gè)電子而達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 2、 在最高價(jià)氧化物中化合價(jià)都是 +5價(jià)，化學(xué)式為R2O5 3、在氣態(tài)氫化物中，都顯－3價(jià)化學(xué)式為RH3 4、最高價(jià)氧化物的水化物的化學(xué)式為 H3RO4或HRO3 1、 氮、磷、砷、銻、鉍的單質(zhì)從非金 屬過(guò)渡到金屬。 2、 氮、磷與氧氣反應(yīng)的條件不同 N2+O2 放電 2NO（難化合） 4P+5O2 點(diǎn)燃 2P2O5（易化合） P4+5O2 點(diǎn)燃 2P2O5 所以還原性N

P 4、 氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性 NH3、PH3、ASH3、SbH3 穩(wěn)定性逐漸減弱 5、 最高價(jià)氧化物的水化物的酸性 HNO3、H3PO4、H3ASO4、H3SbO4 酸性逐漸減弱 說(shuō)明 ①氮族元素原子的價(jià)電子數(shù)是5，但主要為+3、+5價(jià)。②氮族元素最高價(jià)氧化物的水化物的通式為H3RO4，但硝酸為HNO3比通式少一個(gè)水分子。原因是氮原子半徑小。 針對(duì)性訓(xùn)練 例1 砷為第四周期VA族元素，根據(jù)在周期表中的位置推測(cè)，砷不可能具有的性質(zhì)是 A、砷在通常狀況下為固體 B、可以有－3，+5等多種化合價(jià) C、AS2O5對(duì)應(yīng)水化物的酸性比H3PO4弱 D、砷的還原性比磷強(qiáng) 解析 砷在周期表中與N、P處在同一主族，此族元素性質(zhì)遞變是單質(zhì)狀態(tài)由氣態(tài)到固態(tài)，磷為固體，砷必為固體。本族元素非金屬均有－3、+3、+5等多種化合價(jià)，且最高氧化物水化物酸性 HNO3>H3PO4>H3ASO4. 答案 D 例2 酸性氧化物和堿性氧化物相互作用可生成含氧酸鹽，而硫代硫酸鹽也可由非金屬硫化物與金屬硫化物作用制得。如3Na2S+AS2S3=2Na3ASS3（硫代亞砷酸鈉），試寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式 ①Na2S和AS2S5反應(yīng)_______________________________. ②CaS和AS2S3反應(yīng)________________________________. 解析 從熟知的物質(zhì)性質(zhì)類推出不熟悉的物質(zhì)所具有的性質(zhì)，解本題關(guān)鍵是將氧化物的性質(zhì)類推到硫化物性質(zhì)的確定上。 答案 ①3Na2S+As2O5=2Na3ASO4 ②3CaS+AsS=Ca3(ASS3)2 例3 在某溫度下，一定量的元素A的氫化物AH3，在一定體積的密閉容器中可完全分解成兩種氣態(tài)單質(zhì)，此時(shí)壓強(qiáng)增加了75%,則A單質(zhì)的一個(gè)分子有________個(gè)A原子,AH3分解反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________. 解析: 設(shè)每個(gè)分子中含有X個(gè)A原子 XAH3=====AX+ △V X 1 1+－X 1 75% X=4 答案 A4 4AH3=A4+6H2 2、氮?dú)? （1）氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì) 無(wú)色、無(wú)臭、難溶于水，在空氣中體積分?jǐn)?shù)78%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%。 （2）氮?dú)獾姆肿咏Y(jié)構(gòu) 電子式為:N N:,結(jié)構(gòu)式為N=N,因?yàn)殒I能很大,所以氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)很不活潑. （3）氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì) 只有在高溫下，氮?dú)獠排c氫氣、氧氣和活潑金屬反應(yīng) N2+3H2 高溫、高壓 2NH3 催化劑 N2+O2 放電 2NO 2NO+O2==2NO2 N2+3Mg 點(diǎn)燃 Mg3N2（鎂在空氣中生成微量Mg3N2，鎂跟氮?dú)夥磻?yīng)比鎂跟氧氣反應(yīng)要難得多。因此mg Mg在空氣中完全燃燒，所得固體的質(zhì)量小于mg，氮化鎂為灰綠色固體，為離子化合物，電子式為 Mg2+[:N:]3－Ng2+[:N:]3－Mg2+） .. .. .. .. 3、氮的氧化物 N2O、NO、NO2、N2O4均無(wú)對(duì)應(yīng)含氧酸，屬不成鹽氧化物。N2O3、N2O5分別是亞硝酸和硝酸的酸酐。 2NO+O2=2NO2 2NO2 N2O4 （無(wú)色） （紅棕色） （無(wú)色） 3NO2+H2O=2HNO3+NO 4NO2+O2+2H2O=4HNO3 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 NO2是一種強(qiáng)氧化劑，能將I－、SO2、H2S等氧化 2KI+4NO2=2KNO3+I2+2NO SO2+NO2=NO+SO3 H2S+NO2=S+NO+H2O 針對(duì)性訓(xùn)練 例4 將盛有25mL NO、NO2混合氣體的量筒倒立于水槽中，反應(yīng)后氣體體積縮小為15mL，則混合氣體中NO和NO2的體積比是 。 解析 設(shè)NO2與XmL 3NO2+H2O=2HNO3+NO －△V 3 1 2 X 25－15=10 X=15(mL) 則NO占:25mL－15mL=10mL VNO:VNO2=10:15=2:3 答案:2:3 例5 區(qū)分某紅棕色氣體是溴蒸氣還是NO2氣體，可采用的試劑是 A、蒸餾水 B、KI－淀粉試紙 C、AgNO3溶液 D、NaOH溶液 解析 Br2溶于水得橙色溴水，NO2溶于水得無(wú)色硝酸溶液。A對(duì)。Br2和NO2均能將KI氧化成I2而使KI-淀粉試紙變藍(lán)，B錯(cuò)。Br2溶于AgNO3溶液生成淺黃色AgBr沉淀，而NO2沒(méi)有，C對(duì)。Br2和NO2通入NaOH溶液里均是無(wú)色溶液。D錯(cuò)。 答案 A，C 例6 實(shí)驗(yàn)室用空氣和下圖所列藥品、儀器裝置制取少量氮化鎂 ① 表中裝置中導(dǎo)管連接的正確順序是（用裝置序號(hào)a、b……填寫(xiě)） ② 各個(gè)裝置中導(dǎo)管連接的正確順序是 ③ a裝置中發(fā)生的反應(yīng)方程式是 序號(hào) a b c 儀 器 及 名 稱 序號(hào) d e 儀 器 及 名 稱 ④ b裝置中濃H2SO4的作用是；c裝置中飽和NaOH溶液的作用是；e裝置中灼熱Cu粉的作用是 ⑤ 實(shí)驗(yàn)裝置最末端排出的氣體成分是 。 答案 ①d、c、b、e、a ②H→F E→D C→N M→B ③3Mg+N2 加熱 Mg3N2 ④吸水、除CO2、除O2 ⑤氮?dú)夂拖∮袣怏w。 【能力訓(xùn)練】 一、選擇題 1．已知下列事實(shí) ①高氯酸的酸性比硫酸強(qiáng)②鹽酸是比氫硫酸更強(qiáng)的酸③氯化氫比硫化氫穩(wěn)定④氯氣與硫化氫混合可產(chǎn)生單質(zhì)硫⑤氯元素、硫元素最高正化合價(jià)分別是+7、+6，其中能說(shuō)明氯的非金屬性比硫強(qiáng)的是 A、①②③ B、②④⑤ C、①③④ D、②③⑤ 2．下列敘述中，正確的是 A、硝酸酸性比磷酸強(qiáng) B、PH3的穩(wěn)定性大于NH3 C、PH3的還原性大于NH3 D、氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)比磷活潑 3．下列敘述正確的是 A、從氮到鉍隨原子序數(shù)增加，單質(zhì)的密度逐漸減小 B、N、P主要表現(xiàn)非金屬性，AS以非金屬性為主，但已表現(xiàn)出一些金屬性，而Sb、Bi已表現(xiàn)出明顯的金屬性 C、氮族元素中，都有－3、+3、+5價(jià)態(tài)化合物 D、氮的化合價(jià)最復(fù)雜 4．下列反應(yīng)起了氮的固定作用的是 A、N2和H2在一定條件下反應(yīng)生成NH3 B、NO和O2反應(yīng)生成NO2 C、NH3經(jīng)催化氧化生成NO D、由NH3制碳銨和硫銨 5．如右圖，室溫下，A、B兩個(gè)容積相等的燒瓶中分別集滿了兩種氣體（同溫、同壓）當(dāng)取下K夾，使兩燒瓶?jī)?nèi)氣體充分接觸后容器內(nèi)壓強(qiáng)由小到大的順序正確的是 編號(hào) ① ② ③ ④ A中氣體 H2S H2 NH3 NO B中氣體 SO2 Cl2 HCl O2 A、②③④① B、③①④② C、③②①④ D、④③②① 6．某集氣瓶呈紅棕色，加入足量水，蓋上玻璃片，振蕩，得橙色溶液，氣體顏色消失，再打開(kāi)玻璃片后，瓶中氣體又變?yōu)榧t棕色。該氣體可能是下列混合氣體中的 A、N2、NO2、Br2 B、NO2、NO、N2 C、NO2、O2、NO D、N2、O2、Br2 7．將容積為18mL 的試管盛滿水，倒置于水槽里，然后慢慢依次通入6mL NO 2，6mL O2和，6mL NO最終試管里氣體的體積是 A、沒(méi)有氣體 B、12mL C、4mL D、2mL 8．使CO2通過(guò)足量Na2O2充分反應(yīng)后與NO混合，已知CO2和NO的體積共為30mL，最終剩余氣體15mL，則CO2和NO的體積比為（相同條件下測(cè)定，忽略N2O4的存在） A、等于1 B、大于1 C、小于1 D、以上都可以 9．某密閉容器中充入的NO和O2的物質(zhì)的量分別是a和b，待反應(yīng)后容器內(nèi)氮原子數(shù)和 氧原子數(shù)之比為 A、a:b B、a:2b C、a:(a+b)2 D、a:(a+2b) 10．氮?dú)馀c其它單質(zhì)化合，一般需高溫，有時(shí)還需要高壓等條件，但金屬鋰在常溫常壓下能與氮?dú)饣仙傻?，這是因?yàn)棰俅朔磻?yīng)可能是吸熱反應(yīng)②此反應(yīng)可能是放熱反應(yīng)③此反應(yīng)可能是氮分子不必先分解為原子④此反應(yīng)可能是氮分子先分解為原子 A、①② B、②④ C、②③ D、①④ 二、計(jì)算 11．某試管中盛有NO2和NO的混合氣體25mL，將其倒扣于盛水的大燒杯中，反應(yīng)停止后，試管中剩余15mL氣體。求 ①原混合氣體中有NO多少毫升？ ②如果向試管中的剩余氣體中通入9.3mL O2,充分反應(yīng)后試管中剩余氣體的體積為多少? ③若大燒杯中共有水500mL（包括進(jìn)入試管中的水），反應(yīng)前后溶液體積不變，則所得硝酸溶液的物質(zhì)的量濃度是多少？（氣體體積均已折算成標(biāo)準(zhǔn)狀況，不考慮N2O4的存在） 【能力訓(xùn)練答案】 一、選擇題 1、C 2、A C 3、B D 4、A 5、B 6、A 7、A 8、A B 9、D 10、C 二、計(jì)算題 11、①VNO2=(25mL－15mL) VNO=25mL－15ML=10mL ②據(jù)反應(yīng)4NO+3O2+2H2O=4HNO3 ∵15:9.3>4:3 ∴NO過(guò)量 VNO=15mL－9.3mL ③CHNO3= 答:略