2018高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物.doc
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1、2018高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物磷氮化合物的主要危害就是引起水体的富营养化,下面是查字典化学网整理的2018高考化学第一轮复习知识点:氮、磷及其化合物,希望考生可以及时了解详情。在周期表中,位于碳族元素和氧族元素之间的第A族元素也是主族元素,包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)、铋(Bi)五种元素,我们称它们为氮族元素。随着核电荷数和原子核外电子层数的增加,氮族元素的一些性质呈现规律性变化。例如,在周期表中从上到下,元素的原子半径逐渐增大,核对外层电子的引力逐渐减弱,在化学反应中得电子的能力逐渐减弱,失电子能力逐渐增强,非金属性逐渐减弱,金属性逐渐增强。在氮族元素的
2、单质中,氮、磷表现出比较明显的非金属性,砷虽然是非金属,但已有一些金属性,而铋、锑已具有比较明显的金属性。氮族元素在它们的化合物中,能显示出多种化合价,如-3、+3、+5等(表1)。从氮族元素的原子结构看,它们的原子最外层都有5个电子,最高化合价都是+5。 思考:从氮族元素在周期表中的位置看,氮族元素的非金属性与卤族元素、氧族元素相比,强弱如何?我们知道,土壤里缺乏氮、磷、钾三种元素,会影响农作物的生长,所以,农业上主要施用含氮、磷、钾元素的化肥。氮和磷是重要的非金属元素,都位于元素周期表的第A族,它们在化学性质上有一些相似之处,如单质在一定条件下都能与某些非金属反应等。下面我们主要介绍氮和磷
3、单质的一些性质。一、氮气氮是一种重要的元素,它以化合态存在于多种无机物和有机物之中,成蛋白质和核酸不可缺少的物质。在空气中,氮以氮气的形式存在,是空气的成分。 是构主要纯净的氮气是一种无色的气体,密度比空气的稍小。氮气在水中的溶解度很小,通常状况下,1体积水中只能溶解大约0.02体积的氮气。在压强为101 kPa时,氮气在-195.8时变成无色液体,在-209.9时变成雪花状固体。氮气的一些物理性质见表1。氮气是由氮原子组成的双原子分子。氮分子中,2个氮原子共用3对电子,形成3个共价键:由于氮分于中的NN键很牢固,使氮分子的结构很稳定。通常状况下,氮气的化学性质不活泼,很难与其他物质发生化学反
4、应。但是,在一定条件下,如高温、高压、放电等,氮分子获得足够的能量,使共价键断裂,就能与一些物质如H2、O2等发生化学反应。1.氮气与氢气的反应在高温、高压和有催化剂存在的条件下,N2与H2可以直接化合,生成氨(NH3),并放出热量。同时,NH3也会分解成N2和H2,所以,这个反应是个可逆反应。工业上利用这一反应原理合成氨。关于合成氨工业,我们将在以后介绍。2.氮气与氧气的反应我们知道,空气的主要成分是N2和O2,在通常状况下,它们不起反应。但是,在放电条件下,N2和O2却可以直接化合,生成无色、不溶于水的一氧化氮(NO)气体。反应生成的NO在常温下很容易与空气中的O2化合,生成红棕色、有刺激
5、性气味的二氧化氮(NO2)气体。2NO+O2=2NO2NO2是一种有毒气体,易溶于水,它与水反应生成HNO3和NO。工业上利用这一反应制取硝酸。3NO2+H2O=2HNO3+NO以上几个反应是在自然界中经常发生的重要反应。在电闪雷鸣的雨天,会产生放电现象,由于放电,使空气中的N2和O2反应生成了NO,NO又被O2氧化成NO2。NO2在雨水中与水反应生成硝酸,随雨水淋洒到土壤中,并与土壤中的矿物质作用生成能被植物吸收的硝酸盐。这样就使土壤从空气中得到氮,促进了植物的生长。值得注意的是,NO和NO2是大气的污染物。空气中的NO和NO2污染物主要来自石油和煤燃烧的产物、汽车尾气、制硝酸工厂的废气等。
6、近年来,光化学烟雾污染问题已引起人们的注意,而空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。NO2在紫外线照射下,会发生一系列光化学反应,产生一种有毒的烟雾光化学烟雾,刺激呼吸器官,使人生病甚至死亡。目前,随着汽车数量的增大,每天排放到大气中的废气(包括NO2)越来越多,汽车污染问题已日益严重。在世界的某些大城市,已经出现光化学烟雾,我国的一些城市也已有了这种潜在的危险。所以,加强对汽车尾气的治理已十分迫切。另外,雷雨天如果产生大量的NO2,也会造成酸雨,酸雨腐蚀金属、建筑物,破坏森林,污染湖泊。 在工业上,氮气是合成氨、制硝酸的重要原料。在通常状况下由于氮气的化学性质很不活泼,因此它常被用作保护
7、气。例如,焊接金属时用氮气保护金属使其不被氧化;在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发;粮食、罐头、水果等食品,也常用氮气作保护气,以防止食品腐烂。在医学上,常用液氮作冷冻剂,在冷冻麻醉条件下做手术等。在高科技领域中常用液氮制造低温环境,如有些超导材料就是在经液氮处理后的低温下才获得超导性能的。二、磷在自然界中,没有游离态的磷存在,磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中。磷和氮一样,是构成蛋白质的成分之一。动物的骨骼、牙齿和神经组织,植物的果实和幼芽,生物的细胞里都含有磷,磷对于维持生物体正常的生理机能起着重要的作用。磷在化学性质上与氮有相似的地方,如单质也能与非金属反应等。与N2相比,单质磷的化学
8、性质较活泼,容易与非金属等其他物质反应。例如,我们在初中曾介绍过,磷与O2在点燃的条件下就能反应生成 P2O5。多数生物只能吸收含氮的化合物,气转变成氮的化合物,转变为化合态氮的方法,能把空气中的氮气变成含氮化合,放电条件下氮气与氧气化合以及工业上合成氨等也属于氮的固,使大气中游离态的氮转变为化合态的氮进入土壤,植物从土壤中吸收含氮化合物制造蛋白质,变为含氮化合物,P2O5是酸性氧化物,它与热水反应能生成磷酸(H3PO4)。磷酸是一种中等强度的三元酸,具有酸的通性,是化学工业的重要产品,主要用于制磷肥,P2O5是酸性氧化物,它与热水反应能生成磷酸(H3PO4)。磷酸是一种中等强度的三元酸,具有
9、酸的通性,是化学工业的重要产品,主要用于制磷肥,也用于食品、纺织等工业。此外,磷在点燃条件下还能与Cl2反应。由于磷原子吸引电子的能力不如氯强,磷在其氯化物中显示+3价和+5价。例如,磷在不充足的氯气中燃烧生成三氯化磷(PCl3)。磷在过量的氯气中燃烧生成五氯化磷(PCl5)。磷的单质有多种同素异形体,白磷和红磷是磷的同素异形体中最常见的两种,它们在一定条件下可以互相转化。【实验1】在长玻璃管的中部放少量红磷,玻璃管的一端用软木塞或湿纸团塞紧,另一端敞开。先均匀加热红磷周围的玻璃管,然后在放红磷的地方加强热。观察发生的现象(如右图)。可以看到,加热后,玻璃管内有黄色的蒸气产生,并且在玻璃管内壁
10、冷的地方有黄色固体附着,此固体即为白磷。由于白磷和红磷的结构不同,它们在性质上存在着差异。例如,白磷和红磷的着火点不同,白磷的着火点比红磷低得多,当白磷受到轻微的摩擦或被加热到40时,就会燃烧;即使在常温下,白磷在空气中也会缓慢氧化,氧化时发出白光,在暗处可以清楚地看见。所以,白磷必须贮存在密闭容器里,少量时可保存在水里。白磷和红磷燃烧,都生成唯一的产物白色的五氧化二磷。我们常用的火柴是安全火柴,火柴盒的侧面涂有红磷(发火剂)和三硫化二锑(SB2S3,易燃物)等;火柴头上的物质一般是KClO3、MnO2(氧化剂)和S(易燃物)等。当两者摩擦时,因摩擦产生的热使与KClO3接触的红磷发火并引起火
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