第一講(1)氮族元素氮及化合物09.12

1、第一講（第一講（1 1）：氮族元素）：氮族元素 氮和氮的化合物氮和氮的化合物1.1.氮族元素周期表位置：氮族元素周期表位置：位于位于AA族、二族、二六周期；包括五種元素；六周期；包括五種元素；元素元素名稱名稱元素符號元素符號原子原子序數序數主要化合價主要化合價氮氮磷磷砷砷銻銻鉍鉍N NP PAsAsSbSbBiBi7 71515333351518383-3-3、0 0、+3+3、+5+52.2.寫出五種元素的名稱、符號、核電荷數、主要化合價寫出五種元素的名稱、符號、核電荷數、主要化合價3.五種元素中非金屬元素五種元素中非金屬元素_種種,金屬元素金屬元素_種。種。通常單質是氣體的通常單質是氣體的

2、_種種;固體固體_種。種。3 32 21 14 4原子結構原子結構相同點：最外層電子數相同（相同點：最外層電子數相同（5e）不同點：電子層數不同，原子半徑不同不同點：電子層數不同，原子半徑不同NHNH3 3、NHNH4 4+ +、N N2 2、N N2 2O O、NONO、N N2 2O O3 3、NONO2 2、N N2 2O O4 4、N N2 2O O5 54.4.寫出氮元素化合價從寫出氮元素化合價從+1+1到到+5+5的氫化物和氧化物的的氫化物和氧化物的化學式化學式( (主要學習它們的化學性質主要學習它們的化學性質) )5.5.氮族元素原子結構的相同點和不同點氮族元素原子結構的相同點和

3、不同點6.6.氮族元素及化合物性質的遞變性氮族元素及化合物性質的遞變性（從上到下）（從上到下）b.最高價氧化物對應水化物（最高價氧化物對應水化物（H3RO4、HRO3）的酸性）的酸性_。 C.氣態(tài)氫化物（氣態(tài)氫化物（RH3）的穩(wěn)定性）的穩(wěn)定性_；還原性；還原性_。a.元素的金屬性元素的金屬性_,非金屬性非金屬性_;增強增強減弱減弱減弱減弱減弱減弱增強增強7N 15P33As 51Sb相似性相似性 遞變性遞變性1.1.最外層都有最外層都有5 5個電子，化合個電子，化合價主要有價主要有-3-3、+3+3和和+5+52.2.氣態(tài)氫化物氣態(tài)氫化物的通式：的通式：RHRH3 33.3.最高價氧化最高價氧

4、化物對應的水化物對應的水化物通式為物通式為HROHRO3 3 或或H H3 3RORO4 4原子結構原子結構氫化物氫化物水化物水化物核電荷數增大、電子層增多核電荷數增大、電子層增多原子半徑增大原子半徑增大最高價氧化物對應水化物的酸性減最高價氧化物對應水化物的酸性減弱弱氫化物的氫化物的穩(wěn)定性穩(wěn)定性減弱減弱 83Bi氫化物的氫化物的還原性還原性增強增強HNO3H3PO4H3AsO4H3SbO46.6.氮族元素及化合物性質的相似性和遞變性氮族元素及化合物性質的相似性和遞變性其中相同狀況下與氮氣密度相同的還有其中相同狀況下與氮氣密度相同的還有_。1.閱讀課本閱讀課本P2表表1-1,了解單質的物理性質了

5、解單質的物理性質2.物理性質遞變規(guī)律：（從上到下）物理性質遞變規(guī)律：（從上到下）a.單質的熔點單質的熔點_;b.單質的沸點單質的沸點_;c.單質的密度單質的密度_。遞增的趨勢（遞增的趨勢（SbSb、BiBi例外）例外）7.7.氮族元素單質的物理性質和遞變規(guī)律氮族元素單質的物理性質和遞變規(guī)律遞增的趨勢（遞增的趨勢（SbSb、BiBi例外）例外）逐漸增大逐漸增大 其中其中:氮氣的沸點是氮氣的沸點是-195.80C,氧氣的沸點氧氣的沸點-1830C,從空從空氣中分離氣中分離N2、O2的物理方法是的物理方法是_。COCO、CHCH2 2=CH=CH2 2分離液態(tài)空氣分離液態(tài)空氣1.氮元素在自然界中的存

6、在氮元素在自然界中的存在_;化合態(tài)的氮存在于化合態(tài)的氮存在于_。（一）氮氣（一）氮氣（N N2 2）知識主線：知識主線：N N N N N -3 0 +2 +4 +5 NH3 N2 NO NO2 HNO3 （NH4+）（N2O4）（NO3-）既有游離態(tài)既有游離態(tài), ,又有化合態(tài)又有化合態(tài)多種無機物和有機物之中多種無機物和有機物之中 N N NN 電子式：電子式：結構式：結構式： 氮元素是活潑的非金屬元素，但氮氣的化學性質很氮元素是活潑的非金屬元素，但氮氣的化學性質很穩(wěn)定穩(wěn)定。（元素和單質性質的區(qū)別、聯系）。（元素和單質性質的區(qū)別、聯系）氮氮叁鍵，鍵能大，結構穩(wěn)定。氮氮叁鍵，鍵能大，結構穩(wěn)定。

7、強調強調: :在高溫、高壓或放電條件下在高溫、高壓或放電條件下, ,當氮氣分子獲得足夠當氮氣分子獲得足夠能量時，它能與能量時，它能與H H2 2、O O2 2、金屬等物質發(fā)生化學反應。、金屬等物質發(fā)生化學反應。2.氮氣的物理性質氮氣的物理性質 無色、無味、難溶于水的氣體無色、無味、難溶于水的氣體; ;沸點低（沸點低（-195.8-195.80 0C C）; ;在空氣中體積分數在空氣中體積分數78%78%，質量分數，質量分數75%75%。3.N3.N2 2的化學性質的化學性質(1).(1).與與H H2 2反應反應（2 2）. .與與O O2 2反應反應 （工業(yè)合成氨）（工業(yè)合成氨）N2O22N

8、O放電放電3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NOO2=2NO22NO2= 2NOO2農諺：農諺：“雷雨雷雨打打發(fā)莊稼發(fā)莊稼”N2+3H2 2NH3 高溫、高壓高溫、高壓 催化劑催化劑NONO無色有毒不溶于水的氣體。無色有毒不溶于水的氣體。NONO2 2紅棕色、有刺激性氣味的氣體。紅棕色、有刺激性氣味的氣體。 Mg2+:N:3Mg2+:N:3Mg2+ .(3).(3).與某些金屬反應與某些金屬反應點燃點燃3Mg+N3Mg+N2 2 = MgMg3 3N N2 2 （氮氣還可跟（氮氣還可跟CaCa、SrSr、BaBa等金屬反應）等金屬反應）3Sr + N3Sr + N2 2 = Sr= Sr3

9、 3N N2 2點燃點燃 3Ca + N3Ca + N2 2 = Ca = Ca3 3N N2 2點燃點燃MgMg3 3N N2 2+6H+6H2 2O = 3Mg(OH)O = 3Mg(OH)2 2+2NH+2NH3 3MgMg3 3N N2 2+8HCl=3MgCl+8HCl=3MgCl2 2+2NH+2NH4 4ClCl1.Mg1.Mg在在O O2 2、N N2 2、ClCl2 2、COCO2 2、SOSO2 2、空氣中燃燒現象、產物空氣中燃燒現象、產物2.中學化學中三種固體化合物中學化學中三種固體化合物A、B、C都由兩種元素組都由兩種元素組成，都能與水反應，分別生成三種沉淀成，都能與水

10、反應，分別生成三種沉淀a、b、c和三種和三種氣體氣體X、Y、Z；三種氣體都能夠在氧氣中燃燒，生成物；三種氣體都能夠在氧氣中燃燒，生成物中都有水。寫出中都有水。寫出A、B、C與水反應的化學方程式。與水反應的化學方程式。 _ _ _MgMg3 3N N2 2+6H+6H2 2O =3Mg(OH)O =3Mg(OH)2 2+2NH+2NH3 3CaCCaC2 2+2H+2H2 2O = Ca(OH)O = Ca(OH)2 2+ C+ C2 2H H2 2AlAl2 2S S3 3+6H+6H2 2O =2Al(OH)O =2Al(OH)3 3+3H+3H2 2SS知識總結：知識總結：3.Na3.Na

11、3 3N N是離子化合物是離子化合物, ,下列說法錯誤的是下列說法錯誤的是 ( )( )A.NaA.Na3 3N N溶于鹽酸生成兩種鹽溶于鹽酸生成兩種鹽B.NaB.Na3 3N N溶于水溶液呈堿性溶于水溶液呈堿性C.NaC.Na3 3N N中的中的NaNa+ +半徑大于半徑大于N N3-3-半徑半徑D.1molNaD.1molNa3 3N N中含有中含有40mol40mol電子電子C C4.氮氣的用途氮氣的用途（3 3）液氮冷凍技術）液氮冷凍技術 冷凍麻醉劑、超低溫技術。冷凍麻醉劑、超低溫技術。 合成氨、制硝酸。合成氨、制硝酸?；瘜W性質不活潑化學性質不活潑熔沸點低熔沸點低氮的固定：氮的固定：

12、N N2 2 氮的化合物氮的化合物生物固氮生物固氮人工固氮人工固氮（1 1）化工原料）化工原料（2 2）保護氣）保護氣 焊接金屬、充填燈泡、保存糧食水果等。焊接金屬、充填燈泡、保存糧食水果等。將游離態(tài)氮轉變?yōu)榛蠎B(tài)氮的方法，叫將游離態(tài)氮轉變?yōu)榛蠎B(tài)氮的方法，叫做氮的固定。做氮的固定。（二）氮的氧化物（二）氮的氧化物其中其中 和和 分別是分別是HNOHNO2 2和和HNOHNO3 3的酸酐。的酸酐。 氮元素有氮元素有1 1、2 2、3 3、4 4、5 5五種價價態(tài)，對五種價價態(tài)，對應六種氧化物應六種氧化物, ,分別是分別是 、 、 、 、 、 。N2O(笑氣笑氣)NON2O3NO2 ( (光化學

13、煙霧光化學煙霧) )N2O4N2O5N2O3N2O5 氮的氧化物氣體都是有毒氣體氮的氧化物氣體都是有毒氣體,都是大氣污染物。都是大氣污染物。 NO是一種無色、無味、是一種無色、無味、有毒有毒、還原性較強的氣體、還原性較強的氣體,易易被被O2氧化成氧化成NO2（2NO+O2=2NO2）。）。 NO2是一種紅棕色、強烈刺激性氣味、是一種紅棕色、強烈刺激性氣味、有毒有毒、易溶、易溶于水且與水反應的氣體，氧化性強，能使?jié)駶櫟挠谒遗c水反應的氣體，氧化性強，能使?jié)駶櫟腒I淀淀粉試紙粉試紙 。常溫下。常溫下NO2和和N2O4存在如下平衡：存在如下平衡：_。變藍變藍2NO2 N2O4 (無色氣體無色氣體);

14、H01 1、NONO與與NONO2 2的性質比較的性質比較NONONONO2 2物性物性毒性毒性與水與水與與O O2 2與與O O2 2、H H2 2O O與與NaOHNaOH氧化性氧化性制備制備無色，無味無色，無味紅棕色，刺激性氣味紅棕色，刺激性氣味有毒（機理同有毒（機理同COCO）有毒（刺激呼吸系統(tǒng)）有毒（刺激呼吸系統(tǒng)）3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO24NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO34NO2+O2+2H2O = 4HNO3NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + N

15、aNO2 + H2O3Cu + 8HNO3（?。ㄏ。? 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2OCu + 4HNO3（濃）（濃）= Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2OSO2+NO2=NO+SO3H2S+NO2=S+NO+H2O2 2、有關、有關NONO、NONO2 2、O O2 2混合氣體溶于水的計算混合氣體溶于水的計算主要方程式：主要方程式：4 NO4 NO2 2+O+O2 2 +2H +2H2 2O O4HNO4HNO3 34NO+3O4NO+3O2 2+2H+2H2 2O O4HNO4HNO3 33NO3NO2 2 + H + H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3

16、 + + NONO一般一般NONO、NONO2 2、O O2 2與水的反應，可歸納成四種情況：與水的反應，可歸納成四種情況：（1 1） NONO和和NONO2 2混合混合3NO3NO2 2 + H + H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3 + + NONO根據差量法計算根據差量法計算（2 2） NONO2 2和和O O2 2混合混合V(NOV(NO2 2)V(O)V(O2 2) )發(fā)生的化學反應發(fā)生的化學反應剩余氣體剩余氣體4 NO2+O2 +2H2O4HNO3= 4 1無無4 14 NO2+O2 +2H2O4HNO3O24 1先先:4 NO2+O2 +2H2O4HNO3再再:3NO

17、2 + H2O = 2HNO3 + NONO（3 3） NONO與水通與水通O O2 2V(NO)V(OV(NO)V(O2 2) )發(fā)生的化學反應發(fā)生的化學反應剩余氣體剩余氣體4 NO+3O2 +2H2O4HNO3= 4 3無無4 34 NO+3O2 +2H2O4HNO3O24 34 NO+3O2 +2H2O4HNO3NO（4） NO2、 NO、O2混合混合當V(O2)=，反應后無氣體剩余。反應后無氣體剩余。特例，當特例，當V(NO) V(NOV(NO) V(NO2 2) V(O) V(O2 2) )1 1 11 1 1時混時混合氣體全部與水反應，無氣體剩余。合氣體全部與水反應，無氣體剩余。練

18、習練習1 1. .將將100mL100mL由由NONO2 2和和O O2 2組成的混合氣體通入足量組成的混合氣體通入足量的水中，剩余氣體的水中，剩余氣體20mL20mL，求原混合氣體的組成。，求原混合氣體的組成。解析解析: :剩余剩余20mL20mL氣體可能是氣體可能是NONO或或O O2 2若剩余氣體為若剩余氣體為O O2 2, ,設反應的設反應的O O2 2為為XmLXmL4NO4NO2 2 + O+ O2 2 + 2H+ 2H2 2O = 4HNOO = 4HNO3 3 4X + X =80 ,X=16mL ; V(O4X + X =80 ,X=16mL ; V(O2 2)=36mL)=

19、36mL、V V（NONO2 2）=64mL=64mL若剩余氣體為若剩余氣體為20mlNO,20mlNO,設反應的設反應的O O2 2為為XmLXmL 3NO 3NO2 2 + H+ H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3+NO+NO 60mL 20mL 60mL 20mL4NO4NO2 2 + O+ O2 2 + 2H+ 2H2 2O = 4HNOO = 4HNO3 3 4X + X =40 ,X=8mL ; V(O4X + X =40 ,X=8mL ; V(O2 2)=8mL)=8mL、V V（NONO2 2）=92mL=92mL 練習練習2.將將90mL由由NO2和和O2組成的混

20、合氣體通入足量的組成的混合氣體通入足量的水中水中,剩余氣體剩余氣體30mL，30mL氣體不可能是氣體不可能是_。NO練習練習3.3.將盛有將盛有60mLNO60mLNO氣體的集氣瓶倒立水面，再通入氣體的集氣瓶倒立水面，再通入xmLOxmLO2 2，充分作用后剩余氣體，充分作用后剩余氣體20mL20mL，求，求x x的值。的值。解析解析: :若剩余若剩余20mL20mL氣體是氣體是O O2 2 4NO + 3O 4NO + 3O2 2 + 2H + 2H2 2O = 4HNOO = 4HNO3 3 60mL 45mL X=45+20=65mL 60mL 45mL X=45+20=65mL 若剩余

21、氣體是若剩余氣體是NONO 4NO + 3O 4NO + 3O2 2 + 2H + 2H2 2O = 4HNOO = 4HNO3 3 40mL 30mL X=30mL 40mL 30mL X=30mL來源來源來自石油和煤的燃燒產物來自石油和煤的燃燒產物 汽車尾氣汽車尾氣 制硝酸的工廠尾氣制硝酸的工廠尾氣危害：危害： O O、NONO2 2是有毒氣體是有毒氣體光化學煙霧的形成因素光化學煙霧的形成因素 造成酸雨造成酸雨3 3、NONO和和NONO2 2的污染的污染練習練習: :不能將不能將NONO2 2和和BrBr2 2蒸氣區(qū)分開來的是蒸氣區(qū)分開來的是 ( )( ) A. A.水水 B.CClB.CCl4 4 C.C.濕潤的濕潤的KIKI淀粉試紙淀粉試紙 D.AgNOD.AgNO3 3溶液溶液C C 4.4.處理方法：處理方法：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O3NO2+2NaOH = 2NaNO3+NO+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2OV(NO2)=V(NO)時：時：產物為：產物為：NaNONaNO2 2產物為：產物為：NaNONaNO3 3和和NaNONaNO2 2NONO過量，產物為：過量，產物為：NaNONaNO2 2V(NOV(NO2 2)