氮和磷及其氧化物
【知识讲解】
一,氮族元素的结构特点
1,氮族元素包括N,P,As,Sb,Bi五种元素,在周期表中位于第VA族.它们的最外
层电子数均为5个,它们的原子半径随着核电荷数的增大而逐渐增大.它们在原子结构上的异同处决定了性质的相似性和递变性.
单质的物理性质递变规律有 从氮到铋,单质的密度逐渐增大;固态氮和红磷,白磷均属分子晶体,熔沸点逐渐升高;锑和铋的金属性已较显著,熔,沸点的递变规律与碱金属单质相仿,逐渐降低.砷较特殊,灰砷已呈现一定金属性,但常压下,它在613C0时能升华,加压下测得的熔点是氮族元素的单质中最高的.
氮族元素的相似性和递变性
相似性
递变性
最外层上均为5个电子,均能
获得3个电子而达到稳定结构.
在最高价氧化物中化合价都是
5价,化学式为R2O5
3,在气态氢化物中,都显-3价化学式为RH3
4,最高价氧化物的水化物的化学式为 H3RO4或HRO3
氮,磷,砷,锑,铋的单质从非金
属过渡到金属.
氮,磷与氧气反应的条件不同
N2 O2 放电 2NO(难化合)
4P 5O2 点燃 2P2O5(易化合)
P4 5O2 点燃 2P2O5
所以还原性NP
气态氢化物的稳定性
NH3,PH3,ASH3,SbH3
稳定性逐渐减弱
最高价氧化物的水化物的酸性
HNO3,H3PO4,H3ASO4,H3SbO4
酸性逐渐减弱
说明 ①氮族元素原子的价电子数是5,但主要为 3, 5价.②氮族元素最高价氧化物的水化物的通式为H3RO4,但硝酸为HNO3比通式少一个水分子.原因是氮原子半径小.
【针对性训练】
例1 砷为第四周期VA族元素,根据在周期表中的位置推测,砷不可能具有的性质是
A,砷在通常状况下为固体 B,可以有-3, 5等多种化合价
C,AS2O5对应水化物的酸性比H3PO4弱 D,砷的还原性比磷强
解析 砷在周期表中与N,P处在同一主族,此族元素性质递变是单质状态由气态到固态,磷为固体,砷必为固体.本族元素非金属均有-3, 3, 5等多种化合价,且最高氧化物水化物酸性 HNO3>H3PO4>H3ASO4.
答案 D
2,氮气
(1)氮气的物理性质
无色,无臭,难溶于水,在空气中体积分数78%,质量分数75%.
(2)氮气的分子结构
电子式为:N N:,结构式为N=N,因为键能很大,所以氮气的化学性质很不活泼.
(3)氮气的化学性质
只有在高温下,氮气才与氢气,氧气和活泼金属反应
N2 3H2 高温,高压 2NH3
催化剂
N2 O2 放电 2NO 2NO O2==2NO2
N2 3Mg 点燃 Mg3N2
3,氮的氧化物
N2O,NO,NO2,N2O4均无对应含氧酸,属不成盐氧化物.N2O3,N2O5分别是亚硝酸和硝酸的酸酐.
2NO O2=2NO2 2NO2 N2O4
(无色)(红棕色) (无色)
3NO2 H2O=2HNO3 NO
4NO2 O2 2H2O=4HNO3
4NO 3O2 2H2O=4HNO3
NO2是一种强氧化剂,能将I-,SO2,H2S等氧化
2KI 4NO2=2KNO3 I2 2NO
SO2 NO2=NO SO3
H2S NO2=S NO H2O
【针对性训练】
例2 将盛有25mL NO,NO2混合气体的量筒倒立于水槽中,反应后气体体积缩小为15mL,则混合气体中NO和NO2的体积比是 .
解析: 设NO2与XmL
3NO2 H2O=2HNO3 NO -△V
3 1 2
X 25-15=10
X=15(mL)
则NO占:25mL-15mL=10mL
VNO:VNO2=10:15=2:3
答案:2:3
例3 区分某红棕色气体是溴蒸气还是NO2气体,可采用的试剂是(AC)
A,蒸馏水 B,KI-淀粉试纸
C,AgNO3溶液 D,NaOH溶液
解析 Br2溶于水得橙色溴水,NO2溶于水得无色硝酸溶液.A对.Br2和NO2均能将KI氧化成I2而使KI-淀粉试纸变蓝,B错.Br2溶于AgNO3溶液生成浅黄色AgBr沉淀,而NO2没有,C对.Br2和NO2通入NaOH溶液里均是无色溶液.D错.
例4 实验室用空气和下图所列药品,仪器装置制取少量氮化镁
表中装置中导管连接的正确顺序是(用装置序号a,b……填写)
各个装置中导管连接的正确顺序是
a装置中发生的反应方程式是
序号
a
b
c
仪
器
及
名
称
序号
d
e
仪
器
及
名
称
b装置中浓H2SO4的作用是;c装置中饱和NaOH溶液的作用是;e装置中灼热Cu粉的作用是
实验装置最末端排出的气体成分是 .
答案 ①d,c,b,e,a ②H→F E→D C→N M→B
③3Mg N2 加热 Mg3N2 ④吸水,除CO2,除O2
⑤氮气和稀有气体.
