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氮族元素知识点复习完整教案


氮族元素复习
第一节 〖知识体条〗 氮族元素和氮气

?周期表中位置 ( 2 ~ 6 周期、VA族 ) ? ? ?原子结构简图:磷 ? 15 2 8 5 ? ? ? ? ?表示方法 ? ? ? .. ? ? ?电子式:砷 ? As . ? ? ?原子结构 ? ? ? ? ? ? ? ?相同点:最外层电子数相同 ( 5e ) ? ?比较 ? ? ? ? ?不同点:电子层数不同 , 原子半径依次增大 ? ? ? ?最高价态为+ 5,负价为- 3,均能形成氢化物 ( RH3 ) ? ? ? ? ? ?相似性 ?最高价氧化物的水化物呈酸性 ( H RO 或HRO ) 氮族元素 ? 3 4 3 ? ? ?元素性质 ? ? ? ?大部分为非金属元素 ? ? ? ? ?原子半径由小到大 ? ?递变性 ( 按原子序数增大的顺序 )? ? ? ?非金属性由强到弱,金属性渐强 ? ? ? N、 P As Sb、Bi ?单质性质递变:递变完整,无明显共性 非金属 半金属 金属 ? ? 氢化物:NH 3 、PH 3 、AsH 3 、SbH 3 、BiH 3 稳定性依次减弱,还原性依次增强 ? ? ? 化合物性质递变 ? ? 含氧酸:HNO 、H PO 、H AsO 酸性逐渐减弱 ? ? 3 3 4 3 4 ? ? ?氮族元素的非金属性比同周期卤素、氧族元素弱

?物性:无色无味、不溶于水比空气略轻的气体 ? ? ?不活动性 分子中叁键键能大 ? ? ? ? ? ?与氢气生成NH 3 ( 高温高压铁触煤 ) 氮气 ?化性: ? ? ?与氧气放电条件下生成NO( 自然界雷雨固氮 ) ? ? 与活泼金属3 Mg ? N 2 点燃 Mg3 N 2 ? ? ? ? ? ?用途:合成氨、保护气

? ? ?物性:无色有毒、不溶于水的气体 ? ? ?2 NO ? O2 ? 2 NO2 ? ? ? ? 一氧化氮 ?化性 ? NO ? NO2 ? 2 NaOH ? 2 NaNO2 ? H 2 O( 除硝酸厂尾气 ) ? ? ? ? ?不与碱作用生成盐,为不成盐氧化物 ? ? ? ?实验室:Cu和HNO3 ( 稀 )制NO( 只能用排水法收集 ) ?制法 ? ? ? ?工业上:NH 3 和O2 制NO( 氨催化氧化法 ) ?

? ? ? ?物性:红棕色有毒、有刺激性气味的气体 ? ?与水:3NO2 ? H 2 O ? 2 HNO3 ? NO ? ? ? ? ? 二氧化氮 ?化性 ?2 NO2 ? N 2 O4 ( 中要有NO2 就有N 2 O4 ) ? ? ? ? ?氧化性:NO2 ? SO2 ? SO3 ? NO ? ?实验室:Cu和HNO3 ( 浓 )制NO2 ( 只能用向上排空气法收集 ) ? ?制法 ? ? O O ? 2 ? NO ? ? 2 ? NO ( 制硝酸 ) ?工业上:NH 3 ? ? ? ? ? 2 ? ?

[难点分析] 1. 氢化物 氢几乎能与除稀有气体外的所有元素结合成二元化合物,这些二元化合物统称为氢化 物。 氢化物按价键特征大体可分为三类,即: (1)离子型氢化物,如碱金属和许多碱土金属的氢化物 ( NaH、CaH2 等) ,其中金属为 阳离子,氢为 H 离子。它们是无色或白色晶体,属离子晶体。离子型氢化物若在熔融态可 以导电,通常作为强还原剂和氢气发生剂。如:
?

N a H? H 2 O ? N a O H ? H2 ? CaH ? 2 H 2 O ? Ca( OH )2 ? 2 H 2 ? 2
(2)共价型氢化物。如非金属或半金属的氢化物分子中的原子以共价键结合,它们在固 态时是分子晶体,溶沸点较低,易挥发。通常所说的气态氢化物属共价型氢化物。 (3)过渡性氢化物。主要指过渡元素的氢化物,目前认为在多数情况下过渡元素单质吸 收氢气,氢以原子态进入金属晶体之间而形成的。 各类氢化物形成的主要元素见下表。

Li Na K Rb Cs Fr

(Be) (Mg) Ca Sr Ba Ra SC Ti V Cr Mn Co Ni Cu Zn Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd (Ag Cd In) La Hf Ta W Re Os Ac Ir Pt (Au Hg Ti) (B) C N O F (Al) Si P S Cl Ge

??? ? ??? ? ?
共价型氢化物

??????? ? ???????? ?
过渡型氢化物

?? ? ??? ?
离子型氢化物

说明:在各类氢化物之间,并没有明显的界限,中间还存在一些过渡性质的氢化物。至 于铍、镁等元素的原子属于缺电子原子,它们的氢化物是通过氢桥而形成的聚合分子,被称 为聚合型氢化物。如: ( BeH 2 ) x 等。 2. 有关 NO、NO2 、O2 混合气体的计算 在高中化学中, NO、NO2 或与O2 混合气体的计算,由于反应中生成硝酸、气体体积 缩小、溶液的液面上升等现象多,许多学生在解决这类题型时,感到束手无策,其主要原因 是由于这类题目中有时含有循环计算的问题。有关的化学方程式是:

2 NO ? O2 ? 2 NO2 (1) 3NO2 ? H 2 O ? 2 HNO3 ? NO ( 2)
大体有下列四种形式: 一. 只有 NO2 溶于水或它与另一既不溶于水, 又不与之反应的气体混合溶于水, 发生的反应 为: 3NO2 ? H2 O ? 2 HNO3 ? NO 1. 若只有 NO2 溶于水,则最后剩余气体的体积为原 NO2 体积的 1/3;也可用体积差值法 来求解。 2. 若为上述混合气体,可用体积差值法求出参加反应的 NO2 体积;也可设杂质气体体积 为 X,代入化学方程式进行计算。 二. 只有 NO2 与氧气的混合气体溶于水, 将上述两个化学方程式进行合并, 消除循环项 NO, 得 4NO2 ? O2 ? 2 H2 O ? 4 HNO3 (3) 这时可能出现下列三种情况: 1. 若

V二氧化氮 :V氧气 =4:1

,则两者全部溶于水,无气体剩余;

2. 若

V二氧化氮 :V氧气 ? 4:1

,则 NO2 过量,4:1 部分的体积全部溶于水后,由于 NO2

还能与水反应,故剩余气体的体积为过量 NO2 体积的 1/3。 3. 若

V二氧化氮 :V氧气 ? 4:1,则O2

过量,4:1 部分的体积全部溶于水后,剩余气体的

体积就是过量 O2 的体积。 三 . 若 为 NO 与 氧 气 的 混 合 气 体 溶 于 水 , 则 消 去 循 环 项

NO2 ,得:4NO ? 3O2 ? 2 H2O ? 4 HNO3 (4)
它也可能出现下列三种情况: 1. 若 2. 若

V一氧化氮 :V氧气 =4:3 V一氧化氮 :V氧气 ? 4:3

,则两者全部溶于水,无气体剩余; ,则 NO 过量,4:3 部分的体积全部溶于水后,剩余气体的

体积即为过量的 NO 体积。 3. 若

V一氧化氮 :V氧气 ? 4:3

,则 O2 过量,4:3 部分的体积全部溶于水后,剩余气体的

体积即为过量的 O2 的体积。 四. 若为 NO、NO2 、O2 三者同时溶于水时:可先将氧气与一氧化氮反应,则据氧气的量 的多少,得到的处理结果有三种可能性: 1. 若最后是 O2 正好与 NO 反应,则最后即为 NO2 溶于水即用第一种形式处理; 2. 若 O2 过量,则最后为 NO2 和O2 的混合气体溶于水,用第二种形式处理; 3. 若 O2 不足,则最后为 NO2 和NO 的混合气体溶于水,也用第一种形式处理。 有了上述解题思路,我们就可以解决已知体积的 NO、NO2 、O2 溶于水的这方面的问 题,也可以倒过来据已知剩余气体的体积求原来气体组成,但在后一种题型中,有一点需要 指出的是:最后剩余的无色气体有两种可能性:可能是 NO、也可能是 O2 ,即可得到两组 答案,应考虑全面,防止漏解。下面习题供同学们练习: 练习:1. 在一定条件下将盛有 15mL 二氧化氮的试管倒立于水槽中,充分反应后剩余气 体的体积为原体积的_______。 2. 在一定条件下,将盛有等体积的二氧化氮和氮气的试管倒立于水槽中,充分反应后剩 余气体的体积为原体积的________。 3. 在一定条件下,将盛有 15mL 一氧化氮和二氧化氮的试管倒立于水槽中,充分反应后 剩余气体的体积为 8mL,则原来气体体积中一氧化氮的体积为多少?

4. 在一定条件下,将 50mL 氧气与 160mL 二氧化氮的混和气体通入倒立于水槽中并盛满 水的量筒中,最后剩余气体的体积为多少? 5. 在一定条件下,将 100mL 一氧化氮气体通入一个盛满水且倒立于水槽中的大量筒中, 然后,再通入 60mL 氧气,则最后的气体体积应为多少? 6. 先后分别将 50mL 一氧化氮、80mL 二氧化氮、60mL 氧气通入一个盛满水且倒立于水 槽中的大量筒中,求最终剩余气体的体积为多少? 7. 向一个倒置于水槽中的大量筒内通入 60mL 的 NO2 与NO 的混合气体后, 再通入 30mL 的 O2 ,最终还剩余无色气体 10mL,求原来混合气体中 NO 的体积为多少? 答案:1. 5mL;2. 2/3;3. 4.5L;4. 10mL 氧气;5. 过量 20mLNO;6. 10mLNO;7. (1) NO2 50mL,NO10mL;(2)NO215mL,NO45mL

【例题分析】
例 1. 酸性氧化物和碱性氧化物相互作用可生成含氧酸盐,而硫代酸盐也可由酸性的非金 属硫化物与碱性的金属硫化物作用制得。如: 3Na2 S ? As2 S3 ? 2 Na3 AsS3 (硫代亚砷酸钠) 试写出下列反应的化学方程式:

(1) Na2 S和As2 S5 反应:___________; (2)C a S 和As2 S3 反应:___________; (3) As2 S3和As2O3 相似,均具有还原性; Na2 S2 和Na2O2 相似,均具有氧化性。则 As2 S3和Na2 S2 作用的化学方程式为____________。(河南省复赛题)
解析:由熟知的氧化物的性质可以类推出硫化物的性质,即由 Na2 O2 的有关性质可推 出 Na2 S 2 的性质,并结合已学知识 Na2 O2 ? SO2 ? Na2 SO4 联想类比解答。

(1)3Na 2 S ? As2 S 5 ? 2 Na3 AsS 4 ; ( 2)3CaS ? As2 S 3 ? Ca3 ( AsS 3 ) 2 (3) As2 S 3 ? 2 Na 2 S 2 ? Na3 AsS 4 ? NaAsS 3 或分步写成生成Na3 AsS 4 或NaAsS 3 的反应。
评注:类比是解答信息给予题的有效手段之一。但是,初学者易犯机械类比的毛病,有 的拘泥于类比的原型而不作灵活的变通,有的任意类推而不讲规律的适用范围,结果是“画 虎类狗”

例 2. 某元素的最高价氧化物为 R2 O5 ,该元素的气态氢化物中氢的质量分数为 8.82%,已 知该元素原子核内中子数比核外电子数多 1。试推断: (1)该元素的名称是______________,在元素周期表中的位置是______。 (2)该元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱与同周期元素最高价含氧酸的比较应 为(写化学式)__________。(浙江省会考题) 解:根据最高价氧化物 R2 O5 ,可知该元素气态氢化物应为 RH3 。由质量分数计算:

H的原子量 ? 3 31 ? 1 ? 100%=8.82% ? ? 15 RH3 的式量 2 ,解得 M R ? 31。所以,该元素质子数 ,
为磷元素。 答:(1)磷;第三周期第 VA 族。 (2) HClO4 ? H2 SO4 ? H3 PO4 ? H2 SiO3 评注:确定 R 原子量的另一种方法可以由 R 与 H 原子个数比计算。即

8.82 9118 . : ? 3:1 MH MR ,已知 M H =1,则 M R ? 31 。要学会多向思维,形成一题多解意识。

例 3. 化合物 E(含两种元素)与 NH3 反应, 生成化合物 G 和 H 2 。 化合物 G 的式量约为 81。 G 分子中硼元素(B 原子量为 10.8)和氢元素的质量分数分别是 40%和 7.4%。由此推断: (1)化合物 G 的化学式为___________________; (2)反应消耗 1molNH 3 ,可生成 2molH2 ,组成化合物 E 的元素是_______和______; (3) 1molE和2molNH3 恰好完全反应,化合物 E 的化学式为___________。(上海市高考 题) 解析:(1)由反应方程式: E ? NH3 ? G ? H2 ,可推知 G 中含 N 元素,G 中 B、N、

40 100 ? 40 ? 7.4 7.4 : : ? 1:1: 2 14 1 H 原子个数比为 10.8 ,G 的最简式为 BNH 2 ,设 G 的

) . ? 14 ? 2)n ? 81,解得n ? 3 , 故 G 的 化 学 式 为 2 n , 则 MG ? (108 化 学 式 为 ( BNH

B3 N 3 H6 。
(2)进一步由题意量的关系: E ? 1NH3 ? B3 N 3 H6 ? 2 H2 ,可确定 E 中必含 H 元素, 因而 E 由 B、H 元素组成。 (3) 根 据 题 意 (2) 、 (3) 物 质 的 量 的 关 系 , 可 确 定 化 学 方 程 式 中 各 物 质 的 计 量 数 。

E、NH3、H2 的计量数之比为 1:2:4,再由观察法确定 B3 N 3 H6 的计量数,可以写出配
1Bx H y ? 2 NH 3 ? 2 B N H ? 4 H2 3 3 3 6 。根据质量守恒定律,则 x=2,y=6,

平的方程式:

故 E 的化学式为 B2 H 6 。 评注:在化学反应中,任意反应物、生成物间的物质的量之比,就是化学方程式中各物 质的计量数之比,都是简单的整数比。物质的量用于化学计算和计算推理,不仅可以使化学 计算过程简化,还有利于科学思维方法的训练和化学计算技能技巧的提高。

例 4. 下图为装有活塞的密闭容器,内盛 22.4mL 一氧化氮。若通入 11.2mL 氧气(气体体 积均在标准状况下测定),保持温度、压强不变,则容器内的密度( A. 等于 1.369g/L C. 在 1.369g/L 和 2.054g/L 之间 B. 等于 2.054g/L D. 大于 2.054g/L )。(上海市高考题)

NO

解析:依据 2NO ? O2 ? 2NO2 ,NO和O2 恰好反应生成 NO2 。若只有 NO2 生成,在 标准状况下密度为 ? ? 46 / 22.4 ? 2.054( g / L) ,但在标准状况下,存在下列可逆反应:

2NO2

N 2O4 ,由? ? m / V ,m 一定,但 V 减小,故密度大于 2.054g/L。答案为 D。

评注:在涉及到 NO2 或N 2 O4 有关量的计算问题,一般要考虑可逆反应

2NO2

N 2O4 的存在对有关量(气体物质的量、体积、密度、式量等)的影响,这是同学们

应重视的一个知识点。

例 5. 10mLNO、NO、CO2 的混合气体通过足量的 Na2 O2 后,气体的体积变为 5mL(相 同状况),则 CO2 和NO 的体积比不可能为( A. 1:1 B. 2:1 C. 3:2 )。(湖北省竞赛题) D. 1:2

解析: 本题涉及到 CO2 、NO 的混合气体通过 Na2 O2 时,体积变化的计算及讨论问题。

2CO2 ? 2 Na2 O2 ? 2 Na2 CO3 ? O2 2 NO ? O2 ? 2 NO2 ( 2)

(1)

(1) ? ( 2): 2CO2 ? 2 NO ? 2 Na2 O2 ? 2 Na2 CO3 ? 2 NO2 ?? ? ?? ? ? 4 体积 2体积
由此可得出下列推论:

(3)

?V 2体积

1 (1) 若V ( CO ) ? V ( NO ) ,反应恰好按 ( 3) 式进行,反应后V ( 总 ) ? [V ( CO ) ? V ( NO )] 2 2 2 ( 2 ) 若V ( CO ) ? V ( NO ) ,反应按 ( 3) 式进行后,剩余CO 按 (1) 进行,即体积仍减少一半,反应后 2 2 V (总) ? 1 [V ( CO ) ? V ( NO )] 2 2

(3)若V (CO2 ) ? V ( NO) , 反 应 按 (3) 式 进 行 后 , 剩 余 NO 体 积 不 变 化 , 反 应 后
V (总) ? 1 [V ( CO2 ) ? V ( NO )] 2 。

根据上述讨论, 现已知 NO、CO2 气体通过 Na2 O2 后体积为原来的一半, 故应满足(1)、 (2)两种推论结果,A、B、C 均符合 V (CO2 ) ? V ( NO) ,只有 D 不符,故答案为 D。 评注:由本题的解,可得到如下有关 CO2 、NO 混合气与 Na2 O2 反应体积变化的重要 结论:

(1)当V (CO2 ) ? V ( NO) ,反应后气体的总体积为原混合气体积的 1/2; (2)当V (CO2 ) ? V ( NO) ,反应后气体的总体积大于原混合气体的 1/2。

例 6. 将容积为 50mL 的量筒内充满二氧化氮和氧气的混合气体,倒置量筒在盛满水的水 槽里,一段时间后,量筒里剩余气体体积为 5mL。则原混合气体中 NO2 和 O2 体积比可能是 ______或_______。(太原市综合测试题) 解析: NO或NO2 与O2 的混合气体与水的反应计算关系式可由下列化学方程式推导出 来。

2 NO ? O2 ? 2 NO2

(1) ( 2) (3)
(4)

3NO2 ? H 2 O ? 2 HNO3 ? NO

由( 2) ? 2 ? (1)得:4 NO2 ? O2 ? 2 H 2 O ? 4 HNO3
由(1) ? (3) ? (2) ? 2得4NO ? 3O2 ? 2 H2O ? 4 HNO3
(3)、(4)两式就是平时计算经常用到的关系式。

(1) NO2 、O2 混合气溶于水的计算,根据(3)式可得结论:

若V ( NO2 ):V (O2 ) ? 4:1 ,则容器内无剩余气体,水可充满容器。 若V ( NO2 ):V (O2 ) ? 4:1 ,则 NO2 过量,容器内剩余气体 NO,体积为过量的 NO2
体积的 1/3。

若V ( NO2 ):V (O2 ) ? 4:1 ,则 O2 过量,容器内剩余气体为过量的 O2 (可根据具体
数据求算) (2) NO、O2 混合气溶于水的计算,根据(4)式可得结论:

若V ( NO):V (O2 ) ? 4:3 ,则容器内无剩余气体。 若V ( NO):V (O2 ) ? 4:3 ,则容器内剩余气体为过量的 NO。 若V ( NO):V (O2 ) ? 4:3 ,则容器内剩余气体为过量的 O2 。
设剩余的 5mL 为 O2 ,则参加反应(3)的 NO2 和O2 的总体积为:50-5=45(mL)。 则原混合气里,NO2 的体积为:45 ? 4 / 5 ? 36( mL),O2 的体积为: 50-36=14(mL)。 即 NO2 与O2 的体积比为:36:14=18:7。 设剩余的 5mL 为 NO, 由(2)式得过量的 NO2 体积为 15mL, 则发生反应(3)的 NO2 和O2 的总体积为:50-15=35(mL)。 则原混合气里, O2 的体积为: 35 ? 1 / 5 ? 7( mL),NO2 的体积为:50-7=43(mL)。 即 NO2 与O2 的体积比为 43:7。 评注:有的学生根据反应:

(1)3NO2 ? H2O ? 2 HNO3 ? NO;(2)2NO ? O2 ? 2NO2 ,(1)式生成的 NO 和 O2 反应生

成新的 NO2 ,而新的 NO2 又与水反应生成 NO,?,如此循环下去,分析出反应进行的量 的关系的本质是一个无穷递缩等比数列,由数列知识也可得出有关 NO2 与O2 完全反应的总 反应式为: 4 NO2 ? O2 ? 2 H2 O ? 4 HNO3 。但考试时,此总反应式应直接拿来运用,平时 如能熟记一些规律,特别是某些重要物质的量之比的关系式,会使解题迅速而准确。

例 7. 在标准状况下,将 NO2 、NO、O2 混合后充满容器,倒置于水中,完全溶解,无气 体剩余,若产物也不扩散,则所得溶液物质的量浓度的数值范围是( 区测试题) )。(北京市海淀

A. 0 ? c ? B. C. D.

1 22.4

1 1 ?c? 39.2 22.4 1 1 ?c? 39.2 28 1 1 ?c? 28 22.4
4 1 ? 5 ? 22.4 28 ;

解 析 : 抓 住 “ 气 体 无 剩 余 ” 这 一 关 键 。 若 混 合 气 中 无 NO , 则 发 生

4NO2 ? O2 ? 2 H2O ? 4 HNO3 的反应,5mol 混合气转变为

4molHNO3 ,c1 ?

若混合气中无 NO2 ,则发生 4 NO ? 3O2 ? 2 H2 O ? 4 HNO3 的反应, 7mol 混合气转变为

4 1 c2 ? ? HNO 7 ? 22.4 39.2 ,混合气中不可能缺一种,故所得 HNO3 的物质的量浓 3, 4mol
度的数值在 c1与c2 之间,选 C。 评注:混合物的计算中,因相对含量不定,因而结果无法确定,这时可用讨论法找出最 大值和最小值,在这两个极值范围内考虑选项。

第二节 氨 〖知识体系〗

铵盐

? ? ? ? ? ? ? ?分子结构:氢分子为三角锥形的极性分子 ? ?物理性质:无色、具有刺激性气味的气体,极易溶于水,易液化 ? ? ? ? ?(1)弱电解质NH 3 ? H 2 O NH 3 ? H 2 O NH 4 ? OH ? ? ? ? ? ? 易溶于水 ? 氨水 ?( 2 )可溶性一元弱碱 ( 具有碱的通性 ) ? ? ? ? ? ? ? ?(3)易挥发,不稳定,易分解( 保存方法 ) ? ? ? ? ?(1) 离子化合物易溶于水 ? ? ? ? ? ( 2 ) 受热易分解 ? 氨 ?化学性质 ? ? ? 与 H ? 铵盐 ?( 3) 与碱共热产生氨气 ? ? ? ? ? ? ? ? ( 4 ) NH ? 检验方法 ? ? ? ? 4 ? ? ? ?与Ag ? 作用生成络离子Ag ? ? 2 NH 3 ? [ Ag ( NH 3 ) 2 ]? ? ? ? ?氧化反应: 4 NH 4 ? 5O 催化剂 4 NO ? 6 H O ? 2 2 ? ? ?实验室制法: 2 NH 4 Cl ? Ca ( OH ) 2 ? 2 NH 3 ? ?2 H 2 O ? CaCl 2 ? ? ? ? 高温高压 ?主要制法 ? 2 NH 3 ?工业制法:N 2 ? 3 H 2 ? ? ? 催化剂 ? ? ? ? ?工业原料:生产氮肥、硝酸、铵盐等 ?用途 ? ? ? ?有机合成:致冷剂 ?
[难点分析] 1. 气态氢化物的分子构型 非金属氢化物分子内的原子通过共价键结合, 在固态时属于分子晶体。 一般具有低熔点 和低沸点。在通常状况下普遍呈气态。常见气态氢化物的分子构型有:

IVA

VA

VIA

VIIA

CH 4
SiH 4

NH3
PH3

H2O
H2 S

HF

HCl
HBr HI

AsH 3

H2 Se

IVA 族的 CH4 、SiH4 ,分子为正四面体,碳或硅是中心原子,氢原子在正四面体的四 个顶点上。它们的结构完全对称,属于非极性分子。键角为 109?28' 。 VA 族 NH3、PH3 ,分子呈三角锥形。N 或 P 的原子位于锥形顶端,它们的构型不对 称,属于极性分子。其中 NH3、PH3 ,分子呈折线型,构型不对称,也是极性分子。水分 子内 H-D 键角是 104?30' 。 VIIA 族的气态氢化物是直线形成的,都是强极性分子。 从 IVA 至 VIIA 族的气态氢化物的分子构型由完全对称向不对称发展。 分子极性由非极 性分子向强极性分子发展,其水溶性由难于溶解向极易溶解发展( NH3 极易溶于水还有其他 原因)。 2. 铵盐受热分解规律 铵盐一般都不稳定,受热易分解。其分解产物决于定组成铵盐的酸的性质。一般规律是 (1)对热不稳定的酸的铵盐,生成 NH3 和酸的分解产物

NH4 HCO3 ?NH3 ? ?CO2 ? ? H2O
( NH4 )2 SO3 ?2NH3 ? SO2 ? ? H2O
(2)挥发性酸对应的铵盐受热产生相应的酸和 NH3

NH 4 Cl ?NH3 ? ? HCl ? ( NH 4 )2 S ?2 NH3 ? ? H 2 S ?
(3)不挥发性高沸点酸的铵盐受热生成 NH3 和酸(或酸式盐)

( NH 4 )3 PO4 ?3NH3 ? ? H3 PO4 ( NH 4 )2 SO4 ?NH3 ? ? NH 4 HSO4
(4)氧化性酸的铵盐热分解产物复杂,温度不同,产物亦不同,在中学阶段一般不作要 求。在较低温度下,符合一般规律。例如:

NH 4 NO3 90℃~110℃NH 3 ? ? HNO3 2 NH 4 NO3 500℃ 2 N 2 ? ? O2 ? ?4 H 2 O

【例题分析】
例 1. 某混合气体可能有 CO、CO2 、NH3、HCl、H2 和水蒸气中的一种或几种,当依 次通过澄清石灰水(无浑浊现象)、氢氧化钡溶液(有浑浊现象)、浓硫酸、灼热的氧化铜(变 红)或无水硫酸铜(变蓝)时,则可断定该混合气中一定有( )。(杭州市综合测试题)

A. HCl、CO2 、H 2 B. CO、H 2 、H 2 O C. CO、H 2 、NH 3 D. HCl、CO、H 2 O
解析:气体通过澄清的石灰水无浑浊,而通过 Ba(OH )2 溶液有浑浊,则证明原混合气

Ca(OH )2 ? 2 HCl ? CaCl2 ? 2 H2O , 体中一定含 HCl和CO2 气体, 因 HCl 与石灰水作用:
无沉淀产生,且 HCl 被吸收; CO2 通过 Ba(OH )2 产生沉淀:

Ba(OH )2 ? CO2 ? BaCO3 ? ? H2O ,因而有 HCl、CO2 ,则一定没有 NH3 。通过灼热

CuO和CuSO4 所呈现的现象说明一定存在有 H 2 。答案为 A。
评注:解本题的关键在于判断 HCl和CO2 气体的存在。有的学生思路不灵活,往往钻 进死胡同出不来,而且思路单一,常按固定模式去思考,或者顺着题设的“陷阱”去思考, 因而造成错解。

例 2. 化学工业上生产尿素的化学反应是:

CO2 ? 2NH3 一定条件CO( NH2 )2 ? H2O

。已知下列物质在一定条件下均能与水反应产生 H2 和CO2 , H 2 是合成氨的原料, CO2 供 合成尿素用。若从原料被充分利用的角度考虑,选用_____(填序号)作原料较好。 A. CO C. CH 4 B. 石脑油 (C5 H12 、C6 H14 ) D. 焦炭

作出这种选择的依据是___________________。(重庆市联考试题) 解析:根据反应: N 2 ? 3H2

2NH3;CO2 ? 2NH3 ? CO( NH2 )2 ? H2O ,若要

充分利用原料,显然在原料与水反应产生的 H2 和CO2 物质的量之比等于或接近于 3:1 时, 上述反应趋于恰好反应,原料得以充分利用。根据题示信息:

C ? 2 H 2 O ? CO2 ? 2 H 2 ( 2:1);CO ? H 2 O ? CO2 ? H 2 (1:1); CH 4 ? 2 H 2 O ? CO2 ? 4 H 2 O ? CO2 ? 4 H 2 ( 4:1);

C5 H12 ? 10 H2O ? 5CO2 ? 16 H2 (32 . :1), 故石脑油的利用率最高。答案为 B。
评注:由上述化学方程式可以得出 H2 、CO2 恰好转化为尿素的关系式: CO2 ~

2NH3 ~ 3H2 , 这是判断原料产生的中间物质恰好被利用的依据。 另外, 要学会利用信息“与 (
水反应产生 H2 和CO2 ”),根据信息写出有关化学方程式,这是作答的重要依据。

例 3. 已知 NH3 和CuO 反应可得较纯净的铜、氮气和水。现利用氨的还原性来测定氨分 子中各元素的质量分数, 同时测定氨氧化的体积分数 [在反应中生成的气体用排水法测出其 体积(假设水的体积为标准状况下气体的体积)]。 (1)将下图所示装置连接成整套实验装置(填写各接口代号与字母):

a 接( ( ),(

),( )接(

)接( )。

),接(

),(

)接(

),(

)接

(2)整套装置安装完毕后,检验气密性的方法是_______。 (3)仪器连接好后进行实验时,先点燃_______处酒精灯,实验结束时应撤去_ ____处酒精灯,且应______再熄灭_____处的酒精灯,其理由是____。 (4)装置 B 的作用是________;装置 C 的作用是___________;装置 E 的作用 是________。(哈尔滨等四市联考题) 解析:此实验的原理是通过测定 D 装置中生成水的质量[C 确定]及 E 装置吸收未反应

NH3 质量和产物 N 2 的体积, 确定氨分子中氮元素和氢元素的质量分数, 并测定氨氧化的体
积分数。因为 NH4 HCO3 分解产生 NH3、CO2 、H2 O ,所以应通过碱石灰除去

CO2 和H2O ,纯净 NH3 通过灼热 CuO,发生反应: 2NH3 ? 3CuO?3Cu ? N2 ? 3H2O
,此时应先通过 C 吸收 H 2 O ,再通过 E 吸收 NH3 ,浓 H 2 SO4 增重质量即为未反应 NH3 的 质量,参加反应的 NH3 的质量可由最后测得的 N 2 的体积确定。实验中生成 H 2 O 的质量由 硅胶增重确定,根据生成水的质量确定参加反应的 NH3 中 H 的质量,参加反应的 NH3 中 N 的质量由 N 2 的体积确定。 答:(1)b;c;f;g;d;e;h;i;j;k;l(d、e 位置和 f、g 位置可调换)。(2)点燃 A 处 酒精灯,微热,若 E 中有气泡逸出,F 中 k 导管内水面上升,证明气密性良好,若无此现象, 证明气密性不好。 (3)A; D; 冷却至室温; A; 防止 E 中的液体倒吸入 C 中。 (4)吸收 NH4 HCO3 分解生成的 CO2 和水蒸气以得到纯净的 NH3 ;吸收 CuO 反应后的水蒸气;吸收 CuO 反应 后剩余的 NH3 。 评注:仪器连接好后进行实验时,应先点燃 A 处酒精灯,目的是将装置系统内的空气 排尽,不然空气的存在会使用排水法测出的 N 2 的体积偏大。本题属于实验设计题,所谓实 验设计, 就是根据实验题目, 选择适当的方法和装置完成实验。 实验设计一般包括以下内容: (1)实验原理:根据实验题目要求,说明实验原理。(2)画出实验装置图。(3)选择适当药品(或 应用指定药品)、仪器,并按装置图装好仪器。(4)写出实验步骤和实验注意事项。(5)记录实 验现象,分析实验结果,得出正确结论。

例 4. 有一瓶白色固体,取少量置于试管中加热,固体逐渐消失,放出水蒸气和其它两种 气体,试管内除管口有少量水珠外,没有任何残留物。取 0.350g 这种固体跟过量的碱液反 应,生成一种能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,这些气体正好能和 30.0mL0.100mol/L H 2 SO4 完全反应;另取 0.350g 该固体跟足量盐酸反应,放出一种无色、

无臭的气体,将这些气体通入过量的澄清石灰水中,得到 0.400g 白色沉淀。 (1)计算 0.350g 固体中含有的阴离子和阳离子的物质的量。 (2)根据实验及计算结果确定白色固体是什么?写出判断的依据。(上海市高考题) 解析:(1)从固体与碱液共热时放出能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体,证明有 NH 4 存 在;从固体与酸反应所生成的气体能与石灰水作用产生白色沉淀,证实固体中有
?

CO3 或HCO3 。
n( CO32? 或HCO3? ) ? n( CaCO3 ) ? 0.400 ? ? 0.004( mol ), n( NH 4 ) ? 2 ? 0.003 ? 0.006( mol ) 100

2?

?

(2)从固体加热分解后,试管内没有任何残留物,以及生成除水蒸气之外只有两种气体, 说明该固体中不含任何固体金属离子和其它酸根离子。所以该固体可能是 ( NH 4 )2 CO3

和NH4 HCO3 。

在( NH4 )2 CO3中,NH4 和CO3 的物质的量之比为 2:1,在 NH4 HCO3 中, NH4 和HCO3 的物质的量之比为 1:1,该固体中, NH4 和CO3 ( 或HCO3 ) 的物质的量
之比为 0.006:0.004=1.5:1,所以该白色固体是 ( NH4 )2 CO3或NH4 HCO3 的混合物。 评注: (1)NH3被H2 SO4 完全吸收的反应为: 2 NH3 ? H2 SO4 ? ( NH4 )2 SO4 ,故有关 系式: n( NH4 ) ? n( NH3 ) ? 2n( H2 SO4 ) ? 0.006mol 。 (2)在第 2 问确定白色固体存在的依据中运用了“平均值法”的原理。
? ? ? ? 2? ?

?

2?

【模拟试题】
一. 选择题(本题共 20 小题,每小题 3 分,共 60 分。每小题有一个或两个选项符合题意) 1. 下列各组物质不符合酸酐与酸的对应关系的是( )

A. P2 O5 与偏磷酸 B. NO2 与硝酸 C. SO3 与硫酸 D. Cl2 O7 与氯酸
2. 浓硝酸与下列物质反应,其中硝酸既表现酸性又表现氧化性的是( )

A. Cu2O

B.CuO

C. Fe2O3

D. FeO
)

3. 安全火柴在磨擦起火的过程中,可能发生化学反应的两种物质是( A. 氯酸钾和二氧化锰

B. 氯酸钾和白磷 C. 氯酸钾和红磷 D. 二氧化锰和三氧化二锑 4. 可用在实验室里制取氨气的方法是( A. 在浓氨水中加固体 NaOH、加热 B. 混合氯化铵溶液和氢氧化钠溶液 C. 加热分解氯化铵晶体 D. 加热消石灰和氯化铵的固体混合物 5. 下列各组物质中,每种物质对人体都有毒害作用的是( A. 白磷、红磷 C. 氯气、氮气 B. 二氧化碳、二氧化硫 D. 一氧化碳、一氧化氮 ) ) )

6. 在下列反应中,氨气(或氨水)作为还原剂参加反应的是(

A. A g O H ? 2 NH3 ? H 2 O ? [ Ag( NH3 )2 ]OH ? 2 H 2 O B. 2 NH3 ? 3CuO ? N 2 ? 3Cu ? 3H 2 O C. NH3 ? NaH ? NaNH 2 ? H 2 ? D. 8 NH3 ? 3Cl2 ? 6 NH 4 Cl ? N 2 ?
7. 将 H2 和N 2 以 3:1 体积比通入合成塔中,一定条件下达平衡后混合气含 NH312% (体 积分数),则 N 2 的体积分数为( A. 25% B. 22% ) ) C. 33.3% D. 18%

8. 下列说法正确的是(

A 磷酸在常温下是无色透明的液体 B. 五氧化二磷是磷酸和偏磷酸的酸酐 C. 氢氧化钙溶液与磷酸反应生成的沉淀一定是磷酸钙 D. 我国工业上常用硫酸与磷酸钙反应来制取磷酸 9. 工业上使 50%的硝酸浓缩为浓硝酸应采取的措施是( (1)蒸去水 (3)加硝酸镁蒸馏 (5)加碱石灰 A. (1)(2)(3) (2)加浓硫酸蒸馏 (4)加无水氯化钙蒸馏 (6)加五氧化二磷蒸馏 B. (2)(3)(4) C. (1)(5) ) D. (2)(3)(6) )

10. 下列实验现象描述错误的是( A. 磷在氧气中燃烧产生大量白雾

B. 钠在空气中剧烈燃烧,生成淡黄色固体 C. 氢气在氯气中燃烧发出苍白色火焰 D. 硫在空气中点燃产生微弱的淡蓝色火焰

11. 硫在加热时能被 N 2 O 氧化成 SO2 , 现用 3.2g 硫粉和 224mL(标准状况) N 2 O 在加热下 充分反应,反应结束后气体混合物在标准状况下的体积为( A. 112mL B. 224mL C. 336mL )

D. 448mL

12. 把少量的 NO2 气体通入过量的小苏打溶液中, 再使逸出的气体通过装有过氧化钠颗粒 的干燥管,最后收集到的气体是( )

A. O2

B. NO2

C. NO2 和O2

D. CO2 和NO
)

13. 从某些方面看, NH3 和H2 O 相似,那么下面结论中不正确的是(

A. NH 4? 和H 3O ? 相当 B. NH 2 和OH 相当 C. NH 和O 相当 D. N 3? 和O 2? 相当
14. 化工厂常用浓氨水检验管道是否漏氯气,化学方程式为:
2? 2? ? ?

3Cl2 ? 8NH3 ? 6NH4Cl ? N 2 ,当生成 160.5g NH4Cl 时,被氧化的氨水(含 NH3 30% ,
密度为 0.892g/ cm )的体积为( A. 508.2mL 液化分离 (3)氨氧化 )
3

) C. 254.1mL (5)生成硝酸 D. 127.0mL (2)空气 (6)生成硝酸铵,制取硝酸最

B. 63.5mL (4)制取水煤气

15. 工业上以空气、煤等原料制取硝酸铵,生产过程有 6 个阶段:(1)合成氨

合理的生产流程是(

A.

( 2) (3) ( 2) ( 4)

? ( 4) ? (5) ? (1) ? ( 6) ? (1) ? (5) ? (3) ? ( 6)

B.

C. ( 2) ? ( 4) ? (1) ? (3) ? (5) ? ( 6) D. ( 4) ( 2) ? (1) ? (3) ? (5) ? ( 6)

16. mg 铁屑与含有 ng HNO3 的溶液恰好完全反应,若 m:n=1:3,则起氧化剂作用的

HNO3 的质量为(

)

A. mg

B.

3m g 4

n g C. 4

n g D. 2

17. 氨氧化制硝酸,为了使 NO2 充分被水吸收,下列措施中最有效的是( A. 增大压强 B. 加水 C. 通入空气 ) D. 分离出硝酸

)

18. 砷的含氧酸的分子式不可能的是(

A. H3 A s O 3

B. H3 AsO4

C. H2 AsO4

D. HAsO3

19. 在两密闭容器中分别盛有 31g 白磷和 1mol 氧气,控制条件使其发生如下反应:

? 5O2 ? P4O10 4 容器甲: P ? 3O2 ? P4 O6 4 容器乙: P
O 和P4 O6 的物质的量之比为( 4 10 经充分反应后,两容器中分别所得的 P
A. 5:4 B. 4:5 C. 4:3 D. 3:1 )

20. 下列各组物质混合时,若某一物质过量,都能发生两步反应,在由于过量而发生的两 步反应中,反应物的物质的量之比都为 1:1 的是( A. 二氧化碳通入氨水至过量 B. 锌粉和硫酸溶液 C. 稀氨水和稀硝酸银溶液 D. 氢氧化钾溶液和硫酸铝溶液 )

二. 填空题(本题包括 6 小题,共 30 分) 21. (4 分)浓硝酸使金属铝产生钝化是因为浓硝酸具有______性。 浓硝酸跟纤维素反应生成 硝酸纤维,这一反应属于_____反应。浓硝酸常常呈黄色是因为混有____杂质。稀 硝酸和铜反应制 NO 时,若浓度稍大则有 NO2 产生,此时要制取较纯的 NO,在不 改变硝 酸浓度的前提下,可采用的方法是________。 22. (4 分)一种蜡状固体在空气中完全燃烧生成白色粉末 X, 将 X 加入冷水中生成含氧酸 Y, 将 X 加入热水中生成含氧酸 Z。从以上实验现象可判断此蜡状固体是_____,X 是 ______,Y 是______,Z 是___________。

? 23. (3 分)某金属 M 的硝酸盐受热时按下式分解: 2 MNO3 2 M ? 2NO2 ? ?O2 ? ,加热

340 . MNO3 ,生成 NO2 和O2 共 672mL(标准状况时的体积)。由此可以计算出 M 的相对原子
质量为_____________。 24. (3 分)工业上制硝酸, 从吸收塔中放出的尾气能污染大气的主要物质是____和__ _,为消除污染,常用____吸收尾气。 25. (6 分)使一定量磷化氢和氢气的混合气体,依次通过两支加热的硬质玻璃管,第一支玻 璃管中装有铜屑,第二支玻璃管中装有氧化铜。第一支玻璃管中由于发生如下的反应:

2PH3 ? 3Cu?Cu3 P ( 固) ? 3H2 ,玻璃管的质量增加 4.96g;第二支玻璃管质量在发生反应 2
后减少了 5.76g。则原混合气体中,磷化氢和氢气的体积比是______;在标准状况下, 原混合气体的密度是______。 26. (10 分)有一种白色固体 A 和一种黄色固体 B 做如下实验: (1)A 与等物质的量的一元强酸和一元强碱都能完全作用,依次生成有毒气体 C 和极易 溶于水的气体 D; (2)B 在空气中燃烧生成气体 E,E 与 C 反应又生成 B; (3)将 D 通入滴有石蕊的水中,溶液呈蓝色,再通入 E,过量时溶液由蓝变红; (4)将 E 与空气混合后,通入装有催化剂的灼热的玻璃管,气体出口处有白雾生成。 则 A、B、C、D、E,分别是 A__________,B__________,C__________, D________________,E____________。

三. 计算题(10 分) 27. 玻璃管中装有 136mL N 2 和NO2 混合气体,倒置于 100mL 水中,振荡玻璃管,水位 上升,玻璃管内气体减少到 46.4mL 时不再减少。又将 0.17g 苛性钠固体投入反应后的溶液 中,得到 pH=7 的溶液。(气体体积均在标准状况下的体积) (1)原混合气体中 N 2 的体积是多少毫升? (2)苛性钠固体的纯度是多少?

【试题答案】
一. 1. BD 5. D 9. D 13. D 17. C 二. 21. 氧化 22. 白磷 23. 108 24. NO 25. 4:3 26. NH 4 HS 酯化 2. AD 6. BD 10. A 14. B 18. C 3. C 7. B 11. C 15. D 19. B 4. AD 8. BD 12. C 16. BC 20. A

NO2 HPO 3

排水法收集 NO

P2 O5

H 3 PO4

NO2
0.91g/L S

碱液

H2 S
三.

NH3

SO2

27. 解:(1)减少气体的物质的量为:

136 ? 4 64 . ? 0.0 0 4 mol 2 24 . ? 1 03 设n NO2 ? 3x 3NO2 ? H 2 O ? 2 HNO3 ? NO 3x x 6m 3x ? x
0.004

? 3x ? 0.006 mol VNO2 ? 134.4 mL VN 2 ? 136 ? 134.4 ? 16 . mL

( 2 )n N a O H ? n H N 3O ? 0.0 0 4 mol NaOH %? ? 9 41 . % 0.0 0 4 ?40 ?1 0 0 g 01 . 7g


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