高中化学58个精讲23高中化学练习试题

1高中化学58个考点精讲23、氮和磷1．复习重点1．氮族元素性质的相似性和递变规律；2．氮气的分子结构及其化学性质；3．磷的两种同素异形体的有关性质。2．难点聚焦1．知识要点：一．氮族元素1．氮族元素的原子结构与性质（1）周期表中的位置：第VA族（N、P、As、Sb、Bi）（2）原子结构：相同点：最外层电子数相同（5e－）不同点：电子层数不同，原子半半径依次增大（3）主要性质：①相似性：a、最高价态为＋5，负价为－3，能形成氢化物RH3，Sb、Bi无负价；最高价氧化对应水化物HRO3或H3RO4呈酸性。②递变性：（按原子序数增大顺序）：a、原子半径由小到大；b、氢化物的稳定性由强到弱；c、最高价含氧酸的酸性由强到弱；d、非金属性由强到弱，且比同周期卤族元素、氧族元素弱，金属性渐强。2．氮气的性质（1）氮气的物理性质：无色无味，不溶于水比空气略轻的气体。（2）氮气的化学性质：分子中N≡N非常牢固，通常情况下不易与其他物质反应。N2与氢气反应生成NH3（高温高压铁触媒）与氧气在放电条件下生成NO与活泼金属反应3Mg+N2Mg3N2(3)氮气的用途：工业上合成氨制硝酸；用作保护气，用于：焊接金属、填充灯泡、保鲜食品；医学上用于冷冻麻醉；高科技中用液氮制造低温环境等。3．磷的同素异形体：白磷和红磷名称白磷红磷分子结构分子式P4、正四面体型、键角60°分子晶体、结构复杂颜色状态白色或黄色固体暗红色粉末或固体溶解性不溶于水，易溶于CS2不溶于水，不溶于CS2毒性剧毒无毒着火点40℃240℃保存方法保存在水中密封相互转化4．磷及其化合物的性质（1）磷单质的化学性质和用途4P+5O22P2O52P＋3Cl22PCl3（l）2P＋3Cl22PCl5（s）用途：制高纯度磷酸、红磷用于制农药、安全火柴、白磷制造燃烧弹和烟幕弹。（2）磷的化合物①P2O5：极易溶于水，是较好的干燥剂（吸湿性很强）能与水作用：点燃2P2O5+H2O（冷）=2HPO3（剧毒）P2O5+3H2O（热）=2H3PO4（无毒）②H3PO4：无色晶体，与水任意比例互溶，有吸湿性，可作干燥剂，属非氧化性酸，沸点高。化学性质：具有酸的通性，是三元中强酸，是一种高沸点酸。能与碱中和、与NaBr、NaI作用。③磷酸盐：溶解性：磷酸二氢盐均易溶于水，溶液呈酸性；磷酸盐和磷酸一氢盐除钾、钠、铵盐外不溶于水。相互转化：磷酸盐磷酸一氢盐磷酸二氢盐2．原理、规律、疑难剖析：1．氮族元素最外层电子都是5个，主要显+5、+3、－3价。本族元素形成的+3、－3价化合物中其原子已达到稳定结构，如NH3、PCl3、BiCl3、Mg3N2。2．在氮族元素中氮和其它元素比较，有很大的特殊性，它的主要化合价有－3、+1、+2、+3、+4、+5等多种氮元素能以不同的价态与氧结合，可以形成多种氧化物：N2O、NO、N2O3、N2O4、NO2、N2O5。在这些氧化物中NO2和N2O4可以通过非氧化还原反应相互转化：2NO2N2O4。有关氮的氧化物知识应注意：①NO是一种无色无味气体，能与人血液中的血红蛋白结合而使人中毒。接触空气后立即被氧化为NO2而变红棕色，收集NO气体必须用排水集气法。实验室中制NO气体是铜与硝酸反应：3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2ONO在神经信号传递、血压生理调控、血流量控制、免疫调节、抵抗感染等方面起到了重要作用，被称为“明星分子”或“信使分子”。②NO2是一种红棕色、具有剌激性气味、有毒的气体。它与水反应，而易溶于水：3NO2+2H2O=2HNO3+NO↑在反应中NO2既是氧化剂又是还原剂。在NO2中，因N的价态较高，它的氧化性较强，NO2能氧化SO2、KI等物质：NO2+SO2=SO3+H2ONO2+2KI=2KNO2+I2（NO2能使湿润的淀粉KI试纸为蓝）③隐含反应2NO2N2O4的应用：在实验测定NO2、N2O4的相对分子质量、比较相同条件下相同物质的量的气体体积大小，以及涉及到NO2气体的颜色深浅、压强、密度等方面时要考虑此反应。3．磷酸与碱反应的规律：=1∶1时生成NaH2PO4=1∶2时生成Na2HPO4=1∶3时生成Na3PO4介于1∶1和1∶2之间，则生成NaH2PO4和Na2HPO4的混合物介于1∶2和1∶3之间，则生成Na2HPO4和Na3PO4的混合物。3．例题精讲有关NO、NO2、O2的混合气体和水反应的计算基本反应：2NO+O2=2NO2------------------（1）3NO2+H2O=2H2NO3+NO------（2）1、NO（N2）、NO2混合气体与水反应例1．将20ml充满NO和NO2的混合气体的试管倒立于盛水的水槽中，充分反应后，剩余气体的体积变为10ml，求原混合气体中NO和NO2各占多少毫升？解析：NO不与水反应，NO2与水反应时每一体积的NO2会生成1/3体积的NO，所以剩余的气体为未参加反应的NO和生成的NO解法一：设原混合气体中含NO2xml，则含NO（20-x）ml3NO2+H2O=2H2NO3+NO31xy3/x=1/y解之得：y=x/3由题意得：（20-x）+x/3=10解得x=15ml则原NO的体积20-15=5ml答：（略）解法二：（差量法）设原混合气体中含NO2气体xml3NO2+H2O=2H2NO3+NO△Vn(NaOH))4PO3n(H33（3-1）x(20-10)3/x=(3-1)/(20-10)解得x=15ml答：（略）2、NO2和O2的混合气体与水的反应关系式：4NO2+O2+H2O=4HNO3将（2）×2-（1）得到，目的：消去中间产物NO）讨论如下：NO2与O2的体积比发生的化学反应剩余气体=4:14NO2+O2+H2O=4HNO3无4:14NO2+O2+H2O=4HNO3O24:14NO2+O2+H2O=4HNO33NO2+H2O=2H2NO3+NONO例2.将充满NO2和O2的混合气体的量筒倒置于水中，充分反应后，保持气体压强不变，水进入至量筒体积的一半处停止了，则原混合气体中NO2和O2的体积比是多少？解析：NO2和O2的体积比不等于4:1，则需讨论NO2和O2分别过量时的两种情况设混合气体的体积为1，混合气体中NO2的体积为x，则O2为(1-x)（1）假定原混合气体中V（NO2）：（O2）4：14NO2+O2+H2O=4HNO341xy4/x=1/y解得y=x/4剩余的O2：（1-x）-x/4=1/2解得x=2/5V（NO2）:V（O2）=2/5:(1-2/5)=2:3(2)假定原混合气体中V（NO2）:V（O2）4:14NO2+O2+H2O=4HNO341y(1-x)4/y=1/(1-x)解得：y=4(1-x)暂时剩余NO2：1-[4(1-x)+(1-x)]=5x-4由反应式：3NO2+H2O=2H2NO3+NO可知最后剩余NO：（5x-4）/3由（5x-4）/3=1/2得x=11/10(不合题意，舍去)小结：NO2和O2的混合气体与水反应时，当剩余气体的体积大于原混合气体体积的1/3时，只有一个条件：V（NO2）:V（O2）4:1（此结论由同学们自行证明）3、NO与O2分别通入水中关系式：4NO+3O2+H2O=4HNO3讨论如下：NO与O2的体积比发生的化学反应剩余气体=4:34NO+3O2+H2O=4HNO3无4:34NO+3O2+H2O=4HNO3O24:34NO+3O2+H2O=4HNO3NO例3.一定条件下，将等体积的NO和O2混合于一试管中，然后将试管倒立于盛有水的水槽中，充分反应后剩余气体的体积与原混合气体的体积之比是多少？解析：因为混合气体中NO和O2的体积比4:3，则剩余气体为O2设混合气体中NO的体积为x，则O2的体积也为x4NO+3O2+H2O=4HNO3443xy4/x=3/y解得：y=3x/4剩余的O2为x-3x/4=x/4它与原混合气体的体积比为x/4:2x=1:84、NO2、NO、O2的混合气体与水反应关系式：V（O2）=V（NO2）/4+3V（NO）/4特例，当V（NO）:V（NO2）::V（O2）=1:1:1时，混合气体全部与水反应，无气体剩余。例4.常温下盛有10mlNO2和10mlNO组成的混合气体的大试管倒立于水中，当缓缓通入O2一段时间后，试管内残留2ml气体，则通入O2体积可能为多少毫升解析：残留2ml气体可能是NO也有可能是O2，应予以讨论（1）若残留气体是NO，则转化为HNO3的NO为10ml-2ml=8ml则：4NO2+O2+H2O=4HNO34110mly4/10ml=1/y解得：y=2.5ml4NO+3O2+H2O=4HNO3438mlx4/8ml=3/x解得：x=6ml共耗氧气V（O2）=2.5ml+6ml=8.5ml(2)若残留气体2ml是O2，则：4NO+3O2+H2O=4HNO34310mlz4/10ml=3/z解和z=7.5ml故通入V（O2）=2.5+7.5+2=12ml答：（略）例5．关于非金属N、O、Cl、P的叙述，正确的是（）A．在通常情况下其单质均为气体B．其单质均由双原子分子组成C．都属于主族元素D．每种元素公生成一种氢化物解析：N、O、Cl通常情况下单质为气体，且为双原子分子，而P不是，白磷为P4分子，其中N的氢化物有NH3、N2H4等，O的氧化物有H2O、H2O2，所以A、B、D选项均不正确。正确答案为C。例6．氮气与其他单质化合一般需要高温，有时还需高压等条件，但金属锂在常温、常压下就能与氮气化合生成氮化锂，这是因为（）①此反应可能是吸热反应②此反应可能是放热反应③此反应可能是氮分子不必先分解成为原子④此反应前可能氮分子先分解成为原子A．①②B．②④C．②③D．①④解析：氮分子中存在N≡N，键能很大，非常牢固，通常情况下很难断裂N≡N键成为氮原子与其他物质反应，如果氮分子能与这种物质容易反应，只可能是氮分子不必先分解为氮原子这种情况；另外化学反应中放热反应一般比较容易发生。综上所述正确选项应为C选项。例7．（2002年南京市模拟题）工业废气的氮氧化物（如NO、NO2等，用通式NOx表示）是主要的大气污染物之一。为了保护环境，工业上常通入氨气与之发生如下反应：NOx+NH3N2+H2O5有关此反应，下列说法中错误的是（）A．N2既是氧化产物又是还原产物B．当x=1时，每生成2.5molN2，被氧化的气体有3molC．当x=2时，有1mol气体被还原，转移电子4molD．反应通式配平表示为：6NOx+4xNH3=（3+2x）N2+6xH2O解析：分析平配平方程式得到A、D选项均正确，将x=1代入6NOx+4xNH3=（3+2x）N2+6xH2O中得到6NO+4NH3=5N2+6H2O分析可知：每生成5mol，被氧化的气体有4mol（被氧化的气体为NH3），则每生成2.5molN2，被氧化的气体只有2mol。同理可推得C选项正确。所以，答案应为选项B。例8．（1994·全国·17）已知磷酸分子（）中的三个氢原子都可以跟重水分子（D2O）中的D原子发生氢交换。又知次磷酸（H3PO2）也可以跟D2O进行氢交换，但次磷酸钠（NaH2PO2）却不能再跟D2O发生氢交换。由此可推断H3PO2的分子结构是（）A.C.解析：题中所给磷酸分子的结构式是给的一个信息：含氧酸中只有与O原子直接结合的H原子才可能电离出H+，即题中所说的与D2O中的D原子发生氢交换。把信息迁移到H3PO2中，由于NaH2PO2不能与D2O进行氢交换，所以H3PO2只是一元酸，因而其结构式中只有一个—OH，再应用O原子只能有两个共价键的基础知识，就不难推出正确选项为B。4．实战演练1.有一种磷的结构式是有关它的下列叙述中不正确的是A.它完全燃烧时的产物是P2O5B.它不溶于水C.它在常温下呈固态D.它与白磷互为同分异构体2.下列反应起了氮的固定作用的是A.N2与H2在一定条件下反应生成NH3B.NH3经催化氧化生成NOC.NO与O2反应生成NO2D.由NH3制碳铵和尿素3.关于氮族元素的性质，下列推断错误的