第一讲（第一讲（1 1）：氮族元素）：氮族元素 氮和氮的化合物氮和氮的化合物 一、氮族元素概述一、氮族元素概述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；包括五种元素；六周期；包括五种元素；元素元素名称名称元素符号元素符号原子原子序数序数主要化合价主要化合价氮氮磷磷砷砷锑锑铋铋N NP PAsAsSbSbBiBi7 71515333351518383-3-3、0 0、+3+3、+5+52.2.写出五种元素的名称、符号、核电荷数、主要化合价写出五种元素的名称、符号、核电荷数、主要化合价3.五种元素中非金属元素五种元素中非金属元素_种种,金属元素金属元素_种。种。通常单质是气体的通常单质是气体的_种种;固体固体_种。种。3 32 21 14 4原子结构原子结构相同点：最外层电子数相同（相同点：最外层电子数相同（5e）不同点：电子层数不同，原子半径不同不同点：电子层数不同，原子半径不同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.写出氮元素化合价从写出氮元素化合价从+1+1到到+5+5的氢化物和氧化物的的氢化物和氧化物的化学式化学式( (主要学习它们的化学性质主要学习它们的化学性质) )5.5.氮族元素原子结构的相同点和不同点氮族元素原子结构的相同点和不同点6.6.氮族元素及化合物性质的递变性氮族元素及化合物性质的递变性（从上到下）（从上到下）b.最高价氧化物对应水化物（最高价氧化物对应水化物（H3RO4、HRO3）的酸性）的酸性_。 C.气态氢化物（气态氢化物（RH3）的稳定性）的稳定性_；还原性；还原性_。a.元素的金属性元素的金属性_,非金属性非金属性_;增强增强减弱减弱减弱减弱减弱减弱增强增强7N 15P33As 51Sb相似性相似性 递变性递变性1.1.最外层都有最外层都有5 5个电子，化合个电子，化合价主要有价主要有-3-3、+3+3和和+5+52.2.气态氢化物气态氢化物的通式：的通式：RHRH3 33.3.最高价氧化最高价氧化物对应的水化物对应的水化物通式为物通式为HROHRO3 3 或或H H3 3RORO4 4原子结构原子结构氢化物氢化物水化物水化物核核电电荷荷数数增增大大、电电子子层层增增多多原原子子半半径径增增大大最最高高价价氧氧化化物物对对应应水水化化物物的的酸酸性性减减弱弱氢氢化化物物的的稳稳定定性性减减弱弱 83Bi氢氢化化物物的的还还原原性性增增强强HNO3H3PO4H3AsO4H3SbO46.6.氮族元素及化合物性质的相似性和递变性氮族元素及化合物性质的相似性和递变性其中相同状况下与氮气密度相同的还有其中相同状况下与氮气密度相同的还有_。1.阅读课本阅读课本P2表表1-1,了解单质的物理性质了解单质的物理性质2.物理性质递变规律：（从上到下）物理性质递变规律：（从上到下）a.单质的熔点单质的熔点_;b.单质的沸点单质的沸点_;c.单质的密度单质的密度_。递增的趋势（递增的趋势（SbSb、BiBi例外）例外）7.7.氮族元素单质的物理性质和递变规律氮族元素单质的物理性质和递变规律递增的趋势（递增的趋势（SbSb、BiBi例外）例外）逐渐增大逐渐增大 其中其中:氮气的沸点是氮气的沸点是-195.80C,氧气的沸点氧气的沸点-1830C,从空从空气中分离气中分离N2、O2的物理方法是的物理方法是_。COCO、CHCH2 2= =CHCH2 2分离液态空气分离液态空气1.氮元素在自然界中的存在氮元素在自然界中的存在_;化合态的氮存在于化合态的氮存在于_。二、氮及其化合物二、氮及其化合物（一）氮气（一）氮气（N N2 2）知识主线：知识主线：N N N N N -3 0 +2 +4 +5 NH3 N2 NO NO2 HNO3 （NH4+）（N2O4）（NO3-）既有游离态既有游离态, ,又有化合态又有化合态多种无机物和有机物之中多种无机物和有机物之中 N N NN 电子式：电子式：结构式：结构式： 氮元素是活泼的非金属元素，但氮气的化学性质很氮元素是活泼的非金属元素，但氮气的化学性质很稳定稳定。（元素和单质性质的区别、联系）。（元素和单质性质的区别、联系）氮氮叁键，键能大，结构稳定。氮氮叁键，键能大，结构稳定。 强调强调: :在高温、高压或放电条件下在高温、高压或放电条件下, ,当氮气分子获得足够当氮气分子获得足够能量时，它能与能量时，它能与H H2 2、O O2 2、金属等物质发生化学反应。金属等物质发生化学反应。2.氮气的物理性质氮气的物理性质 无色、无味、难溶于水的气体无色、无味、难溶于水的气体; ;沸点低（沸点低（-195.8-195.80 0C C）; ;在空气中体积分数在空气中体积分数78%78%，质量分数，质量分数75%75%。3.N3.N2 2的化学性质的化学性质(1).(1).与与H H2 2反应反应（2 2）. .与与O O2 2反应反应 （工业合成氨）（工业合成氨）N2O22NO放电放电3NO2+H2O=2HNO3+NO 2NOO2=2NO22NO2= 2NOO2农谚：农谚：“雷雨雷雨打打发庄稼发庄稼”N2+3H2 2NH3 高温、高压高温、高压 催化剂催化剂NONO无色有毒不溶于水的气体。无色有毒不溶于水的气体。NONO2 2红棕色、有刺激性气味的气体。红棕色、有刺激性气味的气体。 Mg2+:N:3Mg2+:N:3Mg2+ .(3).(3).与某些金属反应与某些金属反应点燃点燃3Mg+N3Mg+N2 2 = MgMg3 3N N2 2 （氮气还可跟（氮气还可跟CaCa、SrSr、BaBa等金属反应）等金属反应）3Sr + N3Sr + N2 2 = Sr= Sr3 3N N2 2点燃点燃 3Ca + N3Ca + N2 2 = Ca = Ca3 3N N2 2点燃点燃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、空气中燃烧现象、产物空气中燃烧现象、产物2.中学化学中三种固体化合物中学化学中三种固体化合物A、B、C都由两种元素组都由两种元素组成，都能与水反应，分别生成三种沉淀成，都能与水反应，分别生成三种沉淀a、b、c和三种和三种气体气体X、Y、Z；三种气体都能够在氧气中燃烧，生成物；三种气体都能够在氧气中燃烧，生成物中都有水。写出中都有水。写出A、B、C与水反应的化学方程式。与水反应的化学方程式。 _ _ _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知识总结：知识总结：3.Na3.Na3 3N N是离子化合物是离子化合物, ,下列说法错误的是下列说法错误的是 ( )( )A.NaA.Na3 3N N溶于盐酸生成两种盐溶于盐酸生成两种盐B.NaB.Na3 3N N溶于水溶液呈碱性溶于水溶液呈碱性C.NaC.Na3 3N N中的中的NaNa+ +半径大于半径大于N N3-3-半径半径D.1molNaD.1molNa3 3N N中含有中含有40mol40mol电子电子C C4.氮气的用途氮气的用途（3 3）液氮冷冻技术）液氮冷冻技术 冷冻麻醉剂、超低温技术。冷冻麻醉剂、超低温技术。 合成氨、制硝酸。合成氨、制硝酸。化学性质不活泼化学性质不活泼熔沸点低熔沸点低氮的固定：氮的固定： 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）保护气）保护气 焊接金属、充填灯泡、保存粮食水果等。焊接金属、充填灯泡、保存粮食水果等。将游离态氮转变为化合态氮的方法，叫将游离态氮转变为化合态氮的方法，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 分别是分别是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 5五种价价态，对五种价价态，对应六种氧化物应六种氧化物, ,分别是分别是 、 、 、 、 、 。N2O(笑气笑气)NON2O3NO2 ( (光化学烟雾光化学烟雾) )N2O4N2O5N2O3N2O5 氮的氧化物气体都是有毒气体氮的氧化物气体都是有毒气体,都是大气污染物。都是大气污染物。 NO是一种无色、无味、是一种无色、无味、有毒有毒、还原性较强的气体、还原性较强的气体,易易被被O2氧化成氧化成NO2（2NO+O2=2NO2）。）。 NO2是一种红棕色、强烈刺激性气味、是一种红棕色、强烈刺激性气味、有毒有毒、易溶于、易溶于水且与水反应的气体，氧化性强，能使湿润的水且与水反应的气体，氧化性强，能使湿润的KI淀粉淀粉试纸试纸 。常温下。常温下NO2和和N2O4存在如下平衡：存在如下平衡：_。变蓝变蓝2NO2 N2O4 (无色气体无色气体);H01 1、NONO与与NONO2 2的性质比较的性质比较NONONONO2 2物性物性毒性毒性与水与水与与O O2 2与与O O2 2、H H2 2O O与与NaOHNaOH氧化性氧化性制备制备无色，无味无色，无味红棕色，刺激性气味红棕色，刺激性气味有毒（机理同有毒（机理同COCO）有毒（刺激呼吸系统）有毒（刺激呼吸系统）3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO2NO + O2 = 2NO24NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO34NO2+O2+2H2O = 4HNO3NO + NO2 + 2NaOH = 2NaNO2 + H2O2NO2 + 2NaOH = NaNO3 + NaNO2 + H2O3Cu + 8HNO3（稀）稀）= 3Cu(NO3)2 +2NO + 4H2OCu + 4HNO3（浓）浓）= Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2OSO2+NO2=NO+SO3H2S+NO2=S+NO+H2O2 2、有关、有关NONO、NONO2 2、O O2 2混合气体溶于水的计算混合气体溶于水的计算主要方程式：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 + + NONO一般一般NONO、NONO2 2、O O2 2与水的反应，可归纳成四种情况：与水的反应，可归纳成四种情况：（1 1） NONO和和NONO2 2混合混合3NO3NO2 2 + H + H2 2O = 2HNOO = 2HNO3 3 + + NONO根据差量法计算根据差量法计算（2 2） NONO2 2和和O O2 2混合混合V(NOV(NO2 2)V(O)V(O2 2) )发生的化学反应发生的化学反应剩余气体剩余气体4 NO2+O2 +2H2O4HNO3= 4 1无无4 14 NO2+O2 +2H2O4HNO3O24 1先先:4 NO2+O2 +2H2O4HNO3再再:3NO2 + H2O = 2HNO3 + NONO（3 3） NONO与水通与水通O O2 2V(NO)V(OV(NO)V(O2 2) )发生的化学反应发生的化学反应剩余气体剩余气体4 NO+3O2 +2H2O4HNO3= 4 3无无4 34 NO+3O2 +2H2O4HNO3O24 34 NO+3O2 +2H2O4HNO3NO（4） NO2、 NO、O2混合混合当V(O2)=，反应后无气体剩余。反应后无气体剩余。特例，当特例，当V(NO) V(NOV(NO) V(NO2 2) V(O) V(O2 2) )1 1 1 1 11时混时混合气体全部与水反应，无气体剩余。合气体全部与水反应，无气体剩余。练习练习1 1. .将将100mL100mL由由NONO2 2和和O O2 2组成的混合气体通入足量组成的混合气体通入足量的水中，剩余气体的水中，剩余气体20mL20mL，求原混合气体的组成。求原混合气体的组成。解析解析: :剩余剩余20mL20mL气体可能是气体可能是NONO或或O O2 2若剩余气体为若剩余气体为O O2 2, ,设反应的设反应的O O2 2为为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)=36mL、V V（NONO2 2）=64mL=64mL若剩余气体为若剩余气体为20mlNO,20mlNO,设反应的设反应的O O2 2为为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 练习练习2.将将90mL由由NO2和和O2组成的混合气体通入足量的组成的混合气体通入足量的水中水中,剩余气体剩余气体30mL，30mL气体不可能是气体不可能是_。NO练习练习3.3.将盛有将盛有60mLNO60mLNO气体的集气瓶倒立水面，再通入气体的集气瓶倒立水面，再通入xmLOxmLO2 2，充分作用后剩余气体充分作用后剩余气体20mL20mL，求，求x x的值。的值。解析解析: :若剩余若剩余20mL20mL气体是气体是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 若剩余气体是若剩余气体是NONO 4NO + 3O 4NO + 3O2 2 + 2H + 2H2 2O = 4HNOO = 4HNO3 3 40mL 30mL X=30mL 40mL 30mL X=30mL来源来源来自石油和煤的燃烧产物来自石油和煤的燃烧产物 汽车尾气汽车尾气 制硝酸的工厂尾气制硝酸的工厂尾气危害：危害： O O、NONO2 2是有毒气体是有毒气体光化学烟雾的形成因素光化学烟雾的形成因素 造成酸雨造成酸雨3 3、NONO和和NONO2 2的污染的污染练习练习: :不能将不能将NONO2 2和和BrBr2 2蒸气区分开来的是蒸气区分开来的是 ( )( ) A. A.水水 B.CClB.CCl4 4 C.C.湿润的湿润的KIKI淀粉试纸淀粉试纸 D.AgNOD.AgNO3 3溶液溶液C C 4.4.处理方法：处理方法：NO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O3NO2+2NaOH = 2NaNO3+NO+H2ONO2+NO+2NaOH=2NaNO2+H2O2NO2+2NaOH=NaNO3+NaNO2+H2OV(NO2)=V(NO)时：时：产物为产物为：NaNONaNO2 2产物为产物为：NaNONaNO3 3和和NaNONaNO2 2NONO过量过量，产物为产物为：NaNONaNO2 2V(NOV(NO2 2) )V(NO)V(NO)时：时：V(NOV(NO2 2) ) V(NO)V(NO)时：时：Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O5.NO5.NO和和NONO2 2的制法的制法NO实验室制法实验室制法：原理、装置、净化、收集：原理、装置、净化、收集NO2实验室制法实验室制法-原理原理化学原理：化学原理：装置同制氢气。装置同制氢气。净化：通过浓硫酸除水；收集：排水法。净化：通过浓硫酸除水；收集：排水法。装置同制氢气；收集方法：向下排空气法收集。装置同制氢气；收集方法：向下排空气法收集。NO、NO2工业制法：工业制法： 4NH3 + 5O2 4NO+6H2O ； H02NO+O2=2NO2第一课时完第一课时完1.1.将充满将充满NONO2 2和和O O2 2混合气体的试管混合气体的试管(10mL)(10mL)倒立水面倒立水面, ,当当NONO2 2和和O O2 2两种气体的体积比分别为两种气体的体积比分别为4141、7171、4343时，时，液面上升的高度分别为液面上升的高度分别为 、 、 。5.5.将将80mLCO80mLCO2 2和和NONO组成的混合气体通过足量的组成的混合气体通过足量的NaNa2 2O O2 2后后, ,剩余气体体积为剩余气体体积为40mL40mL（同温同压）同温同压）, ,则原混合气体中则原混合气体中COCO2 2和和NONO的的体积比为（体积比为（NONO与与NaNa2 2O O2 2不反应）不反应） （ ）A.11 A.11 B.12 C.11B.12 C.11 D.11 D.11D D10mL10mL9mL9mL8mL8mL