氮和磷第二课时

氮和磷（第二课时）

[教学目标]

1．知识目标

（1）掌握一氧化氮、二氧化氮的性质及相互转化的关系。

（2）掌握白磷、红磷的性质以及它们之间的相互转化关系。了解磷的含氧酸的性质，了解常见的磷酸盐。

2．能力和方法目标

（1）通过NO₂、NO、O₂跟水反应的分析，掌握氮的氧化物、氧气和水反应的有关计算方法。

（2）通过比较白磷、红磷的结构和性质，提高比较能力，提高判断同素异形体的能力。通过氮族、氧族和卤族元素的比较，提高运用元素周期律分析和解决问题的能力。

[教学重点、难点] NO₂、NO、O₂跟水反应的有关计算。

[教学过程]

[复习和引入新课]

复习上节课N₂的化学性质，总结氮的氧化物的性质。

[教师提问]你能写出哪些氮的氧化物的化学式？其中氮元素的价态分别是多少？

氮的氧化物中属于酸酐的有哪些？

NO和NO₂如何转化？NO₂、溴蒸气怎样鉴别？

如何收集NO、NO₂？

[边讨论边总结]

 

（一）二氧化氮跟水的反应

[演示实验]二氧化氮跟水反应。装置如下图所示（一支10mL量筒）。

（1）轻轻摇动量筒，观察现象（水位逐渐上升，红棕色逐渐变浅）。

（2）用大拇指按住量筒口，取出量筒倒转振荡，再插入水中，观察现象。（水位迅速上升至量筒容积约 ，剩余 体积的无色气体）。

（3）将量筒口用橡胶塞塞住，从水中取出量筒，往量筒中滴入紫色石蕊试液，观察现象（溶液变红）。

通过以上实验的分析引出下列问题。

 

（二）NO₂、NO、O₂跟反应的计算

分析反应原理：

1．二氧化氮跟水反应：3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

2．二氧化氮、氧气同时跟水反应：4NO₂+O₂+H₂O = 4HNO₃

3．一氧化氮、氧气同时跟水反应：4NO+3O₂+H₂O = 4HNO₃

遇到这类计算题时，首先要弄清所涉及的反应原理是哪种情况，再进行计算。如，二氧化氮跟氧气的混合气体溶于水时，可能有以下向种情况：

 

[例题讲解]

[例1]将盛有氮气和二氧化氮混合气体的试管倒立于水中，经过足够时间后，试管内气体体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中氮气和二氧化氮的体积比是　　　　。

[分析]氮气跟水不反应，所以可根据“3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO”用体积差法进行计算。

答案为：1:3。

[例2]

将容积为50mL的量筒内充满NO₂和O₂的混合气体，倒置量筒在盛满水的水槽里，足够时间后，量筒里剩余气体体积为5mL。则混合气体中NO₂和O₂体积比可能是　　　。

 

 

[分析]二氧化氮、氧气混合气体例置于水中，最后残留气体可能有二种情况，一是氧气，二是一氧化氮。所以应先假设，再立式计算。

[解答]（1）若剩余的5mL气体是O₂，则共有45mLNO₂、O₂混合气体跟水反应，根据4NO₂+O₂+H₂O = 4HNO₃可得出：

V（NO₂）= ×45mL=36mL

V（O₂）= ×45mL+5mL=14mL

 

所以，原混合气体中NO₂和O₂体积比为18:7。

（2）若剩余的5mL气体是NO，则NO₂、O₂混合气体跟水反应时是NO₂过量，过量的NO₂再跟水反应。根据反应“3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO”可得出，共有15mLNO₂过量。

即，在NO₂、O₂混合气体跟水反应的过程中共消耗气体35mL。根据4NO₂+O₂+H₂O = 4HNO₃可得出：

V（O₂）= ×35mL=7mL

V（NO₂）= ×35mL+15mL= 43mL

所以，原混合气体中NO₂和O₂体积比为43:7。

（三）磷

[引导]让学生阅读教材中有关磷的内容。

[展示]给学生展示白磷和红磷样品，让学生观察。再完成“磷的两种同素异形体性质的比较表”。

[学生总结并填表]

磷的两种同素异形体白磷和红磷的比较

 

白磷

红磷

分子结构

P₄正四面体型，分子晶体

结构复杂，分子晶体

颜色

白色蜡状固体

暗红色粉未

密度（g·cm^-3）

1.82

2.34

溶解性

不溶于水，易溶于CS₂

不溶于水，也不溶于CS₂

毒性

剧毒

无毒

着火点

40℃，易自燃

240℃，可燃

还原性

易被氧化，发磷光

不易被氧化

保存

少量保存在水中

贮存在密闭瓶中

相互转化

隔绝空气条件下，白磷加热到260℃可转化为红磷，红磷加热到416℃以上（升华）可得到白磷。

 

[演示实验]

（1）白磷、红磷的燃烧。

（2）红磷转化为白磷。

（3）五氧化二磷的吸水性。

在教师引导下，通过上述实验现象的观察和分析，让学生完成下列反应的化学方程式：

磷在空气中燃烧：4P+5O₂ 2P₂O₅（白烟现象）

磷在氯气中燃烧：2P+3Cl₂ 2PCl₃

2PCl₃+Cl₂ 2PCl₅（白色烟雾现象）

五氧化二磷吸水：  P₂O₅+3H₂O H₃PO₄  

 

磷酸是中强酸，跟碱反应可生成正盐、一氢盐、二氢盐等三类盐。

 

教师通过下列来引导学生，让比较氮族、氧族和卤族元素的性质差异。

磷（氮族）、硫（氧族）、氯（卤族）的比较

 

磷

硫

氯

跟氢气化合难易程度

很难跟H₂直接化合

硫蒸气在加热时才能跟H₂直接化合

Cl₂和H₂混合，在光照或点燃情况下迅速反应发生爆炸

气态氢化物的稳定性

PH₃不稳定，易分解

H₂S较不稳定，加热可分解

HCl很稳定，加热到1000℃时才开始分解

最高价氧化物对应水化物的酸性

 

H₃PO₄是中强酸

H₂SO₄是强酸

HClO₄为最强的含氧酸

结论

从氮族到卤族，非金属性逐渐增强

 

[巩固练习]

1．根据下列氮及其化合物间的转化关系，写出有关化学方程式。

答案：略。

2．关于磷的下列叙述中，正确的是（   ）

（A）红磷没有毒性而白磷有剧毒       （B）白磷在空气中加热到260℃可转变为红磷

（C）白磷可用于制造安全火柴         （D）少量白磷应保存在水中

答案：AD。

3．在城市空气中含有浓度较大的一氧化碳、氮的氧化物等大气污染物，这些污染物的主要来源是（    ）。

（A）硫酸工业排放的废气      （B）氨氧化法制硝酸中吸收塔排放的废气

（C）汽车尾气                （D）煤炭不完全燃烧产生的废气

答案：C。

4．在一定温度和压强下，将装有N₂和NO₂混合气体的试管倒立于水槽中，最后试管内气体的体积缩小为原体积的 ，则混合气体中N₂与NO₂的体积比是（  ）。

（A）2:3      （B）3:2      （C）3:5       （D）5:3

答案：A。

5．下列关于砷（As）元素的叙述中，正确的是（   ）。

（A）在AsCl₃分子中，砷原子最外层电子数为8

（B）砷的相对原子质量为74.92，由此可知砷原子核内有42个中子

（C）砷的氢化物的化学式为AsH₃，它是一种强氧化剂

（D）砷酸（H₃AsO₄）是强酸，其酸性与硫酸相似 

答案：A。

6．将VLNO和NO₂的混合气体通过水吸收后，得到amL无色气体A。将此无色气体A与等体积O₂混合，再通过水充分吸收后，收集到5mL无色气体B。试回答：

（1）A气体是__________________，B气体是_________________________。

（2）A气体的体积是______________________mL

（3）V值的取值范围是____________________。

答案：（1）A是NO；B是O₂。（2）20mL。（3）20<V<60。

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