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氮和磷(第二课时)

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[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)。


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www.170yx.com (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


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www.170yx.com ,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。


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[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

 

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


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[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:


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(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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