氮和磷

　　[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。