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—1—2 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+5O22P2O5（白烟现象）
磷在氯气中燃烧：2P+3Cl22PCl3
2PCl3+Cl22PCl5（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）20PAGE
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1—1—1和磷（第一课时）
[教学目标]
1．知识目标
（1）掌握氮族元素性质的相似性、递变性。
（2）掌握N2的分子结构、物理性质、化学性质、重要用途。熟悉自然界中氮的固定的方式和人工固氮的常用方法，了解氮的固定的重要意义。
2．能力和方法目标
（1）通过“位、构、性”三者关系，掌握利用元素周期表学习元素化合物性质的方法。
（2）通过N2结构、性质、用途等的学习，了解利用“结构决定性质、性质决定用途”等线索学习元素化合物性质的方法，提高分析和解决有关问题的能力。
[教学重点、难点]氮气的化学性质。氮族元素性质递变规律。
[教学过程]
[引入]投影（或挂出）元素周期表的轮廓图，让学生从中找出氮族元素的位置，并填写氮族元素的名称、元素符号。根据元素周期律让学生通过论分析氮族元素在结构、性质上的相似性和递变性。
[教师引导]氮族元素的相似性：
[学生总结]最外电子层上均有5个电子，由此推测获得3个电子达到稳定结构，所以氮族元素能显-3价，最高价均为+5价。最高价氧化物的通式为R2O5，对应水化物通式为HRO3或H3RO4。气态氢化物通式为RH3。
氮族元素的递变性：
氮 磷 砷 锑 铋
非金属逐渐减弱 金属性逐渐增强
HNO3 H3PO4 H3AsO4 H3SbO4 H3BiO4
酸性逐渐减弱 碱性逐渐弱增强
NH3 PH3 AsH3
稳定性减弱、还原性增强
[教师引导]氮族元素的一些特殊性：
[学生总结]+5价氮的化合物（如硝酸等）有较强的氧化性，但+5价磷的化合物一般不显氧化性。
氮元素有多种价态，有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5等6种氧化物，但磷主要显+3、+5两种价态。
[教师引导]氮族元素单质的物理性质有哪些递变规律？
[师生共同总结后投影]课本中表1-1。
[引入第一节]
第一节 氮和磷
氮气
布置学生阅读教材第2-3页的内容，进行归纳总结。
[边提问边总结]
（一）氮的存在
游离态：大气中N2的体积比为78%、质量比为75%。
化合态：无机物中（如硝酸钾等），有机物中（如蛋白质、核酸等）。
[引导]请学生观察周围空气并通过联想分析氮气的物理性质。
[学生总结]
（二）氮气的物理性质
无色无味，难溶于水（1:0.02），比空气稍轻。
[投影]常见气体在常温常压下的溶解度，让学生进行比较。
难溶气体：N2（1:0.02）；H2（1:0.02）；
微溶气体：O2（1:0.2）
可溶气体：Cl2（1: 2）、H2S（1:2.6）
易溶气体：SO2（1:40）
极易溶气体：HCl（1:500）
[思考]实验室制N2时应该用什么方法来收集？
（三）氮气的化学性质
[引导]结构决定性质，先研究N2的结构。
1．N2的结构
电子式：；结构式：N≡N。氮氮三键的键能很大（946kJ·mol-1），所以N2很稳定，通常情况下，性质很不活泼。
2．氮气的化学性质
（1）与氢气反应
（2）跟镁反应：3Mg+N2Mg3N2
（3）与氧气反应：N2+O22NO
引导学生从氧化还原反应角度分析上述三个反应。进而得出“氮气既能表现氧化性，也能表现还原性”的结论。
[引导]中国有句农谚，叫做“雷雨发庄稼”，谁能解释这句话的含义？请大家阅读教材第3-4页内容，再来理解这句农谚。
[学生总结]
[补充演示实验]教师事先在一烧瓶内充满一氧化氮气体，让学生观察一氧化氮的颜色等。打开瓶塞，让学生观察变化。
[学生观察结论]一氧化氮是一种无色气体、二氧化氮显红棕色。通常条件下，一氧化氮易转化为二氧化氮。
[教师引导]请用双线桥法标出以上三个反应中电子转移的方向和数目。
[学生活动]完成以上作业，教师根据学生作业情况加以说明。
（四）氮气的用途
1．合成氨、制氮肥、制硝酸。
2．用作保护气：焊接金属、充填灯泡、保存粮食和水果。
[教师引导]请学生分析以上用途中利用氮气哪方面的性质。
（五）氮的固定
将游离态的氮转变为氮的化合物的过程叫做氮的固定。
途径：自然固氮（雷雨固氮、生物固氮）；人工固氮：合成氨工业。
教师向学生介绍人工模拟生物固氮这一世界性研究课题的现状和前景，鼓励学生献身科学研究为人类作出贡献。
[课堂小结]
结构、性质和具体反应之间的联系：
非金属元素及其化合物间的转化关系：
[随堂练习]
1．不属于氮的固定的变化是 （ ）
（A）根瘤菌把氮气转化为氨 （B）氮气和氢气在适宜条件下合成氨
（C）氮气和氧气在放电条件下合成NO （D）工业上用氨和二氧化碳合成尿素
答案：D。
2．在汽车引擎中，N2和O2进行反应会生成污染大气的NO（N2+O22NO+Q），据此，有人认为废气排出后，温度即降低，NO分解，污染也就会自行消失，事实证明此说法不对，其主要原因可能是 （ ）
（A）常温常压下NO的分解速度很慢
（B）在空气中NO迅速变为NO2而不分解
（C）空气中N2与O2的浓度高，不利于平衡向左移动
（D）废气排出后，压强减小，不利于平衡向左移动
答案：AB。
3．利用下列方法，可以在实验室里从空气中制取氮气的是 （ ）
（A）把空气液化, 然后分离出氮气
（B）把空气缓缓通过加热了的铜网
（C）把空气缓缓通过加热了的镁粉
（D）把空气通过装有氢氧化钠的洗气瓶
答案：B。
4．现有M、R两种第ⅤA族元素，下列事实不能说明M的非金属性比R强的是（ ）。
（A）酸性：H3MO4>H3RO4
（B）气态氢化物稳定性：MH3>RH3
（C）气态氢化物还原性：MH3>RH3
（D）含氧酸盐的稳定性：Na3MO4>Na3RO4
答案：C、D。
5．在F、P、Si、Fe这四种元素中，每种元素都有某些方面区别于某它三种元素。若从中选出氟元素，选择的理由中正确的是（ ）。
（A）最高价氧化物对应的水化物酸性最强
（B）单质与冷水反应最剧烈
（C）单质固态时为分子晶体，熔沸点较低
（D）在氧化物：OF6、P2O5、Fe2O3中，OF6最稳定
答案：BC。
6．在标准状况下，将O2与NO按3:4体积比充满烧瓶，将烧瓶倒置于水中，最后烧瓶内溶液的物质的量浓度约为（单位：mol·L-1）（ ）。
（A）0.045 （B）0.036 （C）0.026 （D）0.018
答案：B。
7．1898年，曾有人发明了固氮的一种方法，该法以石灰石、焦炭、空气为原料。第一步反应是石灰石分解；第二步是使第一步反应产物和焦炭反应，在电炉中的高温下制得第三步反应起始物；第三步反应中另一反应物是空气，该反应也是在电炉中完成的，生成一种固体；第四步是使该固体和水蒸气反应制得氨气。又知该固体中有与N3-互为等电子体的离子。
（1）试写出四步反应的化学方程式；
（2）试简评该固氮方法。
答案：（1）CaCO3CaO+CO2↑； CaO+3CCaC2+CO↑；CaC2+N2CaCN2+C ； CaCN2+3H2O(g)=CaCO3+2NH3↑。
（2）这种方法，需要消耗大量电能，原料众多，设备重，生产成本高。
8．有A、B、C、D四种气体，能发生下列变化
A+DE+H2O， E+O2D，
C+DB+F， B+O2C。
且已知其中：C为红棕色，D能使石灰水变浑浊，E常温下是固体，F是一种酸酐。
（1）写出四种气体的化学式：A_________、B_________、C_________、D_________。
（2）写出C+DB+F所表示的反应方程式_____________________________。
（3）写出D使石灰水变浑浊的反应方程式_______________________________。
答案：
（1）H2S、NO、NO2、SO2。
（2）NO2+SO2=NO+SO3。
（3）SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O。
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