高一化学必修2第1章讲解

一、 氮及其化合物1． 氮的氧化物 氮的氧化物有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4或N2O5,它们均能与热的铜粉反应生成氮气和氧化铜,体现了氧化性的一个侧面。 N2O,微有麻醉性,易溶于水,水溶液呈中性,它可使余烬的木条复燃。NO遇空气立即化合成红棕色的NO2。NO2具强氧化性,S、P、C等物质在NO2中可以燃烧 ；能使淀粉KI试液变蓝。在过量的空气中则NO、NO2对水的反应为： 4NO+3O2+2H2O=4HNO3 4NO2+O2+2H2O=4HNO3N2O3极不稳定,低温分解（2N2O3=2 NO+ N2O4）,溶解生成亚硝酸。N2O5是硝酸酐,一般为气态,0℃以上分解2N2O5=2NO2+O2。2． 氨 氨的化学性质主要表现在：（1）加合反应 NH3分子中有孤对电子,能与具有空轨道的物质（如H+和Ag+等）以配位键相键合,所以NH3具有弱碱性和易形成配合物的性质。 H++NH3=NH4+ Ag+ +2NH3=Ag(NH3)2+（2）还原性 NH3中有—3氧化态的氮 而具不太强的还原性,如NH3能被O2、C12等氧化。 4NH3+3O2=2N2+6H2O （NH3能在纯O2中燃烧生成N2） 4NH3+5O2=4NO+6H2O（工业上用于制造HNO3） 3C12+8NH3=N2+6NH4C1（工业上常用此来检查氯气管道是否漏气）（3）取代反应 液氨有微弱的电离：2NH3 == NH4++NH2—将钠放入液氨中有NaNH2。开始溶入时,因Na释出的电子与氨生成氨合电子e(NH3)x—而呈蓝色。 Na+NH3（1）=NaNH2+ H2↑ 氨的水溶液呈碱性,因为NH3分子中N—H键之间的共用电子对明显地偏向于N。在水分子中,O—H键之间的共用电子对明显地仪式向于O；在氨水中,NH3和H2O分子通过氢键形成氨水,通常写成NH3•H2ONH3+H2O NH3•H2O NH4+ +OH—氨水的密度随浓度加大而减小。 [例2—7] 从某些方面看,氨和水相当,NH4+和H3O+（常简写为H+）相当,NH2—和OH—相当,NH2—（有时还包括N3—）和O2—相当。（1） 已知液氨中下列二个反应能发生,完成并配平反应式：NH4C1+KNH2→NH4I+PbNH→（2） 完成并配平下列反应的方程式（M为金属）：M+ NH3→MO+NH4C1→M(NH2)2→ [解析]根据题给信息,氨和水相当,NH4+和H3O+相当,NH2—和OH—相当,NH2—（有时还包括N3—）和O2—相当,故可运用类推的方法得出结论：（1） NH4C1+KNH2→ KC1+ 2NH3；2NH4I + PbNH→PbI2 + 3NH3；（2） M+ xNH3 =M（NH2）x +1/2x H2； MO+2NH4C1→MC12 + 2NH3 + 2H2O M(NH2)2→ MNH +NH33． 硝酸 亚硝酸 （1）硝酸 HNO3是强酸又是强氧化剂。许多非金属单质如碳、磷、硫、碘等都能被氧化为相应的含氧酸。 3C+4HNO3=3CO2（g）+ 4NO↑+2H2O 3P+5HNO3+2H2O=3H3PO4+5NO↑ S+2HNO3=H2SO4+2NO↑ 3I2+10HNO3=6HIO3+10NO↑+2H2O 除少数不活泼金属如Au,Pt,Ir外,几乎所有金属都能与HNO3反应,生成相应的硝酸盐。但是Fe,A1,Cr等在冷的浓HNO3中,因表面钝化而不与其反应。HNO3在反应中还原的程度主要取决于它的浓度和金属的活泼性。实际上HNO3都不是单一的,可能是NO2,NO,N2O,N2和NH4+等的混合物。通常方程式所表示出来的还原产物只是其中所占的份量最多的一种而已。一般说来,浓HNO3与金属反应,还原产物主要是NO2；稀HNO3 与不活泼金属反应,主要产物是NO,与不活泼金属反应（如Fe,Zn,Mg）产物是N2O；极稀HNO3 与活泼金属反应则生成NH4+；但是HNO3与非金属或化合物反应还原产物多为NO。浓 HNO3和浓HC1的混合液（体积比1：3）称为王水,可溶解Au和Pt等不活泼金属。例如 Au+ HNO3+4HC1=H[AuC14]+NO↑+2H2O Pt+ 4HNO3+18HC1=3H2[PtC16]+4NO↑+8H2O这是因为王水中既含有强氧化剂HNO3又含有配位能力较强的C1—,后者能与溶解下来的金属离子形成稳定的配离子,从而降低了溶液中金属离子浓度,有利于反应向金属溶解的方向进行。 （2）亚硝酸 HNO2是弱酸(Kθ=4。6×10—4),不稳定,仅存在于水溶液中。该溶液受热时按下式分解2HNO2=N2O3+H2O = NO（g）+NO2↑+H2O 蓝色 棕色 亚硝酸在化学性质上主要表现氧化还原性。它在水溶液中能将I—氧化为I2 2HNO2+2I—+2H+=2NO↑+ I2+2H2O （可用于定量测定亚硝酸盐） 亚硝酸及其盐遇更强氧化剂时,也可被氧化。 5NO2—+2MnO4—+6H+=5NO3—+2Mn2++3H2O（可用来区别HNO3和 HNO2） [例2—8]下图 分别代表有关反应中的一种物质,请填下以下空白。 （1）①、③、④的化学式分别是 、 、 。 （2）⑧与⑨反应的化学方程式是 。 [解析]①加热生成气体混合物,在中学里遇到的反应物应为(NH4)2CO3或NH4HCO3,它们分解均生成NH3、CO2和水蒸气。由混合气经碱石灰后至③可见CO2、H2O被吸收,③应为NH3气。由混合气经浓硫酸吸收NH3、H2O成②, 可知②为CO2。它与过氧化钠反应生成O2和Na2CO3,正好O2与NH3经催化剂氧化生成NO和H2O,所以④为O2,⑤为Na2CO3。其后⑥为NO,（11）为H2O,⑦为NO2。NO2与（11）即水反应生成HNO3和NO即⑥正好说明前面判断正确,⑧为HNO3。由下方关系框图可见②为CO2在其中点燃Mg,生成MgO即⑩和C即⑨。⑧、⑨反应生成CO2（即②）、NO2（即⑦）、H2O（即（11））,再次印证判断的正确性。二、 磷及其化合物1． 磷的氧化物 （1） 结构：磷在空气中燃烧产物是五氧化二磷,如果氧充足则生成三氧化二磷,它们的分子式分别为P4O10和P4O6。P4O6可看作P4的分子内六个P—P键断开后,各嵌入一个原子而形成P—O—P键（如图）。在P4O6 分子中因每个磷原子（sp3杂化）上各留有一对孤对电子,它可与氧原子配位而构成P4O10（如图） （2）性质： P4O6 +6H2O（冷）=4H3PO3 P4O6+6H2O（热）=3H3PO4+PH3↑P4O10有很强的吸水性,是效率很高的优良干燥剂。P4O10与水反应,随反应水量的不同,可形成偏磷酸、聚磷酸、焦磷酸和（正）磷酸等。 2．磷的含氧酸及其盐 磷有多种含氧酸,现将较重要的列于表中。 名称 (正)磷酸 焦磷酸 三聚磷酸 偏磷酸 亚磷酸 次磷酸化学式磷的氧化态 H3PO4 +5 H4P2O7 +5 H5P3O10 +5 (HPO3)n +5 H3PO3 +3 H3PO2 +1 （1）H3PO4在强热时会发生脱水作用,可生成焦、聚和偏磷酸等。 磷酸盐中磷酸二氢盐均溶于水,而磷酸盐和磷酸一氢盐除K+,Na+,NH4+盐外,一般都不溶于水。天然磷酸盐要成为植物能吸收的磷肥,必须把它变成可溶性的二氢盐。 Ca3(PO4)2+2H2SO4=2CaSO4+ Ca (H2PO4)2 Ca5 (PO4)3 F +7H3PO4+4H2O=5 Ca (H2PO4)2+HF↑前一反应产物中还含有石膏,称为“过磷酸钙”,后一反应产物含磷量较高,称为“重过磷酸钙”。 （2）亚磷酸H3PO3和次磷酸H3PO2的结构分别为 O O H—P—OH H—P—OH OH H它们分别是二元和一元弱酸,因为与P直接相连的H原子是不能被金属原子取代的。这两种酸都有较强的还原性,例如 5H3PO3+2MnO4—+6H+=5H3PO4+2Mn2++3H2O [例2—9]次磷酸H3PO2是一种强还原剂,将它加入CuSO4水溶液,加热到40～50℃,析出一种红棕色的难溶物A。经鉴定：反应后的溶液是磷酸和硫酸的混合物；X射线衍射证实A是一种六方晶体,结构类同于纤维锌矿(ZnS), 组成稳定；A的主要化学性质如下：(1)温度超过60℃,分解成金属铜和一种气体；(2)在氯气中着火；(3)与盐酸应放出气体。1) 写出A的化学式。2) 写出A的生成反应方程式。3) 写出A与氯气反应的化学方程式。4) 写出A与盐酸反应的化学方程式。 [解析]（1）从题给信息H3PO2是强还原剂,与CuSO4反应得H3PO4,可知H3PO2被Cu2+氧化,而Cu2+进入A。A于60℃分解出铜与气体,可知A不是铜,而是Cu+的化合物。由其性质中的与C12反应出黄烟联想到Cu在C12中点燃生成CuC12有同样的现象,从该反应有白雾分析,它应是HC1。由此知A为CuH（与ZnS结构1：1类似）。（2）制取CuH的反应是： H3PO2 +4 CuSO4 +10H2O == 4CuH + H3PO4 +4 H2SO4；（3）2CuH +3C12 = 2CuC12+2HC1；（4）CuH + HC1 = CuC1 + H2↑ 三、砷及其化合物 砷的氧化物有As2O3和As2O5两类,它们都有是白色的固体。As2O3俗称砒霜,剧毒,致死量约为0。1g。它是两性偏酸性的氢氧化物,溶于碱生成亚砷酸盐,溶于浓盐酸生成砷（Ⅲ）盐。 As2O3+2NaOH+H2O=2NaH2 AsO3 As2O3+6HC1=2AsC13+3H2O As2O5溶于水生成砷酸H3AsO4。它是一种较弱的氧化剂,在强酸性介质中才能将I—氧化 H3AsO4 +2H++2I—== H3AsO3+I2+H2O 如果溶液酸性减弱,上述反应将逆向进行,即H3AsO3被I2氧化。