磷在自然界中的存在:
自然界中沒有游離態(tài)的磷,磷主要以磷酸鹽的形式存在于礦石中。磷和氮一樣,是構成蛋白質的成分之一。動物的骨骼、牙齒和神經組織,植物的果實和幼芽,生物的細胞里都含有磷,磷對維持生物體正常的生理機能起著重要的作用。
磷的物理性質:
磷的單質有多種同素異形體,其中常見的是白磷和紅磷。白磷和紅磷的主要性質如下表。
特別提醒白磷遇光會逐漸變?yōu)辄S色。因此,白磷又稱黃磷,白磷的顏色往往表述為“白色或黃色”。
白磷和紅磷的化學性質:
白磷和紅磷都能在空氣或氧氣中燃燒,燃燒產物一般是五氧化二磷,且反應放出大量的熱,4P+5O22P2O5
磷的用途:
白磷和紅磷有許多用途,如都可用于制造純度較高的磷酸;白磷可用于制造燃燒彈、煙幕彈等;紅磷可用于制農藥、安全火柴等。
白磷和紅磷的分子結構:
白磷的分子組成為P4,分子的空間構型為正四面體(如圖A)。紅磷的結構較復雜,有人認為紅磷是P4分子斷裂一個鍵后相互結合形成的長鏈狀分子(如圖B).
特別提醒白磷和紅磷的化學式通常都寫為P。
磷的化合物:
(1)五氧化二磷:
五氧化二磷的分子式為,通常寫為
,
分子的空間構型如圖所示。
五氧化二磷通常為白色固體,由磷在空氣中燃燒生成, 632K時升華。
五氧化二磷是典型的酸性氧化物,具有酸性氧化物的通性。
五氧化二磷很易跟水反應,跟冷水反應生成偏磷酸,跟熱水反應生成磷酸,反應放出大量的熱。
五氧化二磷的強親水性決定了它可用作干燥劑。五氧化二磷是一種固態(tài)、酸性、無強氧化性的干燥劑,干燥能力非常強。
(2)磷酸:
磷酸為三元中強酸,屬于弱電解質,易溶于水,在水中分三級電離。
純磷酸是無色晶體,熔點為315K.沸點較高,可溶于水。
磷酸無強氧化性,具有酸的通性。為了避免Br-、 I-被氧化,可用濃磷酸代替濃硫酸在實驗室中制備HBr和HI。
(3)磷酸鹽:
磷酸是三元酸,對應的鹽有正鹽和酸式鹽: .
相關高中化學知識點:氮氣
氮元素在自然界中的存在形式:
既有游離態(tài)又有化合態(tài)?諝庵泻琋278%(體積分數(shù))或75%(質量分數(shù));化合態(tài)氮存在于多種無機物和有機物中,氮元素是構成蛋白質和核酸不可缺少的元素
氮氣的物理性質和化學性質:
(1)物理性質:純凈的氮氣是無色氣體,密度比空氣略小,氮氣在水中的溶解度很小,在常壓下101kPa,-195.8℃氮氣變成無色液體,-209.9℃變成雪花狀固體。氮氣的分子結構:氮分子(N2)的電子式為,結構式為N≡N,由于N2分子中的N≡N鍵很牢固,所以通常情況下,氮氣的化學性質穩(wěn)定、不活潑。
(2)化學性質:氮分子化合價為0價,既可以升高也可以降低,說明氮氣既有氧化性又有還原性。
①N2與H2化合生成NH3:
說明:該反應是一個可逆反應,是工業(yè)合成氨的原理。
②N2與金屬反應(Mg Ca Sr Ba)反應:
③N2與O2化合生成NO:
說明:在閃電或行駛的汽車引擎中會發(fā)生以上反應。
氮氣的用途:
①合成氨,制硝酸;
②代替稀有氣體作焊接金屬時的保護氣,以防止金屬被空氣氧化;
⑧在燈泡中填充氮氣以防止鎢絲被氧化或揮發(fā);
④保存糧食、水果等食品,以防止腐爛;
⑤醫(yī)學上用液氮作冷凍劑,以便在冷凍麻醉下進行手術;
⑥利用液氮制造低溫環(huán)境,使某些超導材料獲得超導性能。
相關高中化學知識點:二氧化氮
二氧化氮的物理性質和化學性質:
(1)物理性質:紅棕色、有刺激性氣味、有毒的氣體,易溶于水、易液化,比空氣重。
(2)化學性質:
與H2O反應:
(工業(yè)制HNO3原理,在此反應中,NO2同時作氧化劑和還原劑)
NO、NO2的性質、實驗室制法的比較:
隱含反應:的應用:
通!凹儍簟钡腘O2或N2O4并不純,因為在常溫、常壓下能發(fā)生反應,由于此平衡的存在,導致一些物理量的理論值與實驗值有一定的誤差。例如:
1.收集到的1mo1NO2在標準狀況下的體積應小于22.4L
2.標準狀況下22.4LNO2的質量大于46g。
3.NO與O2混合后,所得物質的相對分子質量應大于按體積比求得的數(shù)值。
4.溫度影響“”平衡體系,其他條件不變,體系顏色隨溫度改變而改變。升高溫度,氣體顏色變深;降低溫度,氣體顏色變淺。
5.恒容時,在“”平衡體系中增加 N01,相當于增大壓強。
有關混合氣體NO、NO2、O2溶于水的計算:
①×2+②得NO2、O2與水反應生成HN3,的化學方程式為:
①×2+②×3得NO、O2與水反應生成HNO3的化學方程式為:
一般NO、NO2、O2與水反應,可歸納成四種情況:
1.NO和NO2混合剩余氣體為NO
2.NO2和O2混合
3.NO和O2混合
4.NO2、NO、O2的混合
當時,反應后無氣體剩余
特例:當時,無氣體剩余。
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