2025年高考化學知識點：氮、磷及其化合物

　　磷氮化合物的主要危害就是引起水體的富營養化，下面是小編整理的高考化學知識點：氮、磷及其化合物，希望考生可以及時了解詳情。

　　在周期表中，位于碳族元素和氧族元素之間的第ⅤA族元素也是主族元素，包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)、鉍(Bi)五種元素，我們稱它們為氮族元素。

　　隨著核電荷數和原子核外電子層數的增加，氮族元素的一些性質呈現規律性變化。例如，在周期表中從上到下，元素的原子半徑逐漸增大，核對外層電子的引力逐漸減弱，在化學反應中得電子的能力逐漸減弱，失電子能力逐漸增強，非金屬性逐漸減弱，金屬性逐漸增強。在氮族元素的單質中，氮、磷表現出比較明顯的非金屬性，砷雖然是非金屬，但已有一些金屬性，而鉍、銻已具有比較明顯的金屬性。

　　氮族元素在它們的化合物中，能顯示出多種化合價，如-3、+3、+5等

　　(表1)。從氮族元素的原子結構看，它們的原子最外層都有5個電子，最高化合價都是+5。 思考：從氮族元素在周期表中的位置看，氮族元素的非金屬性與鹵族元素、氧族元素相比，強弱如何?

　　我們知道，土壤里缺乏氮、磷、鉀三種元素，會影響農作物的生長，所以，農業上主要施用含氮、磷、鉀元素的化肥。氮和磷是重要的非金屬元素,都位于元素周期表的第ⅤA族，它們在化學性質上有一些相似之處，如單質在一定條件下都能與某些非金屬反應等。下面我們主要介紹氮和磷單質的一些性質。

　　一、氮氣

　　氮是一種重要的元素，它以化合態存在于多種無機物和有機物之中，

　　成蛋白質和核酸不可缺少的物質。在空氣中，氮以氮氣的形式存在，是空氣的

　　成分。 是構主要

　　純凈的氮氣是一種無色的氣體，密度比空氣的稍小。氮氣在水中的溶解度很小，通常狀況下，1體積水中只能溶解大約0.02體積的氮氣。在壓強為101 kPa時，氮氣在-195.8℃時變成無色液體，在-209.9℃時變成雪花狀固體。氮氣的一些物理性質見表1。

　　氮氣是由氮原子組成的雙原子分子。氮分子中，2個氮原子共用3對電子,形成3個共價鍵：

　　由于氮分于中的N≡N鍵很牢固，使氮分子的結構很穩定。通常狀況下，氮氣的化學性質不活潑，很難與其他物質發生化學反應。但是，在一定條件下，如高溫、高壓、放電等，氮分子獲得足夠的能量，使共價鍵斷裂，就能與一些物質如H2、O2等發生化學反應。

　　1.氮氣與氫氣的反應

　　在高溫、高壓和有催化劑存在的條件下，N2與H2可以直接化合，生成氨(NH3)，并放出熱量。同時，NH3也會分解成N2和H2，所以，這個反應是個可逆反應。

　　工業上利用這一反應原理合成氨。關于合成氨工業，我們將在以后介紹。

　　2.氮氣與氧氣的反應

　　我們知道，空氣的主要成分是N2和O2，在通常狀況下，它們不起反應。但是，在放電條件下，N2和O2卻可以直接化合，生成無色、不溶于水的一氧化氮(NO)氣體。

　　反應生成的NO在常溫下很容易與空氣中的O2化合，生成紅棕色、有刺激性氣味的二氧化氮(NO2)氣體。

　　2NO+O2=2NO2

　　NO2是一種有毒氣體，易溶于水，它與水反應生成HNO3和NO。工業上利用這一反應制取硝酸。

　　3NO2+H2O=2HNO3+NO

　　以上幾個反應是在自然界中經常發生的重要反應。在電閃雷鳴的雨天，會產生放電現象，由于放電，使空氣中的N2和O2反應生成了NO，NO又被O2氧化成NO2。NO2在雨水中與水反應生成硝酸，隨雨水淋灑到土壤中，并與土壤中的礦物質作用生成能被植物吸收的硝酸鹽。這樣就使土壤從空氣中得到氮，促進了植物的生長。

　　值得注意的是，NO和NO2是大氣的污染物。空氣中的NO和NO2污染物主要來自石油和煤燃燒的產物、汽車尾氣、制硝酸工廠的廢氣等。近年來，光化學煙霧污染問題已引起人們的注意，而空氣中的NO2是造成光化學煙霧的主要因素。NO2在紫外線照射下，會發生一系列光化學反應，產生一種有毒的煙霧——光化學煙霧，刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。目前，隨著汽車數量的增大，每天排放到大氣中的廢氣(包括NO2)越來越多，汽車污染問題已日益嚴重。在世界的某些大城市，已經出現光化學煙霧，我國的一些城市也已有了這種潛在的危險。所以，加強對汽車尾氣的治理已十分迫切。

　　另外，雷雨天如果產生大量的NO2，也會造成酸雨，酸雨腐蝕金屬、建筑物，破壞森林，污染湖泊。 在工業上，氮氣是合成氨、制硝酸的重要原料。在通常狀況下由于氮氣的化學性質很不活潑，因此它常被用作保護氣。例如，焊接金屬時用氮氣保護金屬使其不被氧化;在燈泡中填充氮氣以防止鎢絲被氧化或揮發;糧食、罐頭、水果等食品，也常用氮氣作保護氣，以防止食品腐爛。在醫學上，常用液氮作冷凍劑，在冷凍麻醉條件下做手術等。在高科技領域中常用液氮制造低溫環境，如有些超導材料就是在經液氮處理后的低溫下才獲得超導性能的。

　　二、磷

　　在自然界中，沒有游離態的磷存在，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，磷對于維持生物體正常的生理機能起著重要的作用。

　　磷在化學性質上與氮有相似的地方，如單質也能與非金屬反應等。與N2相比，單質磷的化學性質較活潑，容易與非金屬等其他物質反應。例如，我們在初中曾介紹過，磷與O2在點燃的條件下就能反應生成 P2O5。

　　多數生物只能吸收含氮的化合物，氣轉變成氮的化合物，轉變為化合態氮的方法，能把空氣中的氮氣變成含氮化合，放電條件下氮氣與氧氣化合以及工業上合成氨等也屬于氮的固，使大氣中游離態的氮轉變為化合態的氮進入土壤，植物從土壤中吸收含氮化合物制造蛋白質，變為含氮化合物，P2O5是酸性氧化物，它與熱水反應能生成磷酸(H3PO4)。磷酸是一種中等強度的三元酸，具有酸的通性，是化學工業的重要產品，主要用于制磷肥，

　　P2O5是酸性氧化物，它與熱水反應能生成磷酸(H3PO4)。

　　磷酸是一種中等強度的三元酸，具有酸的通性，是化學工業的重要產品，主要用于制磷肥，也用于食品、紡織等工業。

　　此外，磷在點燃條件下還能與Cl2反應。由于磷原子吸引電子的能力不如氯強，磷在其氯化物中顯示+3價和+5價。例如，磷在不充足的氯氣中燃燒生成三氯化磷(PCl3)。

　　磷在過量的氯氣中燃燒生成五氯化磷(PCl5)。

　　磷的單質有多種同素異形體，白磷和紅磷是磷的同素異形體中最常見的兩種，它們在一定條件下可以互相轉化。

　　【實驗1】在長玻璃管的中部放少量紅磷，玻璃管的一端用軟木塞或濕紙團塞緊，另一端敞開。先均勻加熱紅磷周圍的玻璃管，然后在放紅磷的地方加強熱。觀察發生的現象(如右圖)。

　　可以看到，加熱后，玻璃管內有黃色的蒸氣產生，并且在玻璃管內壁冷的地方有黃色固體附著，此固體即為白磷。

　　由于白磷和紅磷的結構不同，它們在性質上存在著差異。例如，白磷和紅磷的著火點不同，白磷的著火點比紅磷低得多，當白磷受到輕微的摩擦或被加熱到40℃時，就會燃燒;即使在常溫下，白磷在空氣中也會緩慢氧化，氧化時發出白光，在暗處可以清楚地看見。所以，白磷必須貯存在密閉容器里，少量時可保存在水里。

　　白磷和紅磷燃燒，都生成唯一的產物——白色的五氧化二磷。

　　我們常用的火柴是安全火柴，火柴盒的側面涂有紅磷(發火劑)和三

　　硫化二銻(SB2S3，易燃物)等;火柴頭上的物質一般是KClO3、MnO2(氧化劑)和S(易燃物)等。當兩者摩擦時，因摩擦產生的熱使與KClO3接觸的紅磷發火并引起火柴頭上的易燃物燃燒，從而使火柴桿著火。安全火柴的優點是紅磷和氧化劑分別附在火柴盒側面和火柴桿上，而且也沒有毒性。

　　白磷和紅磷都有許多用途，如白磷可用于制造純度較高的磷酸，還可制造燃燒彈和煙幕彈等;紅磷可用于制農藥，還可用于制造安全火柴等。

　　關于砷的發現，西方化學史家們都認為是1250年德國的馬格耐斯(Albertus Magnus)用雄黃與肥皂共熱首先制得了砷。近年來我國學者通過研究發現，實際上，我國古代煉丹家才是砷的最早發現者。據史書記載，約在317年，我國的煉丹家葛洪用雄黃、松脂、硝石三種物質煉制得到砷。

　　氮是蛋白質的重要組成成分，動、植物生長都需要吸收含氮的養料。空氣中雖然含有大量的氮氣，但不能被多數生物直接吸收，多數生物只能吸收含氮的化合物。因此，需要把空氣中的氮氣轉變成氮的化合物，才能作為動植物的養料。這種將游離態氮轉變為化合態氮的方法，叫做氮的固定。在自然界，大豆、蠶豆等豆科植物的根部都有根瘤菌，能把空氣中的氮氣變成含氮化合物，所以，種植這些植物時不需施用或只需施用少量氮肥。另外，放電條件下氮氣與氧氣化合以及工業上合成氨等也屬于氮的固定。

　　在自然界，通過氮的固定，使大氣中游離態的氮轉變為化合態的氮進入土壤，植物從土壤中吸收含氮化合物制造蛋白質，動物則靠食用植物以得到蛋白質;動物的尸體殘骸和排泄物以及植物的腐敗物等再在土壤中被細菌分解，變為含氮化合物，部分被植物吸收;而土壤中的硝酸鹽也會被細菌分解而轉化成氮氣，氮氣可再回到大氣中。這一過程保證了氮在自然界的循環

　　一、氨

　　氮氣與氫氣在一定條件下反應生成氨。在自然界中，氨是動物體，特別是蛋白質腐敗后的產物。

　　1.氨的物理性質

　　氨是沒有顏色、有刺激性氣味的氣體，在標準狀況下，密度是0.771g/L，比空氣的小。與水分子一樣，氨分子之間也可以形成氫鍵。由于氫鍵的形成，氨分子之間的引力增強，使氨很容易液化。在常壓下冷卻至-33.5℃或在常溫下加壓至700kPa～800kPa，氣態氨就液化成無色液體，同時放出大量熱。液態氨汽化時要吸收大量的熱，使周圍物質的溫度急劇下降，所以氨常用作致冷劑。氨對人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用，接觸時應小心。如果不慎接觸過多的氨而出現病狀，要及時吸入新鮮空氣和水蒸氣，并用大量水沖洗眼睛。

　　2.氨的化學性質

　　氨的化學式為NH3，在分子中，N與H以3個極性共價鍵相結合。經實驗測定，氨分子的結構呈三角錐形，氮原子位于錐頂，3個氫原子位于錐底，N—H鍵之間的夾角為107°18′。所以，氨分子是極性分子。

　　(1)氨與水的反應

　　【實驗2】 在干燥的圓底燒瓶里充滿氨氣，用帶有玻璃管和滴管(滴管里預先

　　吸入水)的塞子塞緊瓶口。立即倒置燒瓶，使玻璃管插入盛有水的燒杯里(水里事先加入少量酚酞試液)，按右圖安裝好裝置，打開橡皮管上的夾子，擠壓滴管的膠頭，使少量水進入燒瓶。觀察現象。可以看到，燒杯里的水由玻璃管進入燒瓶，形成噴泉，燒瓶內液體呈紅色。

　　思考：為什么燒瓶內會形成噴泉?

　　從上面的實驗可以看出，氨極易溶于水中。經實驗測定，在常溫、常壓下，1體積水中約能溶解700體積氨。

　　氨的水溶液叫做氨水。氨溶于水時，大部分NH3與H2O通過氫鍵結合，形這種白煙是氨水揮發出的NH3與鹽酸揮發出的HCl化合生成的微小的NH4Cl晶體，像NH4Cl這樣由銨離子(NH4+)和酸根離子構成的化合物叫做銨鹽，顯弱堿性。氨溶于水的過程中存在著下列可逆反應：NH3·H2O不穩定，受熱時分解為NH3和H2O。氨水對許多金屬有腐蝕作用，所以不能用金屬容器盛裝，一般情況下，氨水是盛裝在橡皮袋、陶瓷壇或內涂瀝青的鐵桶里的。(2)氨與氯化氫的反應在我們學過的常見氣體顯弱堿性。氨溶于水的過程中存在著下列可逆反應：

　　NH3·H2O不穩定，受熱時分解為NH3和H2O。

　　氨水對許多金屬有腐蝕作用，所以不能用金屬容器盛裝，一般情況下，氨水是盛裝在橡皮袋、陶瓷壇或內涂瀝青的鐵桶里的。 (2)氨與氯化氫的反應

　　在我們學過的常見氣體中，氨是能與酸反應生成鹽的氣體。 【實驗3】 用兩根玻璃棒分別在濃氨水和濃鹽酸里蘸一下，然后將這兩根玻璃棒接近(不要接觸)，觀察發生的現象。

　　可以看到，當兩根玻璃棒接近時，產生大量的白煙。這種白煙是氨水揮發出的NH3與鹽酸揮發出的HCl化合生成的微小的NH4Cl晶體。

　　(3)氨與氧氣的反應

　　通常狀況下，氨在氧氣中不反應，但在催化劑(如鉑、氧化鐵等)存在的條件下，能與氧氣反應生成NO和H2O，并放出熱量。這一反應叫做氨的催化氧化(或叫接觸氧化)，是工業上制硝酸的基礎。

　　3.氨的實驗室制法

　　在實驗室，常用加熱銨鹽和堿的混合物的方法來制取氨。例如，把固體NH4Cl和Ca(OH)2混合后加熱，就可得到氨。

　　【實驗4】 在管中放入固體NH4Cl和Ca(OH)2的混合物，加熱。用干燥的試管收集氨(見圖)。把濕潤的紅色石蕊試紙放在試管口，觀察試紙顏色的變化。

　　可以看到，加熱一會兒后，紅色石蕊試紙變成藍色。這是因為NH3遇到濕潤的紅色石蕊試紙時，與H2O結合成了NH3·H2O，NH3·H2O顯堿性，使紅色石蕊試紙變成了藍色。在實驗中，當紅色石蕊試紙變藍時，說明氨已充滿試管，應立即停止加熱，并將多余的氨吸收掉(可在導管口放一團用水或鹽酸浸濕的棉花球)，避免污染空氣。

　　若要制取干燥的氨，可使產生的氨通過干燥劑。在實驗室，通常是將制得的氨通過堿石灰，以除去其中的水蒸氣。

　　討論1 能否用濃硫酸作干燥劑除去氨中的水蒸氣?為什么?

　　由于氨水受熱分解可產生氨氣，在實驗室有時也用加熱濃氨水的方法得到氨氣。 4.氨的用途

　　氨是一種重要的化工產品。它是氮肥工業及制造硝酸、銨鹽、純堿等的重要原料。在有機合成工業(如制合成纖維、塑料、染料、尿素等)中，氨也是一種常用的原料。氨還可用作制冰機中的致冷劑。 二、銨鹽

　　氨與鹽酸反應的產物是NH4Cl，像NH4Cl這樣由銨離子(NH4+)和酸根離子構成的化合物叫做銨鹽。銨鹽都是晶體，并且都能溶于水。 銨鹽主要有以下化學性質： 1.銨鹽受熱分解

　　【實驗5】在試管中加入少量NH4Cl晶體，加熱,觀察發生的現象。 有些銨鹽受熱可分解產生NH3。從實驗可以看到,加熱后不久，在試管上端的試管壁上有白色固體附著。這是由于受熱時，NH4Cl會分解，生成NH3和HCl，冷卻時，NH3和HCl重新結合，生成NH4Cl。

　　NH4HCO3受熱時也會分解，生成NH3、H2O和CO2。

　　由上面的反應可以看出，NH4Cl和NH4HCO3受熱分解，都能產生NH3，但是，并不是所有的銨鹽受熱分解都產生NH3，在這里我們就不做介紹了。

　　銨鹽可用作氮肥，由于銨鹽受熱易分解，貯存氮肥時，應密封包裝并放在陰涼通風處;施肥時應埋在土下并及時灌水，以保證肥效。

　　2.銨鹽與堿的反應

　　我們在前面曾介紹過，用NH4Cl與Ca(OH)2共熱可制取氨氣。同樣，其他銨鹽是否也能與堿反應生成氨氣呢?

　　【實驗6】 在兩個試管中各加入少量(NH4)2SO4固體和NH4NO3固體，分別向兩個試管中滴加10%的NaOH溶液，加熱，并用濕潤的紅色石蕊試紙靠近試管口。觀察發生的現象。

　　可以看到，加熱后，兩個試管中都有氣體產生，并可聞到刺激性氣味。同時還看到，濕潤的紅色石蕊試紙變藍。可見，實驗中產生了氨氣，這說明(NH4)2SO4、NH4NO3都能與堿反應生成NH3。以上反應的化學方程式為：

　　事實證明，銨鹽與堿共熱都能產生NH3，這是銨鹽的共同性質。

　相關推薦：

　　高考化學知識點匯總　　　　

最新高考資訊、高考政策、考前準備、志愿填報、錄取分數線等

高考時間線的全部重要節點

盡在"高考網"微信公眾號