鲁科版高考化学一轮复习第4章第21讲特殊氢化物与氮、磷的含氧酸课时学案

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1.了解H2S、H2O2、N2H4的结构与性质。 2.了解HNO2、H3PO3、H3PO2的结构与性质。
H2S、H2O2、N2H4的结构与性质
1．H2S的结构与性质
(1)结构式：H—S—H，电子式：，键角比H2O的键角小。
(2)物理性质：H2S是一种无色、有臭鸡蛋气味的有毒气体，微溶于水。
(3)化学性质
①水溶液显弱酸性：H2SH＋＋HS－，HS－H＋＋S2－。
②还原性(与SO2、Cl2反应)
2H2S＋SO2===3S＋2H2O、H2S＋Cl2===S＋2HCl。
③可燃性——淡蓝色火焰
不完全燃烧：2H2S＋O2eq \(=====,\s\up10(点燃))2S＋2H2O，
完全燃烧：2H2S＋3O2eq \(=====,\s\up10(点燃))2SO2＋2H2O。
④与CuSO4反应(检验H2S或除去H2S)
CuSO4＋H2S===CuS↓＋H2SO4。
(4)实验室制法：FeS(ZnS)＋H2SO4===H2S↑＋FeSO4(ZnSO4)。
2．H2O2的结构与性质
(1)结构
注意：H2O2中O采取sp3杂化，四个原子不共面。
(2)化学性质及应用
①不稳定性：加热、加催化剂(如MnO2、Fe3＋、Cu2＋等)加快分解
2H2O2eq \(=====,\s\up10(催化剂))2H2O＋O2↑(实验室制O2)
②弱酸性：是一种二元弱酸。
H2O2H＋＋HOeq \\al(－,2)，
HOeq \\al(－,2)H＋＋Oeq \\al(2－,2)。
③强氧化性——绿色氧化剂
a．用10%的双氧水漂白羽毛及丝织品(漂白剂)。
b．氧化Fe2＋等还原性粒子，其离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
c．使湿润的淀粉-KI试纸变蓝，其离子方程式为
H2O2＋2I－＋2H＋===I2＋2H2O。
d．杀菌、消毒。
④弱还原性：遇强氧化剂时作还原剂。
2KMnO4＋5H2O2＋3H2SO4===K2SO4＋2MnSO4＋5O2↑＋8H2O。
3．N2H4的结构与性质
(1)结构
①电子式：。
②结构式： (N采取sp3杂化，6原子不共面)。
(2)化学性质
①还原性：肼是强还原剂，能够被氧气氧化，并放出大量的热；在碱性溶液中能将银、镍等金属离子还原成金属。
②水溶液具有碱性：N2H4＋H2ON2Heq \\al(＋,5)＋OH－。
(3)应用：肼是一种良好的火箭燃料，与适当的氧化剂配合，可组成比冲高的可贮存液体推进剂。
1．下列说法正确的是( )
A．H2S与H2O的空间结构均为V形，键角相同
B．H2O2与N2H4均具有还原性
C．H2S通入CuSO4溶液中生成H2SO4说明H2S为强酸
D．H2S与Cl2、O2、SO2反应均体现H2S的氧化性
[答案] B
2．过氧化氢(H2O2)是一种无色黏稠液体，它的水溶液俗称双氧水，呈弱酸性，医疗上用作外科消毒剂。
(1)H2O2的电子式为________。
(2)H2O2是一种二元弱酸，请写出它的第二步电离方程式：_______________________________。
(3)将H2O2溶液加入酸性FeCl2溶液中，溶液由浅绿色变为棕黄色，写出该反应的离子方程式：_________________________，反应后期有气泡生成，理由是_______________________。
(4)某厂工业废水中含有一定量的氯气，为了除去氯气，常加入H2O2作脱氯剂，写出该反应的化学方程式：____________________________。
[答案] (1) (2)HOeq \\al(－,2)H＋＋Oeq \\al(2－,2) (3)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O 生成的Fe3＋催化分解H2O2生成O2 (4)H2O2＋Cl2===2HCl＋O2
3．(1)联氨为二元弱碱，在水中的电离方式与氨相似。联氨第一步电离反应的平衡常数值为___________________________________(已知：N2H4＋H＋N2Heq \\al(＋,5)的K＝8.7×107；KW＝1.0×10－14)。联氨与硫酸形成的酸式盐的化学式为______________________________________________________________。
(2)联氨是一种常用的还原剂。向装有少量AgBr的试管中加入联氨溶液，观察到的现象是_______________________。
(3)N2H4中键角________109°28′(填“>”或“<”)，分子中的氮原子采取________杂化。
[解析] (1)N2H4的第一步电离反应式为N2H4＋H2ON2Heq \\al(＋,5)＋OH－，Kb＝eq \f(cN2H\\al(＋,5)·cOH－,cN2H4)＝K·KW＝8.7×107×1.0×10－14＝8.7×10－7。
(2)N2H4具有还原性，与Ag＋反应生成Ag和N2。
[答案] (1)8.7×10－7 N2H6(HSO4)2 (2)固体逐渐变黑，并有气泡产生 (3)< sp3
氮、磷的特殊含氧酸及其盐
1．亚硝酸及其盐
(1)亚硝酸(HNO2)
亚硝酸是弱酸。向亚硝酸钠溶液中加酸，生成亚硝酸(HNO2)。亚硝酸不稳定，仅存在于冷的稀溶液中，微热甚至常温下也会分解，歧化产生红棕色的二氧化氮气体和无色的一氧化氮气体。
NaNO2＋H2SO4(稀)===NaHSO4＋HNO2，
2HNO2===NO↑＋NO2↑＋H2O。
(2)亚硝酸盐
亚硝酸钠还是一种食品添加剂，用作食品防腐剂和肉类食品的发色剂。
①氧化性(可以氧化Fe2＋、I－等)
2NOeq \\al(－,2)＋2I－＋4H＋===2NO↑＋I2＋2H2O。
②还原性(被强氧化剂Cr2Oeq \\al(2－,7)、MnOeq \\al(－,4)等氧化)
Cr2Oeq \\al(2－,7)＋3NOeq \\al(－,2)＋8H＋===3NOeq \\al(－,3)＋2Cr3＋＋4H2O。
2．亚磷酸(H3PO3)的性质和结构
纯净的亚磷酸是一种无色固体，在水中有较大的溶解度；亚磷酸是二元中强酸，它的电离常数K1＝1.6×10－2，K2＝7×10－7；其结构式为，具有还原性。可以生成两种盐。
3．次磷酸(H3PO2)的性质与结构
次磷酸是一种无色的晶体，熔点26.5 ℃，易溶解，它是一元中强酸，电离方程式：H3PO2H＋＋H2POeq \\al(－,2)。其结构式为，具有还原性。只生成一种盐。
1．NaNO2像食盐一样有咸味，有很强的毒性，误食亚硝酸钠(NaNO2)会使人中毒。已知亚硝酸钠能发生如下反应：2NaNO2＋4HI===2NO↑＋I2＋2NaI＋2H2O。下列说法正确的是( )
A．该反应的氧化剂为HI
B．反应产物中能使淀粉变蓝的物质有I2、NaI
C．该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为1∶1
D．人误食亚硝酸钠中毒时，可以服用HI溶液解毒
[答案] C
2．次磷酸(H3PO2)是一元中强酸，具有较强还原性。下列有关说法正确的是( )
A．次磷酸的电离方程式为H3PO2===H＋＋H2POeq \\al(－,2)
B．NaH2PO2是次磷酸的正盐，其水溶液呈碱性
C．白磷与氢氧化钠溶液反应可得次磷酸盐，反应的化学方程式为P4＋9NaOH===3Na3PO2＋PH3↑＋3H2O
D．利用(H3PO2)进行化学镀银反应中，1 ml H3PO2最多还原4 ml Ag＋
BD [A项，电离方程式不用“===”应用“”，错误；C项，次磷酸钠为NaH2PO2，错误。]
3．(1)鉴别NaNO2、NaCl可选用的物质有①水、②淀粉-KI试纸、③淀粉、④白酒、⑤食醋。根据上述反应，你认为必须选用的物质有________(填序号)。
(2)某厂废液中，含有2%～5%的NaNO2，直接排放会造成污染，下列试剂能使NaNO2转化为N2的是________(填字母)。
A．NaCl B．NH4Cl
C．HNO3 D．浓H2SO4
(3)已知反应10Al＋6NaNO3＋4NaOH===10NaAlO2＋3N2↑＋2H2O。若该反应过程中转移5 ml e－，则生成标准状况下N2的体积为________ L。
[解析] (1)水、淀粉、白酒与NaNO2都不反应，所以无明显现象；KI与NaNO2必须在酸性条件下才能反应得到I2，食醋会电离出氢离子，故必须选用的物质有②⑤。 (2)NaNO2―→N2，NaNO2被还原，必须加还原剂，故选NH4Cl。(3)在反应10Al＋6NaNO3＋4NaOH===10NaAlO2＋3N2↑＋2H2O中溶解10 ml Al转移30 ml e－，同时生成3 ml N2。若反应过程中转移5 ml e－，则生成标准状况下N2的体积为5 ml×eq \f(3 ml,30 ml)×22.4 L·ml－1＝11.2 L。
[答案] (1)②⑤ (2)B (3)11.2
(2022·辽宁选择性考试，T17节选)H2O2作为绿色氧化剂应用广泛，氢醌法制备H2O2原理及装置如下：
已知：H2O、HX等杂质易使Ni催化剂中毒。回答下列问题：
(1)A中反应的离子方程式为________________________________。
(2)装置B应为________(填序号)。
① ② ③
(3)检查装置气密性并加入药品，所有活塞处于关闭状态。开始制备时，打开活塞________，控温45 ℃。一段时间后，仅保持活塞b打开，抽出残留气体。随后关闭活塞b，打开活塞________，继续反应一段时间。关闭电源和活塞，过滤三颈烧瓶中混合物，加水萃取，分液，减压蒸馏，得产品。
(4)装置F的作用为___________________________。
(5)反应过程中，控温45 ℃的原因为_________________________。
(6)氢醌法制备H2O2总反应的化学方程式为_______________________。
[解析] 从H2O2的制备原理图可知，反应分两步进行，第一步为H2在Ni催化作用下与乙基蒽醌反应生成乙基蒽醇，第二步为O2与乙基蒽醇反应生成H2O2和乙基蒽醌。启普发生器A为制取H2的装置，产生的H2中混有HCl和H2O，需分别除去后进入C中发生第一步反应。随后氧气源释放的氧气经D干燥后进入C中发生反应生成H2O2和乙基蒽醌，F中装有浓H2SO4，与C相连，防止外界水蒸气进入C中，使催化剂Ni中毒。
[答案] (1)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(2)③①
(3)a、b c、d
(4)防止外界水蒸气进入C中使催化剂中毒
(5)适当升温加快反应速率，同时防止温度过高H2O2分解
(6)H2＋O2eq \(=========,\s\up10(Ni),\s\d10(乙基蒽醌))H2O2
把PCl3加入蒸馏水中，微热，PCl3完全水解，产物之一是亚磷酸(H3PO3)，H3PO3易溶于水，它的结构式可表示为。H3PO3与NaOH反应只生成Na2HPO3和NaH2PO3两种盐，这两种盐均呈碱性，在盛有H3PO3溶液的试管中加入AgNO3溶液，则析出黑色金属银沉淀，并在试管口有红棕色气体生成。请回答下列问题：
(1)用化学方程式表示H3PO3和AgNO3溶液的反应：____________________。
(2)Na2HPO3水溶液呈碱性的原因：_____________________________(用离子方程式表示)。
(3)根据题意，H3PO3是________(填字母)。
a．弱酸 b．二元酸 c．三元酸 d．具有还原性 e．强酸
[答案] (1)2H3PO3＋AgNO3===Ag↓＋NO↑＋2H3PO4
(2)HPOeq \\al(2－,3)＋H2OH2POeq \\al(－,3)＋OH－
(3)abd
课时分层作业(二十一) 特殊氢化物与氮、磷的含氧酸
一、选择题(每小题只有一个选项符合题目要求)
1．下列有关H2O2的说法错误的是( )
A．H2O2、Na2O2都属于离子化合物，都存在非极性共价键
B．双氧水是绿色氧化剂，可作医疗消毒剂
C．H2O2既有氧化性，又有还原性，与Cl2、KMnO4反应时表现H2O2的还原性
D．H2O2作漂白剂是利用其氧化性，漂白原理与HClO类似，与SO2不同
A [H2O2为共价化合物，A项错误。]
2．下列氢化物在空气中不可燃烧的是( )
A．H2S B．N2H4
C．NH3 D．C2H6
[答案] C
3．下列酸性比较中错误的是( )
A．H2SO4>H2SO3 B．HNO3>HNO2
C．HClO>HClO4 D．H3PO4>H3PO2
[答案] C
4．下列氢化物的热稳定性比较中，不正确的是( )
A．CH4>SiH4 B．NH3C．H2O>H2O2 D．HCl>H2S
[答案] B
二、非选择题
5．H2S是一种有臭鸡蛋气味的有害气体，完成下列有关H2S的问题。
(1)煤的气化过程中产生的有害气体H2S用Na2CO3溶液吸收，生成两种酸式盐，该反应的化学方程式为__________________________。
(2)FeCl3溶液吸收H2S得到单质硫的离子方程式为________________________。
(3)在一定条件下，用H2O2氧化H2S，随着参加反应的eq \f(nH2O2,nH2S)变化，氧化产物不同。当eq \f(nH2O2,nH2S)＝4时，氧化产物的分子式为________。
[答案] (1)H2S＋Na2CO3===NaHS＋NaHCO3
(2)2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋ (3)H2SO4
6．(1)某同学把酸性高锰酸钾溶液滴入NaNO2溶液中，观察到紫色褪去，同时生成NOeq \\al(－,3)和Mn2＋，请写出反应的离子方程式：_____________________。
(2)已知H3PO3为二元弱酸，写出H3PO3与足量NaOH反应的离子方程式为________________________________________________________________。
[答案] (1)2MnOeq \\al(－,4)＋5NOeq \\al(－,2)＋6H＋===5NOeq \\al(－,3)＋2Mn2＋＋3H2O
(2)H3PO3＋2OH－===HPOeq \\al(2－,3)＋2H2O
7．(1)H2O2被称为绿色消毒剂的原因是_______________________。
(2)向FeSO4溶液中逐滴滴加双氧水至过量，在滴加过程中可能观察到的现象为__________________________________________________________________，
离子方程式为_________________。
[答案] (1)H2O2作消毒剂的还原产物为水，对环境无污染
(2)溶液逐渐变为黄色，然后又有气体放出
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，2H2O2eq \(=====,\s\up10(Fe3＋))2H2O＋O2↑
8．NaH2PO2(次磷酸钠)易溶于水，水溶液呈中性，具有强还原性，可用于化学镀银、镍、铜等。一种以泥磷(含P4和少量CaO、Fe2O3、Al2O3、CaCl2等)为原料制备NaH2PO2·H2O的工艺流程如图所示。
已知：P4与Ca(OH)2、NaOH的反应主要有
Ⅰ.3Ca(OH)2＋2P4＋6H2O===3Ca(H2PO2)2＋2PH3↑
Ⅱ.3NaOH＋P4＋3H2O===3NaH2PO2＋PH3↑
(1)已知H3PO2是一元中强酸，NaH2PO2是________(填“正盐”或“酸式盐”)。
(2)尾气中的PH3被NaClO溶液吸收可生成NaH2PO2，离子方程式为___________________________________________________________________，
从吸收液中获得NaH2PO2·H2O的操作为________、________、过滤、洗涤和干燥。
(3)用NiCl2、NaH2PO2溶液化学镀镍，同时生成H3PO4和氯化物的化学方程式为__________________________________________________________________。
(4)“滤渣2”的主要成分为__________(填化学式)。
[答案] (1)正盐 (2)PH3＋2ClO－＋OH－===H2POeq \\al(－,2)＋2Cl－＋H2O 蒸发浓缩 冷却结晶 (3)2NiCl2＋NaH2PO2＋2H2O===2Ni↓＋H3PO4＋NaCl＋3HCl (4)CaCO3、Al(OH)3
化学式
电子式
结构式
化学键
H2O2
H—O—O—H
极性键与
非极性键