无机化学课件氮族元素

(iii) 王水的氧化性：浓HNO3：浓HCl为3：1 叫做 王水，它的氧化性比硝酸更强，可溶解金、铂等不活 泼金属（实际上是多种氧化剂+配位剂Clˉ在起作用）
D.硝化反应—— 与有机化合物发生反应，生成 硝基化合物(RNO2).
硝酸盐NO3ˉ: (i) 结构: 正三角形，sp2杂化，有个大π36键
盐溶液显酸性（水解） 与碱溶液的反应：
NH4+ + OH- == NH3 + H2O
(iii) NH4+ 的鉴别： A. 若NH4+量多，可用加强碱加热，用湿润的蓝 色石蕊试纸（变兰）检验气体；
B. 若NH4+量少，加Nessler试剂(K2[HgI4]的KOH 溶液)检验（通常为红棕色）
NH4+ + [HgI4]2- + OH-
白磷、红磷的物理性质
白磷
红磷
色、态
白色蜡状
红棕色粉末
溶解性 毒性
着火点
不溶于水，溶于CS2 剧毒
40℃ , 易自燃
不溶于水和CS2 无毒 240℃
保存 用途 分子结构
相互转化
密封，保存于冷水中
密封，防止吸湿
制高纯度磷酸
制安全火柴、火药
P4 正四面体 键角60°
结构复杂
白磷
隔绝空气加热到260℃ 红磷
氨气的化学性质：
可发生三类反应：
A. 加合反应：NH3作为一种典型的Lewis碱，可与许多 金属离子(如Ag+、Cu2+、Co3+、Ni2+)形成配合物；与某些盐 晶体加合(如8NH3+CaCl2 → CaCl2·8NH3 )
B. 取代反应：NH3中的氢可被活泼的金属取代生成氨 基化合物(－NH2)和氢气。
Hg
[O
NH2]I
Hg
联氨(肼）、羟胺
OH－
NH2OH 无色固体
－NH2
N2H4 无色液体
奇数电子分子与NO、NO2：
(i)奇数电子分子—— 分子中各原子的价电子总数 为奇数的分子，即含有未成对电子，是顺磁性分子。
NO： (σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2px)2 (π2py)2 (π2pz)2 (π*2py)1 顺磁性
色不亚溶硝) 酸盐绝大部分无色，易溶于水，(AgNO2浅黄
金属活泼性差，对应亚硝酸盐稳定性差。
HNO3：
(1)、 制备—— 硝酸HNO3极不稳定，仅存在于冷 而稀的溶液中。
(2)、 结构—— sp2杂化，有个大π34键。
(3)、 性质： A.不稳定——硝酸HNO3溶液中带有黄色或红棕色 是由于见光或受热分解生成的NO2溶解而造成的。
(ii) 固体铵盐受热易分解——不稳定性
分解产物与组成铵盐的酸的性质有关：
1、分为挥发性酸HCl(NH3+HCl) 2、不易挥发性酸H2SO4、H3PO4(氨+酸或酸式盐) 3、氧化性酸HNO3（氮气或一氧化二氮）
NH4Cl == NH3 + HCl
NH4HCO3 == NH3 + H2O + CO2 NH4NO3 △ N2O + 2H2O 或4NH4NO3 △ 3N2 + NO2 + 8H2O
4NO2 ＋ H2S →4NO ＋ SO3 ＋ H2O 10NO2＋2MnO4－＋2H2O → 2Mn2＋＋10NO3－＋4H＋
2NO＋3I2＋4H2O → 2NO3－＋ 8H＋＋6I－
2NO2 + 2NaOH
NaNO2 + NaNO3 +H2O
光化学烟雾 氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是对人体 有害的气体。氮氧化物和碳氢化合物在大气环境中受强烈的太 阳紫外线照射后产生一种新的二次污染物——光化学烟雾，在 这种复杂的光化学反应过程中，主要生成光化学氧化剂(主要 是O3)及其他多种复杂的化合物，统称光化学烟雾。
第十四章 p区元素（二）
一. 氮族元素 二. 氧族元素
§13．1 氮族元素-----P516-547
氮族元素包括：
氮N、 磷P、 砷As、 锑Sb、 铋Bi
氮族元素的价层电子构型： 本节要求：
ns2np3
1. 熟悉氮族元素的性质规律 2. 熟悉N、P单质及主要化合物(NH3与铵盐、硝酸与 硝酸盐、磷酸和磷酸盐 )的结构特点和性质 3. 熟悉等电子体、奇数电子分子及其规律。
性质稳定，所以常温下不与任何元素化合，可作保护
气。但在高温下，N2是活泼的非金属：
1、氮气与氢气反应
Haber F. 获1916年诺贝尔奖
高温、高压
N2 + 3H2
2 NH3 催化剂
2、氮气与氧气反应 N 2 O2 放电 2NO
2NO + O2 == 2NO2
无色
红棕色
3NO2 +H2O == 2HNO3 +NO
C. 氧化还原反应：NH3的N为－3价，可被强氧化剂 (如O2)氧化。
溶于水、与水的反应 喷泉实验
NH3＋H2O (大部分) NH3·H2O (小部分) NH4＋＋OH－
与酸的反应 NH3＋HCl
NH4Cl (白烟)
与氧化剂反应
4NH3＋5O2
催化剂 4NO＋6H2O
(氨氧化法制硝酸)
2NH3＋3Cl2
HNO2、NO2-：
(i) NO + NO2在冷水中可生成亚硝酸，HNO2极不 稳定，仅存在于冷而稀的溶液中。
(ii) NO2ˉ则比较稳定，但却是致癌物质，通常在 腐烂的菜叶中含有。
亚硝酸盐遇到仲胺可形成 亚硝酰，可引起消化系统癌症
(iii) HNO2、NO2ˉ的结构如下(V形，sp2杂化，有
个大π33、π34键)。在酸性条件下是常用的氧化剂：
N2＋6HCl (NH3不足)
2NH3＋3CuO
3Cu＋N2＋3H2O
氨气用途 制纤维、塑料、染料
氨 制铵盐、
制纯碱
制尿素
制硝酸
制医用稀氨水、 用做致冷剂
氮的固定
豆 科 植 物 的 根 瘤 菌
氮 、 氧 直 接 化 合
将空气中游离的氮转变为化合态氮的 方法，统称氮的固定
铵盐NH4+ ：
(i) 与碱金属的钾盐性质相似(K+、NH4+半径相近) —— 如溶解性
如N2-CO-CNˉ-NO+; CH4-NH3; H2SO4-H3PO4等
2. 氮的主要化合物：
NH3
(i)制备 —— 实验室用铵盐与强碱共热；工业上用 N2+H2合成得到。
(ii)结构 —— 三角锥形，sp3不等性杂化形成三个σ键、 一对孤对电子。
(iii) 性质
氨气的物理性质：
无色、有剌激性气味的气体 比空气轻 极易溶于水(极性+氢键) 易液化(分子间作用力大)
最高价氧物 对应水化物
酸性
氮
磷
砷
锑
铋
N
P
As
Sb
Bi
ns2np3
VA族,第二周期-----第六周期
+1—+5 -3
逐渐增大
+3、+5 -3
+3、-3 +5
+3、+5
+3、+5
递变性：非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强
NH3
PH3 AsH3
SbH3 BiH3
逐渐减弱
HNO3
H3PO4 H3AsO4
逐渐减弱
白磷（水） 红磷NP源自AsSbBi
一. 氮族元素的概述：
1、氮主要以单质形态存在空气中。除土壤中含有一些铵 盐、硝酸盐外，氮以无机化合物形式存在于自然界是很少的。 氮普遍存在于有机体中，它是组成动植物蛋白质的重要元素。
2、磷在自然界中总是以磷酸盐的形式出现的，例： Ca3(PO4)2——磷酸钙，Ca5F(PO4)3——磷灰石。磷是生物体 不可缺少的元素之一。在植物体中磷主要含于种子的蛋白质中， 在动物体中，则含于脑、血液和神经组织的蛋白质中，骨骼中 也含有磷。磷有多种同素异形体，最常见的是白磷和红磷。
(ii) 性质：
A. 一般都是离子化合物，易溶于水; B. 常温下，水溶液或固体都比较稳定；但加热也 容易分解，而且分解产物各异但有规律；K-Ca-Na、 Mg-Al-Zn-Fe-Sn-Pb-Cu、Hg-Ag-Pt-Au:
C. 在常温下，固体硝酸盐和水溶液 无氧化性； 但加热或酸性条件时表现出氧化性。
2P + 3Cl2 (不足) ＝ 2PCl3 （液体）
氮气及其化合物之间的转化关系：
Mg3N2
NH3
NH3·H2O
铵盐
空气 N2 NO
NO2 HNO3
硝酸盐
三. 磷单质及其主要化合物： 1. 磷单质 —— 有三种同素异形体：白磷、红磷和
黑磷，结构与性质各不相同，它们的结构分别为
白磷的分子结构：
P4 （正四面体，键角为60°）
60°
109°28′
红、黑磷的分子结构分别为：
1. 由非金属(N、P、As)向金属(Sb、Bi )过渡
2. 氧化值一般为+3、+5，且从上到下+5价化合 物稳定性降低，而+3价化合物的稳定性增强(惰性电子
对效应) 。 3. 形成的化合物主要是共价化合物。
二. 氮单质及其主要化合物：
1. N2、等电子体
(i)制备 —— 实验室用NH4NO2(或NaNO2+NH4Cl)
加热 ；工业上用液化空气分馏得到。
自然界里氮主要以游离态存在于大气中，
其体积分数为78%，质量分数为_7_5_%___
（ii）氮气的物理性质、化学性质
无色气体，比空气稍轻，难溶于水，难液化