氮族元素

氮族元素氮族元素氮族元素是指元素周期表中第15族的元素，包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）和钋（Bi）。

这些元素都具有一些相似的化学性质和电子结构特征。

在自然界中，氮族元素广泛存在于岩石、土壤、空气、生物体等不同环境中，并且在地球上具有重要的地球化学循环。

首先，我们来了解一下氮。

氮是地球上气体态元素的主要成分之一，占据了近地表大气的78%左右。

它属于非金属元素，具有两个共价键，通常以N2的形式存在。

氮气是一种非常稳定和惰性的分子，这使它在常温常压下不易与其他元素或化合物反应。

因此，人们通常称氮气为惰性气体。

此外，氮还是生物体中许多重要化合物，如氨基酸、蛋白质和核酸的组成部分。

接下来是磷。

磷是一种非金属元素，其化学性质相对活泼。

它在地球上的存在主要以磷酸盐的形式，广泛分布于矿石、岩石、土壤和水体中。

磷是生命体中重要的元素之一，是细胞核酸和蛋白质的组成部分，同时也在能量代谢和骨骼形成中起着重要的作用。

然后是砷。

砷是一种半金属元素，具有金属和非金属元素的一些特性。

它在地壳中以砷化物的形式存在，砷酸盐也是一种常见的矿石。

砷具有较强的毒性，对人类和其他生物有害。

然而，它在医药和农业领域中的一些化合物也有一定的用途。

接下来是锑。

锑是一种典型的金属元素，具有良好的导电性和热导性。

它在地壳中主要以硫化锑的形式存在。

锑的化合物在冶金、制造电池和半导体器件等方面有广泛应用。

最后是钋。

钋是一种放射性元素，也是自然界中含量极稀少的元素之一、它主要以铋矿石中的放射性钋-210的形式存在。

钋的放射性衰变产物被广泛用于科学研究和医学诊断等领域。

氮族元素在自然界中的存在和它们的化学特性对地球的生态平衡和人类的生活都具有重要影响。

例如，氮是生命体中蛋白质和核酸的组成部分，它是植物生长所必需的。

磷则在植物的能量代谢和骨骼形成中扮演着重要角色。

此外，氮和磷也是水体富营养化的主要原因之一、砷和锑的毒性对环境和人类健康构成了一定的威胁，因此对于它们的环境污染和诊断治疗的研究非常重要。

氮族元素方程式总结氮族元素包括氯、溴、碘和砹。

这些元素都属于同一族，因为它们在化学性质上有一些共同的特征。

下面是几个关于氮族元素的方程式及其化学反应的总结：1.氯气与金属的反应：2Cl2(g)+2M(s)->2MCl(s)(M代表金属)氯气可以与许多金属反应，形成金属氯化物。

这是一种氧化反应，氯气在反应中被还原形成氯化物。

2.溴水与苯酚的反应：2Br2(aq) + 2C6H5OH(aq) -> 2C6H5OBr(aq) + 2HBr(aq)溴水可以与苯酚反应，生成溴代苯酚和溴化氢。

这是一种取代反应。

3.碘和红磷的反应：4I2(g)+P4(s)->4PI3(s)碘和红磷反应，生成三碘化磷。

这是一种氧化反应，碘在反应中被还原形成三碘化磷。

4.溴化银与氮化钠的反应：AgBr(s)+Na3N(s)->NaBr(s)+Ag3N(s)溴化银可以与氮化钠反应，生成溴化钠和氮化银。

这是一种置换反应，溴化银被氮化银置换。

5.碘化钠与硫酸银的反应：NaI(aq) + Ag2SO4(aq) -> AgI(s) + Na2SO4(aq)碘化钠可以与硫酸银反应，生成碘化银和硫酸钠。

这是一种双置换反应，碘离子与硫酸根离子交换。

6.砹与碘化钠的反应：I2(aq) + NaAsO2(aq) -> NaIO2(aq) + AsI3(aq)砹可以与碘化钠反应，生成碘酸钠和三碘化砹。

这是一种氧化还原反应，砹在反应中被氧化形成碘酸钠。

7.氯化钡与氯化铵的反应：BaCl2(aq) + 2NH4Cl(aq) -> BaCl2·2NH4Cl(s)氯化钡可以与氯化铵反应，生成氯化铵的复合物。

这是一种双置换反应。

这些方程式展示了氮族元素的一些常见反应和化学性质。

这些元素在生活中有着广泛的应用，包括在制药、农业和材料科学等领域。

通过研究这些反应，可以更好地理解氮族元素的性质和作用。

(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。

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应；而一氧化氮与氢气反应生成氨气，氮元素从+2价降低到-3价，发
生还原反应。
氮族元素的配位反应
01
02
03
配位键的形成
氮族元素可以与配位体形 成配位键，如氮元素与氢 离子形成配位键。
配位反应的规律
配位反应遵循电子配对原 则，即电子总数为偶数的 电子对。
配位反应的实例
硫酸铵与氢氧化钡反应生 成硫酸钡沉淀和氨气，其 中硫酸根离子中的硫与氢 离子形成配位键。
砷在历史上曾用于制造杀 虫剂、防腐剂和颜料等， 但现在已被禁止或限制使 用，因为其具有剧毒性和 致癌性。
无机化学教学15章氮族元 素ppt课件
02 氮族元素的物理性质
氮族元素的原子结构
氮族元素位于元素周期表第VA 族，包括氮（N）、磷（P）、
砷（As）、锑（Sb）和铋 （Bi）。
氮族元素的原子结构特点是价电 子数为5，最外层电子排布为 ns²np³。
总结
磷的含氧酸和含氧酸盐是无机化学中重要的化合物，它们在自然界 中广泛存在，并具有多种应用，如磷肥可用于农业生产。
砷的含氧酸和含氧酸盐
含氧酸
砷酸、亚砷酸、次砷酸等。
含氧酸盐
砷酸盐、亚砷酸盐、次砷酸盐等。
总结
砷的含氧酸和含氧酸盐在无机化学中具有一定的研究价值， 它们在自然界中广泛存在，并具有潜在的应用前景，如砷 化合物在药物和农药等领域的应用。
由于价电子数相同，氮族元素的 原子半径相近，具有相似的电子
结构和性质。
氮族元素的单质和化合物
氮族元素的单质包括氮气、磷 单质、砷单质等。
氮族元素的化合物种类繁多， 包括氧化物、氢化物、含氧酸 及其盐等。

氮族元素氮族元素氮族元素指的是元素周期表第15族元素，包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)等五个元素。

这些元素具有共同的特点和相似的性质，下面将逐一介绍它们的性质和应用。

首先是氮(N)元素，它是地壳中含量最丰富的元素之一，占据空气中78%的体积比例。

氮气是一种无色无味的气体，不可燃不支持燃烧。

它在自然界中主要以氮气(N2)的形式存在，但不能直接被生物利用，大部分生物体需要通过固氮作用将氮气转化为可利用的氨氮或硝态氮。

氮还是DNA和蛋白质等生物分子的组成元素，对维持生命活动有着重要的作用。

磷(P)元素是地壳中丰度较低的元素之一，主要以磷酸盐的形式存在于天然界中。

磷是生物体中的重要元素，是DNA、RNA和ATP等能量分子中的组成部分，对维持生物体的新陈代谢和生长发育起到重要作用。

此外，磷还是农业和工业中的重要原料，广泛应用于生产肥料、洗涤剂、防火剂等。

砷(As)元素是地壳中的稀有元素，存在于矿石、土壤和地下水等环境中。

砷是一种有毒的元素，对大多数生物有害，但也有一些微生物和植物能够耐受砷的毒性。

砷及其化合物在医学和农业上有一定的应用，比如用于治疗白血病和癫痫病等疾病，以及作为杀菌剂和杀虫剂使用。

锑(Sb)元素是一种具有金属和非金属特性的元素，它存在于矿石中，主要由锑矿石中提取得到。

锑有很高的导电性和热导性，在电子工业中得到了广泛应用，例如用于制备电子器件、半导体材料和光学仪器等。

此外，锑化合物还可以用作催化剂和防腐剂。

铋(Bi)元素是一种稀有的金属元素，地壳中含量较低。

铋的熔点非常低，是所有金属中最低的，因此被广泛应用于制备低熔点合金和制备火花塞等。

铋化合物也具有一些特殊的性质，在医学和化工领域中有一定的应用，例如用于制备妇科用药和染料等。

总的来说，氮族元素包括氮、磷、砷、锑和铋等，它们在自然界和人类社会中都具有重要的地位和广泛的应用。

这些元素既是生物体的重要组成元素，也是工业生产和科学研究中的重要原料和催化剂。

O

O N O 气态 N O

O
2. 亚硝酸及其盐 nitrous acid and nitrite
• HNO2极不稳定，只能以稀溶液存在于冷水中。
HNO2— N2O3 + H2O — H2O + NO + NO2
• HNO2的酸性比醋酸稍强: Ka = 7.1×10–4 • 亚硝酸盐比亚硝酸稳定得多，碱金属和碱土金属 的亚硝酸盐为稍带黄色的白色晶体，易溶于水。 但重金属的亚硝酸盐不太稳定。如AgNO2不到 100℃就分解了。 • 亚硝酸盐有毒，为致癌物质。
2. 亚硝酸及其盐
• 亚硝酸及其盐既具有氧化性又具有还原性，但 以氧化性为主。
AӨ(HNO2/NO) = 0.98V AӨ(NO3–/HNO2) = 0.94V
例 2NO2– + 2I– +4H+= 2NO + I2 +2H2O 2MnO4– + 5NO2– +6H+ = Mn2+ + 5NO3– +3H2O
硝酸及硝酸盐
⑵硝酸的性质
绝大多数金属可以同硝酸反应，有三种 情况:
① 发生钝化: Fe Cr Al 在冷的浓硝酸中钝化。 ② 被氧化成水合氧化物或含氧酸: Sn Sb W Mo可被浓硝酸氧化为水合 氧化物或含氧酸。 ③生成硝酸盐 其余情况下均生成硝酸盐
硝酸及硝酸盐
⑵硝酸的性质
• 硝酸的还原产物也比较复杂
• NH4+离子半径与K+、 Rb+相近，所以铵盐在晶 形、溶解性、形成复盐等方面与钾盐铷盐类似。
• NH4＋的鉴定
①气室法 用pH试纸检验加热碱性溶液所产生的气体 ② 用奈斯勒(Nessler)试剂 奈斯勒试剂为KI与 HgI2的 混合溶液加KOH的强碱性溶液，其中存在有[HgI4]2– 离子。

不稳定，通常使 （2）氧化还原性 羟胺可作氧化剂，也可作为还 用的是它的盐酸 原剂，但主要是作还原剂。 盐NH2OH·HCl。
2 NH2OH + 2 AgBr === 2 Ag + N2 + 2 HBr+ 2 H2O 2NH2OH + 4 AgBr === 4 Ag + N2O +4 HBr +H2O
1.熟悉氮元素在本族元素中的特殊性。 ２、掌握氮、磷以及它们的氢化物，含氧酸 及其盐的结构、性质、制备和用途。 ３、熟悉本族元素不同氧化态间的转化关系，
４、掌握砷、锑、铋单质及其化合物的性质递 变规律。 ５、从结构特点上分析理解本族元素的通性和特性。
本章讲解内容
第一节 通性
第二节 氮及其化合物 第三节 磷及其化合物 第四节 砷 锑 铋
NH2OH＋2Fe(OH)2＋H2O＝2Fe(OH)3＋NH3
3.氮化物 (N— )
离子型氮化物只存在于固态，水 溶液中水解为氨： 3Mg＋N2＝Mg3N2 Mg3N2＋6H2O＝3Mg(OH)2＋2NH3
间充型氮化物不服从一般化合价定律， 如TiN、Mn5N2、W2N3等，氮原子填充在 金属晶格的间隙中，化学性质稳定， 熔点高，硬度大，用于作高强度材料。 氮与非金属元素如C,Si,P等可形成共 价型氮化物，这类化合物中，氮元素 氧化数为-3，如AlN, BN, GaN, Si3N4 等，它们都是大分子物质，熔点高。
结构式:N
N
由于N2分子中存在叁键N≡N，所以N2分子具有很 大的稳定性，将它分解为原子需要吸收946 kJ•mol1的能量。N 分子是已知的双原子分子中最稳定的。 2
主要反应
加热加压催化剂
N2+3H2===========2NH3

NH 4Cl NaNO 2 NaCl 2H2O N2
杂质：NH3 ,NO ,O2 , H2O等
(NH4 )2 Cr2O7 (s) N2 (g) Cr2O3 4H2O
8NH3 3Br2(aq) N2(g) 6NH4Br 2NH3 2CuO(s) N2(g) 3H2O 3Cu
2Na 2NH3 350 C 2NaNH2 H2 2Mg 2NH3 Mg3N2 3H2
K3[Cr(CN)6 ] 3K 液氨 K6[Cr(CN)6 ] K2[M(CN)4 ] 2K 液氨 K4[M(CN)4] (M Ni, Pd, Pt)
4. 氨 参 与 的主要 化 学 反 应
a. 配 位 反 应 : NH3 是Lewis碱
F3B + :NH3 = F3B:NH3
NH3 + HCl → NH4Cl
Zn2 2NH2 Zn(NH2 )2 2NH2 Zn(NH2 )42
3. 形成氨合电子
活泼的碱金属或碱土金属液氨稀溶液呈蓝色, 浓溶液呈青铜色;溶液的导电能力强于任何电解质 溶液,类似金属,顺磁性,强还原性。
M1＋(x＋y)NH3 =M1(NH3)＋y ＋e(NH3)x－（蓝色） M2＋(2x＋y)NH3 =M2(NH3)2＋y ＋2e(NH3)x－（蓝色）
N2 具有很高的稳定性, 实验表明3000℃时 只有0.1%N2 解离.
N2 分子是已知的双原子分子中最稳定的.
15-1-2 N2的化学性质
一. 与活泼金属形成晶格能大的离子型化合物
室温下,N2 仅能与Li反应： 6Li + N2 = 2Li3N
( 有实际意义的反应温度为250℃)
ⅡA族金属都要在加热条件下才能形成氮化物:
第 15 章 氮族元素

4NH3 + 3O2
△
2N2 + 6H2O
催化剂（Pt网）作用下，氧化为NO 4NH3 + 5O2
Pt, 1073K
4NO + 6H2O （工业合成硝酸的基础）
氯和溴能在气态或溶液中将NH3氧化成N2，并进一步反应 2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl NH4Cl(s)（工业上检查Cl2管道是否漏气）
氮族元素形成-3氧化值的趋势从N到Bi减弱，Bi不能形成稳 定的-3氧化值化合物，如NH3稳定， BiH3室温下自动分解
氮族元素氧化物的酸性随原子序数的递增而递减，对于+3 价氧化物，N2O3、P2O3酸性，As2O3两性偏酸，Sb2O3两性， Bi2O3碱性
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氮族元素的分布
∶N－N＝N∶
H
N2H4+HNO2=HN3+2H2O
NaOH Zn
撞击 N2↑ +H2↑
NaN3
Zn(N3)2+H2↑
AgN3、Cu(N3) 2 、Pb(N3)2 、Hg(N3) 2作为雷管引爆剂； NaN3、KNO3、SiO2为主要成分用于汽车安全气囊，在汽车 受到撞击的一刹那，由于剧烈碰撞，NaN3分解，气袋迅速膨 胀弹出，从而保护司乘人员。
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氮氧化物是大气污染物之一，可以引起光化学烟雾，破环臭氧层。 N2O + O = N2 + O2 N2 + O2 = 2NO NO + O3 = NO2 + O2 NO2 + O = NO + O2 总反应式 O3 + O = 2O2 NO 气体还具有治疗哮喘和关节炎，抵御肿瘤，杀死感性细 菌、真菌和寄生虫的能力。Ferid Murad、Louis J. IgnH4)2SO4

（2）二元弱碱 (路易斯碱) ：联氨有两对孤电子对， 因此表现出二元弱碱性。
N2H4 ＋ H2O = N2H5+＋OH- K1 ＝ 1.0×10-6 (298 K) N2H5+ ＋ H2O = N2H62+＋OH- K2 ＝ 9.0×10-16 (298 K)
湖南城市学院材料与化学工程学院
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弱碱性
:NH3 + H2O = NH4+ + OHNH3 + HCl = NH4Cl
在任何铵盐中加入强碱并加 热，就会释放出NH3，这是 检验是否是铵盐的反应。
NH4+ + OH- = NH3↑ + H2O
石蕊试纸
铵盐的另一种 鉴定方法是
奈斯勒试剂法
Hg
NH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH- =[O NH2]I↓
Pb(粉末) + NaNO3 = PbO + NaNO2
亚硝酸盐遇到仲胺可形成亚硝酰，可引起消化系统癌症
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亚硝酸盐 的性质
亚硝酸盐除 黄色的AgNO2不溶于水外，一般 都易溶于水，亚硝酸盐有毒，是致癌物质。 重要的盐有亚硝酸钠和亚硝酸钾，主要用于 有机合成和染料工业
这就是工业制备硝酸的重要反应。
遇到强氧化剂时 表现还原性
NO2是一种强氧化剂。碳、硫、磷等 在NO2中容易起火燃烧，它和许多有 机物的蒸气混合可形成爆炸性气体。
10NO2 ＋ 2MnO4－ ＋ 2H2O = 2Mn2＋ ＋ 10NO3－ ＋ 4H＋
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3、亚硝酸盐

对比: 稀酸介质中, NO3-无此反应(不氧化I-), 说明 氧化性NO3- ＜ NO2-.
NO2- + Fe2+ + 2H+ = NO + Fe3+ + H2O HNO2还原性： 5NO2- + 2KMnO4 + 6H+ = 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O
•亚硝酸盐
制备：碱吸收法
NO2 NO NaOH 2NaNO2 H2O
挥发性非氧化性酸铵盐
NH4 Cl NH3 (g) HCl(g) (NH4 ) 2 CO 3 2 NH3 (g) CO 2 (g) H 2 O(g) NH4 HCO3 NH3 (g) CO 2 (g) H 2 O(g) 非挥发性，非氧化性酸铵盐
性质：① 绝大部分无色, 易溶于水, (AgNO2浅黄色不溶) 极毒是致癌物
② 氧化还原性 主
2 NO2 2 I - 4 H 2 NO I 2 2 H 2O NO2 Fe2 2 H NO Fe3 H 2O
5NO2 2MnO4 6H 5NO3 2Mn 2 3H2O
2NH4 Cl Ca(OH)2 CaCl 2 2H2 O 2NH3 (g)
工业：N50~500C 30MPaFe
目前研究: 等离子技术合成氨
N2+ 解离、吸附 2N(a) 表面反应 NH3 解离、吸附 + H2 等离子体 H2 2H(a) N2 微波
(NH4 ) 3 PO4 3NH3 (g) H 3 PO4 (NH4 ) 2 SO 4 NH3 (g) NH 4 HSO 4
氧化性酸铵盐

元素化学知识总结（6）—氮族元素1．氮和磷[氮族元素]包括氮(7N)、磷、(15P)、砷(33As)、锑(51Sb)、铋(83Bi)五种元素．氮族元素位于元素周期表中第V A族，其代表元素为氮和磷．[氮族元素的原子结构](1)相似性：①最外层电子数均为5个；②主要化合价：氮有－3、+1、+2、+3、+4、+5价；磷和砷有－3、+3、+5价(2)递变规律：按氮、磷、砷、锑、铋的顺序，随着核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增强，得电子能力减弱，非金属性减弱，金属性增强．在氮族元素的单质中，氮、磷具有较明显的非金属性；砷虽然是非金属，但有一些金属性；锑、铋为金属．[氮气](1)氮元素在自然界中的存在形式：既有游离态又有化合态．空气中含N2 78％(体积分数)或75％(质量分数)；化合态氮存在于多种无机物和有机物中，氮元素是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素．(2)氮气的物理性质：纯净的氮气是无色气体，密度比空气略小．氮气在水中的溶解度很小．在常压下，经降温后，氮气变成无色液体，再变成雪花状固体．(3)氮气的分子结构：氮分子(N2)的电子式为，结构式为N≡N．由于N2分子中的N≡N键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼．(4)氮气的化学性质：①N2与H2化合生成NH3N2 +3H22NH3说明该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理．②N2与O2化合生成NO：N2 + O22NO说明在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应．(5)氮气的用途：①合成氨，制硝酸；②代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化；③在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发；④保存粮食、水果等食品，以防止腐烂；⑤医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术；⑥利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能．性质的比较](1)电闪雷鸣时：N2+O22NO(2) 2NO + O2= 2NO2(3)下雨时：3NO2 + H2O＝2HNO3 + NO(4)生成的硝酸随雨水淋洒到土壤中，并与土壤中的矿物作用生成能被植物吸收的硝酸盐．[光化学烟雾]NO、NO2有毒，是大气的污染物．空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气．NO2在紫外线照射下，发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾．因此，NO2是造成光化学烟雾的主要因素．光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡．[磷](1)磷元素在自然界中的存在形式：自然界中无游离态的磷．化合态的磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中．动物的骨骼、牙齿和神经组织，植物的果实和幼芽，生物的细胞里(2)单质磷的化学性质：①与O2反应：4P+5O22P2O5②磷在C12中燃烧：2P+3C12(不足量) 2PCl32P+5Cl2(足量) 2PCl5明它们都是由磷元素形成的单质白磷红磷证——[五氧化二磷、磷酸](1)五氧化二磷的性质：五氧化二磷是白色粉末状固体，极易吸水(因此可作酸性气体的干燥剂)．P 2O 5是酸性氧化物，与水反应：P 2O 5+3H 2O 2H 3PO 4(2)磷酸的性质、用途：磷酸(H 3PO 4)是一种中等强度的三元酸，具有酸的通性．磷酸主要用于制造磷肥，也用于食品、纺织等工业．游离态和化合态 只有化合态N 2+O 22NO（易）4P+5O 22P 2O 5（难）N 2 +3H 22NH 3 2P(蒸汽) + 3H 22PH 32．铵盐 [氨](1)氨的物理性质：①氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻；②氨易液化．在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热．液态氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降；③氨气极易溶于水．在常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此，氨气可进行喷泉实验)；④氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用．若不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛．(2)氨分子的结构：NH 3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N 原子位于锥顶，三个H 原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子． (3)氨的化学性质：①跟水反应．氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水)，大部分的NH 3分子与H 2O 分子结合成NH 3·H 2O(叫一水合氨)．NH 3·H 2O 4＋和OH －： NH 3 + H 23·H 2NH 4＋+ OH －a ．氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色．氨水的浓度越大，密度反而越小(是一种特殊情况)．NH 3·H 2O 不稳定，故加热氨水时有氨气逸出：NH 4＋+ OH －NH 3↑+ H 2Ob ．氨水的组成：氨水是混合物(液氨是纯净物)，其中含有3种分子(NH 3、NH 3·H 2O 、H 2O)和3种离子(NH 4＋和OH －、极少量的H ＋)．c ．氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水．通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里．d ．有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH 3·H 2O 形式存在，但计算时仍以NH 3作溶质． ②跟氯化氢气体的反应：NH 3 + HCl ＝ NH 4C1说明 a ．当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟．这种白烟是氨水中挥发出来的NH 3与盐酸挥发出来的HCl 化合生成的NH 4C1晶体小颗粒．b ．氨气与挥发性酸(浓盐酸、浓硝酸等)相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之—．c ．氨气与不挥发性酸(如H 2SO 4、H 3PO 4等)反应时，无白烟生成． ③跟氧气反应： 4NH 3 + 5O 24NO + 6H 2O说明 这一反应叫做氨的催化氧化(或叫接触氧化)，是工业上制硝酸的反应原理之一． (4)氨气的用途：①是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；②是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料；③用作冰机中的致冷剂． [铵盐]铵盐是由铵离子(NH 4＋)和酸根阴离子组成的化合物．铵盐都是白色晶体，都易溶于水． (1)铵盐的化学性质：①受热分解．固态铵盐受热都易分解．根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同，铵盐分解时有以下三种情况：a ．组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时，则加热时酸与氨气同时挥发，冷却时又重新化合生成铵盐。

氮族元素概述王振山一、氮族元素通性周期系ⅤＡ族包括N、P、As、Sb、Bi五种元素称为氮族元素。

氮在地壳中的丰度为0.0046%，氮主要以单质存在于大气中；磷在地壳中的丰度为0.118%，磷主要以磷酸盐形式分布在地壳中；砷、锑、铋是亲硫元素，它们在自然界中主要以硫化物１、原子结构与氧化数⑵、氧化态：①、有获得3个电子成为-3氧化态而达到稀有气体结构的趋势，但要完全夺得3个电子成为-3价离子则困难，只有电负性较大的N和P在个别化合物中能成为-3价离子，如Li3N，Mg3N2，Na3P，Ca3P2等，但只能存在于干态，因N3-，P3-离子半径大，变形性强，遇水会强烈水解生成NH3和PH3。

本族元素与电负性较小的元素化合时，可形成-3氧化态的共价化合物。

②、本族元素与电负性较大元素化合时，主要形成氧化数为+3或+5的化合物，这与共价层电子相关，即前者相当于用3个np电子成键，而后者则用2个ns电子和3个np电子成键。

本族元素从上→下，+5氧化态化合物稳定性递减，而+3氧化态的稳定性递增。

２、性质变化规律N P As Sb Bi单质物态：气固固固固非金属元素准金属元素金属元素I1──────────────────>减小X──────────────────>减小EA1─────────────────>递增，负值减小N在本族中半径最小，电负性最大，价电子层数为2，故具有一些与本族其它元素不同的特性。

如形成化合物时，只有2s、2p轨道可用，故最高配位数为4；r小，故易形成重键。

共价半径(单键)/pm：N，70；O，66；F，64；(双键)/pm：N，60；O，55；F，(54)；(叁键)/pm：N，55；O，(51)；—与氧族元素及卤素比较⑴、本族元素的金属性更强，同族从上到下非金属性向金属性过渡完整。

⑵、ⅥＡ、ⅦＡ族元素均存在8-族数的负氧化态离子，本族则只有N和P两元素在固态下个别化合物中有-3氧化态离子，As，Sb，Bi不形成负离子。

● 取代反应：氨中的氢可以依次被取代，生成相应的衍生物。
2Na + 2NH3(l) = NaNH2 + H2(g) (需要金属铁等催化剂) NH3 +3Cl2 = 4HCl +NCl3（Cl2过量）
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3.铵盐
NH4+半径和K+相近，因而铵盐和钾盐在晶型、溶解度等
方面都有相似之处。 铵盐的一个重要性质是热稳定性差，固态铵盐加热极易 分解，如： NH4HCO3 = NH3(g) + CO2 + H2O (常温) 难挥发性酸铵盐受热，也会有NH3逸出，同时生成相应的 酸式盐或酸： (NH4)2SO4 NH3(g) + NH4HSO4 (加热) 氧化性酸组成的铵盐热分解过程中铵被氧化，因而受热 时往往会发生爆炸，如： NH4NO3 N2O(g) + 2H2O (NH4)2Cr2O7 N2(g) + Cr2O3 + 4H2O
反应）在 25℃ 和 1400℃ 时的 △Gq 分别为 -92.1 kJ ·mol-1 和 -91.6 kJ ·mol-1。这时总反应的△Gq 在 25 ℃和 1400 ℃
时分别为 2252 kJ ·mol-1 和 - 432.6 kJ ·mol-1。 高温(电弧
炉)中原来不能进行的反应就能进行了。 这种情况称为反 应的耦合（叠加）。
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惰性电子对效应主要体现在IIIA、IVA、VA和IIB族中
VA族中，NaBiO3为强氧化剂，可将Mn2+氧化为MnO4-：

*

2Mn2+ + 5NaBiO3 + 14H+ = 2MnO4- + 5Bi3+ +5Na+ +7H2O NaBiO3为棕黄色微溶盐，分析化学上用来定性检验有无 Mn2+的重要方法。 IVA族中，四价铅：Pb(IV)具有较强的氧化性，可将Mn2+ 氧化为MnO4-： 2Mn2+ + 5PbO2 + 4H+ = 2MnO4- + 5Pb2+ + 2H2O 总结：无机化学中常见的强氧化剂，可以将可将Mn2+氧化 为MnO4-： NaBiO3 / PbO2 / (NH4)S2O8 IIIA族中，+1价Tl稳定，+3价Tl具有较强的氧化性。 E Θ(Tl3+/Tl+) = 1.25 V。 IIB中，Hg2+具有一定的氧化性。

的电子云密度, 电子云密度越小，酸性越强。
1 氨
制 备
2NH
4
结构（略）
Cl Ca(OH)
Fe,Ru
2
CaCl
2
2H
2
O 2NH
3
(g)
2N2+3H2 == 2NH3
Haber F. 获1916年诺贝尔奖
性质
极易溶于水
液氨溶剂 碱金属液氨溶液 重要配位体
Ag

2NH3 = NH4+ + NH2——氨合电子生成
次磷酸
P4+Ba(OH) 2+H2O
△
H3PO3
亚磷酸 P4O6+6H2O(冷)=4H3PO3
△
PH3↑+Ba(H2PO2) 2 ↓H SO H3PO2+BaSO4 ↓
2 4

2 联氨(肼）、羟胺、氢叠氮酸
NH2OH
OH－
无色固体
－NH2
N2H4 无色液体
水溶液为碱性
NH3 + H2 O
>
N2H4 + H2 O
> NH2OH
+ H2 O
K≈10－9
K ≈10－5
K≈10－6
NH4++OH－
N2H5++OH－ +H2O
K≈10
－16
NH3OH++OH－
N2H62++OH－
二.氮气的性质

常温下不活泼,用做保护气.
为什么氮的金属性比磷和 硫都强,但常温下不如它 们活泼? N2分子中叁键键能 大,不易破坏
高温下可发生很多反应 N2+3H2=2NH3

（1）强还原性
P4(s) + 5O2(g) = P4O10(s) △rH = -298.3kJ·mol-1
部分能量以光能形式转化，40℃，P4自燃 P4(s )+ 6Cl2 →4 PCl3 或（PCl5） P4(s) + 3S = P4S3 工业制火柴
3P + 5HNO3+2H2O = 3H3PO4 + 5NO↑
一、主要氢化物比较：教材P81表3-5
氢化物 NH3 PH3 AsH3 SbH3
分子结构 sp3
纯p轨道
m.p.和b.p.
><
<
△f G / kJ·mol-1
-16.48 18.24 68.9
Lewis碱性 强
BiH3
弱
§3-3 氮族元素氢化物
一、主要氢化物比较：教材P81表3-5
氨 膦胂
氢化物 NH3 PH3 AsH3 SbH3 BiH3 键角(ºC) 107 93 91.8 91.3
P(III)、 As (III)、 Sb (III)、 Bi (III) 稳定性增大
P(V)、 As (V)、 Sb (V)、 Bi (V)
稳定性增大
第四、第六周期高价态不稳定、强氧化性
(次周期性、6s2惰性电子对效应,) p102
-2
-2 +1 +1
N2H4 P2H4 N2O H3PO2 Li3N、Mg3N2、 Na3P遇水强烈水解成NH3、PH3
NH H O(2.20) 32 AsH (1.62) 3 SbH (1.53) 3 PH (0.089) 3
NH 24
(2.31)
NH OH 2
(3.04)

氮族元素及其化合物1．氮和磷[氮族元素]包括氮(7N)、磷、(15P)、砷(33As)、锑(51Sb)、铋(83Bi)五种元素．氮族元素位于元素周期表中第VA族，其代表元素为氮和磷．[氮族元素的原子结构](1)相似性：①最外层电子数均为5个；②主要化合价：氮有－3、+1、+2、+3、+4、+5价；磷和砷有－3、+3、+5价；锑、铋有+3、+5价．(2)递变规律：按氮、磷、砷、锑、铋的顺序，随着核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增强，得电子能力减弱，非金属性减弱，金属性增强．在氮族元素的单质中，氮、磷具有较明显的非金属性；砷虽然是非金属，但有一些金属性；锑、铋为金属．[氮族元素单质的物理性质]N2P As Sb Bi颜色无色白磷：白色或黄色红磷：红棕色灰砷：灰色银白色银白色或微显红色状态气体固体固体固体固体密度逐渐增大熔点、沸点先按N2、P、As的顺序逐渐升高，而后按Sb、Bi的顺序逐渐降低[氮气](1)氮元素在自然界中的存在形式：既有游离态又有化合态．空气中含N278％(体积分数)或75％(质量分数)；化合态氮存在于多种无机物和有机物中，氮元素是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素．(2)氮气的物理性质：纯净的氮气是无色气体，密度比空气略小．氮气在水中的溶解度很小．在常压下，经降温后，氮气变成无色液体，再变成雪花状固体．(3)氮气的分子结构：氮分子(N2)的电子式为，结构式为N≡N．由于N2分子中的N≡N键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼．(4)氮气的化学性质：①N2与H2化合生成NH3N2 +3H22NH3说明该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理．②N2与O2化合生成NO：N2 + O22NO说明在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应．(5)氮气的用途：①合成氨，制硝酸；②代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化；⑧在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发；④保存粮食、水果等食品，以防止腐烂；⑤医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术；⑥利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能．[NO、NO2性质的比较]氮的氧化物一氧化氮(NO) 二氧化氮(NO2)物理性质为无色、不溶于水、有毒的气体为红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水化学性质①极易被空气中的O2氧化：2NO + O2= 2NO2②NO中的氮为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性与H2O反应：3NO2 + H2O＝2HNO3 + NO(工业制HNO 3原理．在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)[自然界中硝酸盐的形成过程](1)电闪雷鸣时：N2+O22NO (2) 2NO + O2= 2NO2(3)下雨时：3NO2 + H2O＝2HNO3 + NO(4)生成的硝酸随雨水淋洒到土壤中，并与土壤中的矿物作用生成能被植物吸收的硝酸盐．[光化学烟雾]NO、NO2有毒，是大气的污染物．空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气．NO2在紫外线照射下，发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾．因此，NO2是造成光化学烟雾的主要因素．光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡．[磷](1)磷元素在自然界中的存在形式：自然界中无游离态的磷．化合态的磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中．动物的骨骼、牙齿和神经组织，植物的果实和幼芽，生物的细胞里都含有磷．(2)单质磷的化学性质：①与O2反应：4P+5O22P2O5②磷在C12中燃烧：2P+3C12(不足量) 2PCl32P+5Cl2(足量) 2PCl5[磷的同素异形体——白磷与红磷]磷的同素异形体白磷红磷说明物理性质颜色、状态无色蜡状固体红棕色粉末①白磷与红磷的结构不同是物理性质存在差别的原因②由两者物理性质的不同，证明了白磷与红磷是不同的单质密度(g·cm－3)1.822.34溶解性不溶于水，溶于CS2不溶于水，也不溶于CS2毒性剧毒无毒着火点40℃(白磷受到轻微的摩擦就会燃烧；常温时，白磷可被氧化而发光)240℃化学性质白磷、红磷在空气中燃烧，都生成白色的P2O5白磷与红磷燃烧都生成P2O5，证明它们都是由磷元素形成的单质相互转化白磷红磷证明白磷与红磷所含元素相同——互为同素异形体保存方法密封保存，少量白磷保存在水中密封保存，防止吸湿切削白磷应在水中进行用途制造高纯度磷酸；制造燃烧弹、烟幕弹制造高纯度磷酸；制农药、安全火柴[五氧化二磷、磷酸](1)五氧化二磷的性质：五氧化二磷是白色粉末状固体，极易吸水(因此可作酸性气体的干燥剂)．P2O5是酸性氧化物，与水反应：P2O5+3H2O2H3PO4(2)磷酸的性质、用途：磷酸(H3PO4)是一种中等强度的三元酸，具有酸的通性．磷酸主要用于制造磷肥，也用于食品、纺织等工业．[氮、磷元素及其单质、化合物性质的比较]元素氮(N)磷(P)自然界中存在的形式游离态和化合态只有化合态单质与O2化合的情况N2+O22NO（易）4P+5O22P2O5（难）单质与H2化合的情况N2 +3H22NH32P(蒸汽) + 3H22PH3单质的化学活泼性及原因单质活泼性：N2＜P原因：N2分子中N≡N键很牢固，故N2性质稳定、不活泼氢化物的稳定性NH3＞PH3最高价氧化物对应水化物的酸性HNO3＞H3PO4非金属性N＞P2．铵盐[氨](1)氨的物理性质：①氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻；②氨易液化．在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热．液态氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降；③氨气极易溶于水．在常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此，氨气可进行喷泉实验)；④氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用．若不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛．(2)氨分子的结构：NH3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子．(3)氨的化学性质：①跟水反应．氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水)，大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3·H2O(叫一水合氨)．NH3·H2O为弱电解质，只能部分电离成NH4＋和OH－：NH3 + H2O NH3·H2O NH4＋+ OH－a．氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色．氨水的浓度越大，密度反而越小(是一种特殊情况)．NH3·H2O不稳定，故加热氨水时有氨气逸出：NH4＋+ OH－NH3↑+ H2Ob．氨水的组成：氨水是混合物(液氨是纯净物)，其中含有3种分子(NH3、NH3·H2O、H2O)和3种离子(NH4＋和OH－、极少量的H＋)．c．氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水．通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里．d．有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH3·H2O形式存在，但计算时仍以NH3作溶质．②跟氯化氢气体的反应：NH3 + HCl ＝NH4C1说明a．当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟．这种白烟是氨水中挥发出来的NH3与盐酸挥发出来的HCl化合生成的NH4C1晶体小颗粒．b．氨气与挥发性酸(浓盐酸、浓硝酸等)相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之—．c．氨气与不挥发性酸(如H2SO4、H3PO4等)反应时，无白烟生成．③跟氧气反应：4NH3 + 5O24NO + 6H2O说明 这一反应叫做氨的催化氧化(或叫接触氧化)，是工业上制硝酸的反应原理之一． (4)氨气的用途：①是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；②是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料；③用作冰机中的致冷剂． [铵盐]铵盐是由铵离子(NH 4＋)和酸根阴离子组成的化合物．铵盐都是白色晶体，都易溶于水． (1)铵盐的化学性质：①受热分解．固态铵盐受热都易分解．根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同，铵盐分解时有以下三种情况：a ．组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时，则加热时酸与氨气同时挥发，冷却时又重新化合生成铵盐。