第15章-2 氮族元素

属离子配位，如：[Cu(NH3)4]2+、[(NH3)5 RuN2(NH3)5]4+。
二、氮在自然界中的分布和单质氮
N2主要存在于大气中，4×1015吨。智利硝 石NaNO3，N2，b.p.，75K；m.p.，63K。
分子轨道式：KK(σ2s)2(σ2s*)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2
无机化学家制备成功了一些双氮配合物，但完 全不同于人们为生物分子建议的结构
[Ru(NH3)5(OH2)]2+ + N2(g) = [Ru(NH3)5(N2)]2+ + H2O
第十五章氮族元素
此配合物中N2以末端配位，和N2相比，此配合物 中N≡N变化是很小的，然而N2分子配位于还原性 更强的中心金属时N-N键被显著拉长。这是金属电 子密度反馈至N2的反键π轨道引起的。虽然至今尚 未发现还原N2的新催化剂，但希望很大。如： cis-[W(N2)2(P(CH3)2(C6H5))4] == N2 + NH4+ + W(Ⅵ)
NH2OH既可作氧化剂又能作还原剂，通常后一 类反应更容易，
2NH2OH + 2AgBr === 2Ag + N2 + 2HBr + 2H2O
用肼和羟胺作还原剂的优点：一方面有强还原性， 另一方面氧化产物脱离反应系统，不给反应溶液带 来杂质。(如催化剂制备)
第十五章氮族元素
叠氮酸HN3或叠氮离子N3-，其制备方式为： N2H4 + HNO2 === 2H2O + HN3
第十五章氮族元素
液态NH3作溶剂和H2O有很多相似之处，如： 2NH3 === NH4+ + NH2- K = [NH4+][NH2-]=1.9×10-23 2H2O === H3O+ + OH- K = [H3O+][OH-]=10-14

③强氧化性：NO2具有强氧化性，如NO2＋ SO2=SO3＋NO，亦能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 (不能用此法鉴别Br2和NO2)。
N2O4的强氧化作用：我国研制的火箭中，使 用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧 化剂，燃烧放出巨大能量，将火箭送入太空。
(3)制法：
① 实 验 室 ： Cu 和 HNO3( 浓 ) 制 NO2( 只 能 用 向 上排空气法收集)
(4)X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、 Y、Z元素的原子的个数比为4∶2∶3，该盐的 化学式(分子式)是______________。
由“X原子的电子层数与它的核外 电子总数相同”可知X是H，由“Z原子的最外 层电子数是次外层电子数的三倍”可知Z是O， 再结合题意可推知Y是N。
(1)氢；氮；氧
(1)X 是 __________ 、 Y 是 __________ 、 Z 是 __________。
(2)由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的 化合物的化学式(分子式)是____________。
(3) 由 X 、 Y 、 Z 中 的 两 种 元 素 组 成 ， 且 与 X2Z 分 子 具 有 相 同 电 子 数 的 两 种 离 子 是 ____________和____________。
近代自然科学的集大成者 1.惯性定律 2.加速度的比例定律 3.作用反作用定律
1687年牛顿出版力学经典著作《自然哲学的数学原理》
《自然哲学的数学原理》研究成果：把天体万物的运动，都用运动三定律（誉为是经典物理学 的基础）和万有引力定律予以说明，建立了经典力学的基本体系。影响：为近代自然科学的发展奠
Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

NH2OH可与醛、酮形成肟，是聚酰胺纤维和尼龙的中间体
（3） 叠氮酸 HN3
无色液体或气体
12
3
∶N－N＝N∶
1 sp2 杂化 2 sp杂化 π34
H
N2H4+HNO2=HN3+2H2O
NaOH Zn
撞击
NaN3 Zn(N3)2+H2↑
N2↑ +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
熔点63K，沸点75K，1mL水仅溶0.023mL，标况下密度为1.25g/L
（2）N2分子中1个σ键和2个π键，无未成对电子，反磁性 （3） N2 不活泼，具有特殊的稳定性，常温下不与任何元
素化合，升高温度可促进反应活性
（4）与锂、钙、镁等活泼金属可生成离子型化合物 室温下仅有 6Li + N2 → 2Li3N
2024/8/19
NH2OH 白色固体
N2H4 无色液体
14
联氨 （NH2-NH2，肼）性质
无色发烟液体，熔点275K，沸点386.5K，极性溶剂，与水 互溶，可溶解多种盐，溶液导电性好
热稳定性差（N-N键能小），250 ℃分解为NH3、N2和H2 二元弱碱（碱性小于NH3）
N2H4 + H2O N2H5+ + OH- K1= 1.7×10-6 N2H5+ + H2O N2H6+ + OH- K2= 7.6×10-15 氧化还原性 酸性溶液中强氧化剂，碱性溶液中是强还原剂 配位性 如 Co(N2H4)6Cl2 、 Fe(N2H4)2Cl2
氮族元素
2024/8/19

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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。