课件无机化学16 氮磷砷

2、磷的化学性质 （1）与氧气的反应 （2）与氯气的反应
点燃
2P + 3Cl2 === 2PCl3
2P + 5Cl2 === 2PCl5 (或 PCl3 + 3Cl2 === PCl5 ）
点燃
2、磷的化学性质 （1）与氧气的反应 （2）与氯气的反应 （3）白磷红磷的转化 白磷
隔绝空气加热到260℃ 加热到416℃ 升华后，冷凝
[参考答案]：6、R2O5 HRO3或H3RO4 RH3
第一节
一、氮气：
氮和磷
1、N2分子结构： N≡N 叁键，键很稳定。通常情况下，氮 气的化学性质不活泼，很难与其他物质 发生化学反应。
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第一节
一、氮气：
氮和磷
1、氮气的分子结构：
2、氮气的物理性质：
3、氮气的化学性质：
N≡N 键能大 ，打开键不容易，所以 反应条件难。
[参考答案]：
1、MgO质量大 2、B C D ，其中方法D最佳 3、 4、
5、
二、磷
白磷 红磷
同素异形体
白磷的分子结构
1、磷的物理性质
二、磷
1、磷的物理性质
2、磷的化学性质
（1）与氧气的反应 4P + 5O2 === 2P2O5 白磷燃烧时可表示为 P 4+ 5O2 === 2P2O5
点燃
点燃
小结：①非金属性较氧族、卤族元素弱；
质困难。
②与H2化合的条件较氧族、卤族单
③氢化物的稳定性较氧族、卤族元 素形成的氢化物差。 ④最高价含氧酸的酸性较氧族，卤 族元素的形成的酸的酸性弱。
氮族元素的存在及单质物理性质：
存在：
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。

(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。

（1） 该元素的名称是 （ ）；在 周期表里的位置是 （ ）。
（2） 该元素的最高价氧化物对应的 水化物的酸性强弱与同周期元素最高价含 氧酸的比较为（ ）。
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6
3、已知元素砷的原子序数为 33、下列叙述正确的是（ ）：
A： 砷元素的最高价为
B：砷元素是第四周期的主族 元素
C：砷原子的第三个电子层 含有个电子；
汇报人：XXX 汇报日期：20XX年10月10日
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第八章 氮族元素
第一节 氮和磷
一、氮族元素的原子结构
包括：氮、磷、砷、锑、铋
2020年10月2日
1
原子结构示意图：
○ N： +7 2 5
○ P： +15 2 8 5
ห้องสมุดไป่ตู้
○ As：+33 2 8 185
○ Sb：+51 2 8 18 18 5
○ Ｂｉ：+83 2 8 18 32 18 5
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（3）氮气与活泼金属反应： 点燃
N2 + 3Mg===Mg3N2
2020年10月2日
11
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e、最高价氧化物的水化物：酸性由强到弱
2020年10月2日

2020/3/9
二、亚硝酸及其盐
1、亚硝酸
(1) 制备
A、酸化亚硝酸盐：
NaNO2 + H2SO4(冷) → NaHSO4 + HNO2
B、NO2 、NO混溶于冷水：
NO2 + NO + H2O(冷) → 2HNO2
(2) 分子结构：
π
N：不等性sp2杂化后：

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酸有顺式、反式(更稳定)两种结构。
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b、形成一个共价单建和一个共价双键： -N=，N取sp2杂化。
如氯化亚硝酰：Cl-N=O。
c、形成共价三键: N取sp 杂化。如N2。 d、形成不定域π键。如HNO3中的不定 域π键。
e、形成配位键。在三个共价单键、共价 三键的基础上可形成配位键。
氮的元素电势图。见书517页。
大多氧化态显氧化性。中间氧化态除N2 外皆不稳定要歧化。
NH3 + ClO- → OH- + NH2Cl （快） NH3+NH2Cl+OH- → N2H4 + Cl- + H2O （慢） 副反应：
2NH2Cl + N2H4 → N2 + 2NH4+ + 2Cl-
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b、较新的方法： 过程：NH3→异肼N2H4。反应见书523。 B、分子结构： 氨基(-NH2)取代了氨分子中的一个H原子。 键参数： d(N-H)=104pm，d(N-N)=147pm， ∠HNH=108°。氮原子上各有一对孤电子对。
2NO + O2 → 2NO2 2NO2 + H2O → 2HNO3 + NO
b、实验室：酸化硝酸盐。 如：NaNO3 + H2SO4(浓) → HNO3 + NaHSO4

电子层
K
2
L K
8 2
第 VA
13 Al 铝 31 Ga 镓 49 In 铟 81 Tl 铊
M L K N M L K O N M L K P O N M L K
8 8 2 8 18 8 2 8 18 18 8 2 8 18 32 18 8 2
族
本章要求
1、掌握氮和磷的单质及其氢化物、卤化 物、氧化物含氧酸及其盐的结构、性质、制 备和应用。 3、了解砷的重要化合物的性质和应用。
Cu 4HNO3 (浓) Cu(NO3 ) 2 2NO2 2H 2O
3Cu 8HNO3 (稀) 3Cu(NO3 )2 2NO 4H 2O
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
活泼金属 4Zn 10HNO3 (较稀) 4Zn(NO3 )2 N2O 5H 2O （HNO3浓度约2mol.L-1）
非金属
VA
7 N 氮 15 P 磷 33 As 砷 51 Sb 锑 83 Bi 铋
VIA 8 O 氧 16 S 硫 34 Se 硒 52 Te 碲 84 Po 钋
VIIA 9 F 氟 17 Cl 氯 35 Br 溴 53 I 碘 85 At 砹
0 2 He 氦 10 Ne 氖 18 Ar 氩 36 Kr 氪 54 Xe 氙 86 Rn 氡
4Zn 10HNO3 (很稀) 4 Zn(NO3 )2 NH4 NO3 3H 2O
（HNO3浓度< 2mol.L-1）
性质二：热不稳定性 4HNO3 = 4NO2+O2+2H2O
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
（2）硝酸盐 性质一：氧化性 水溶液在酸性条件下才有氧化性，固体常温 稳定在高温时有氧化性。 性质二：热稳定性差

❖N2特别稳定性可作为惰性气体，用于避免 氧化的保护性气氛。
❖N2的液化温度低，液氮用作冷冻剂。
16-2-1 氮
2. 你能否根据N2分子的结构，理解和设计生物 模拟固氮的原理和途径？
大气中的分子态氮被还原成氨，这一过程 叫做固氮作用。没有固氮作用，大气中的分 子态氮就不能被植物吸收利用。
地球上固氮作用的途径有三种：生物固氮、 工业固氮（用高温、高压和化学催化的方法， 将氮转化成氨）和高能固氮（如闪电等高空瞬 间放电所产生的高能，可以使空气中的氮与水 中的氢结合，形成氨和硝酸，氨和硝酸则由雨 水带到地面）。
16-1 元素的基本性质
问题： 1．根据氮、磷、砷元素的价层电子结构，分
析：氮、磷、砷元素在形成化合物时有何基 本特征和常见氧化态？ 2．总结N原子在形成化合物时成键特征和价键 结构。
16-1 元素的基本性质
1．根据氮、磷、砷元素的价层电子结构，分析： 氮、磷、砷元素在形成化合物时有何基本特 征和常见氧化态？
sp2
22
1
角形 N=O
Cl
22
0
直线 [O=N=O]+
sp
12
1
直线
N2、CN-
16-2 氮和氮的化合物
16-2-1 氮
问题： 1．从N2结构说明为什么N2特别稳定？N2特别稳
定是否说明N元素的化学性质特别不活泼？ 2．你能否根据N2分子的结构，理解和设计生物
固氮的原理和途径？
16-2-1 氮
③ NO可作配体形成亚硝酰配合物。
FeSO4+NO===[Fe(NO)]SO4 [Fe(CN)5NO]2-与S2-显紫红色，用于鉴定 S2-离子。
NO ： 汽车尾气中的 NO 会造成大气的公害。大

21
工业固氮:
固 氮
高能固氮:
生物固氮:
工厂
N2
NH3
N2 闪电等 NH3
固氮微生物
N2
NH3
22
大豆根瘤
豌豆根瘤
实例：根瘤菌
23
设想：将固氮基因转移到非豆科作物 细胞内，使其自行固氮 意义：①减少施氮肥费用，降低粮食 生产成本； ②减少氮肥生产，有利于 节省能源； ③避免氮肥施用过量造成 水体富营养化,有利于环境的保护。
Na(NH3)x+
e(NH3)y-
26
2、氨 (NH3)的结构
N：sp3杂化，三角锥形
..
N
107.3o
H
H
H
27
3、氨的制备方法
1）实验室（铵盐与碱共热）：
24 N C C l H a 2 ( C O 2 a H 22 C O H ) 2 l3 N (g
•
Δபைடு நூலகம்
• (NH 4)2SO4 + 2NaOH = 2 NH 3 +Na2SO4 + 2H 2O
2）工业：
N 2 32 H 4 ~ 5 5 0 0 C 3 0 0 F M e 2PN 3 a H
28
4、性质
① 弱碱性（Kb×10-5）
NH3 H2O NH3 H2O
② 强还原性
NH
4
_
OH
4N 33 H 2 O (纯 ) 22 N 62 H O 4N 35 H 2 O (空 ) 气 P t 4N O 62 H O
单键 重键
NH3 PH3 N2H4 NCl3 PCl5 SbCl5
NN NN=N-H O=P(OH)3
N原子可以进行sp3、sp2 、sp等多种杂化，因而表现 为最多的氧化态，半径大的其他元素主要以sp3杂化.

由此反应可 知NO2是一 种混合酸酐
质 总反应是：
3NO2＋H2O＝2HNO3＋NO
这就是工业制备硝酸的重要反应。
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。
三、亚硝酸及其盐
结构：
N：sp2杂化后
π

制备：NaNO2 H2SO 4 冷 NaHSO 4 HNO2
N2: [KK(2s)2 (*2s)2 ( 2P)4 ( 2P)2]
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•mol-1的 能量。N2分子是已知的双原子分子中最稳定的。
主要反应
加热加压催化剂
N2+3H2===========2NH3
NO NO2 H2O 冷冻2HNO2
性质：（1）不稳定
2HNO 2 = H2O N2O3 = H2O NO NO 2
（2）弱酸
(蓝色)
HNO2 = H NO2 _
Ka 7.210_ 4
NO+NO2
亚硝酸 (HNO2)
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。
N原子采取sp 杂化，形成一个σ键，一个 π键和一个三电子π键。N的氧化数为+2。 NO共有11个价电子，全部成对是不可能 的，因此NO是一个奇电子分子，是顺磁 性的。
NO是中性氧化物，无色气体，微溶于水，空气中极易与氧
气反应生成棕色的NO2，溶液中容易与金属离子生成配合 物低温下NO容易形成梯形结构的二聚体N2O2 ，如:
(NH4 )2 Cr2O7 N 2 (g) Cr2O3 (s) 4H2O

除亚硝酸为氧化剂外，其他均为还原剂。
第十六章
氮 磷 砷
§16.1 元素的基本性质
A v
பைடு நூலகம்
电对
电极电势
氧 化 数 为 -3 的 氮 族 化 合 物
P 0.063 PH3 As 0.60 AsH3 Sb Bi 0.51 SbH 3 0.3 BiH3
除NH3, NH4+外，其他均为强还原剂。
第十六章
氮 磷 砷
§16.1 元素的基本性质

氮族元素的价电子构型为ns2np3。与氧族、卤素
比较，要获得三个电子而形成-Ⅲ价的离子是较难， 只有电负性较大的N、P能形成极少数-Ⅲ价的离子型 化合物，如Li3N、Mg3N2、Na3P、Ca3P2等。由于N3-、 P3-离子半径大容易变型，遇水强烈水解生成NH3和
第十六章
氮 磷 砷
§16.1 元素的基本性质
A v
电对
电极电势
HNO2 HNO2
0.99 1.29
NO N 2O
H3PO4 0.276 H3PO3 H3AsO4 0.56 H3AsO3

Sb 2O5 0.58 SbO
Bi 2O5 1.6
BiO
氧 化 数 为 +3 的 氮 族 化 合 物
3. N的最大配位数为4，而P、As可达到5或6。
4. N有形成氢键的倾向，但氢键强度要比O
和F的弱。
第十六章
氮 磷 砷
§16.2 氮和氮的化合物
16-2-1 氮的单质
结构
N2分子轨道式
* 2 [KK(σ2s )2 (σ2s ) (π2py )2 (π2pz )2 (σ2px )2 ]