氮族元素专题

第三讲氮族元素

知识精要

1．氮族元素包括五种元素，位于周期表的族。最外层有个电子，最高正价均为价，其中为非金属元素，具有一定的金属性和一定的非金属性，为金属元素。主要化合价为-3、+3、+5（Sb、Bi除外），气态氢化物的化学通式为，最高价氧化物的化学式为，最高价氧化物对应的水化物的化学式为或。由N→Bi非金属性逐渐减弱，金属性，熔点，升高体现了非金属熔点的变化规律，降低体现了金

属熔点的变化规律。最高价氧化物对应水化物的酸性由HN0

3、H

3

P0

4

、H

3

As0

4

到H

3

Sb0

4

态

氢化物的稳定性由NH

3、PH

3

到AsH

3

，还原性

2.纯净的氮气是一种的气体，密度比空气稍小，在水中溶解度很小。在101 kPa下，-195.8℃时为无色液体，-209.9℃时变成雪花状固体。

3.磷和砷

(1)在白磷分子中，每个磷原子以共价键跟另外的磷原子结合成结构，键角为，因此磷磷键容易断开，若将1个白磷分子的每个磷磷键打开插入一个氧原子，则一共可结合个氧原子，这样就得到磷的一种氧化物，其化学式为；每个磷原子尚有一对孤对电子，这样1个白磷分子中的磷原子一共还可以以配位键再结合个氧原子得到磷的另一种氧化物，其化学式为。(2)砷的原子序数为，其原子结构示意图为，在元素周期表中，位于第

周期和第族。最高价氧化物的化学式为。Na

3As0

4

在酸性条件下可使碘化

钾氧化成碘单质，同时生成Na

3As0

3

和水，反应的离子方程式为

4.氨气

(1)氨分子结构：氨分子的电子式为：；结构式为：；分子中含有3个N--H键，键角为107018′，分子空间构型为；是极性分子。

(2)氨气的物理性质

氨气是的气体，在标准状态下，密度是0.771 g·L-1，比空气的小。与水分子一样，氨分子之间也可以形成氢键。由于氢键的形成，氨分子之间的引力增强，使氨气很容易。由于氨气是极性分子，氨气极易溶于水，1体积水中约能溶解体积氨。

(3)氨气与水反应生成氨水，呈弱碱性：NH

3＋H

2

0 NH

3

·H

2

0 NH

4

+＋OH-

(a)氨水的密度水的密度。氨水的密度随氨水的浓度增大而

(b)计算氨水的物质的量浓度和溶质的质量分数时，溶质应为不是NH

3·H

2

0。

(c)氨与酸的反应：H

2S0

4

、氯化氢与氨反应的化学方程式是：，

氨与氯化氢相遇时，会生成浓的白烟（NH

4

C1小颗粒），可用来检验氨。挥发性的强酸与氨气

在空气中相遇都有产生白烟的现象，如HCl、HBr、HI、HN0

3均有白烟产生，而H

2

S0

4

、H

3

P0

4

则无此现象。（4）氨的还原性

NH

3中N元素为-3价，具有还原性，可与0

2

、Cl

2

、NO、CuO等氧化剂反应。

(a)氨与氧气催化氧化的化学方程式是：，此反应叫氨的催化氧化，是工业上制取硝酸的基础。

(b)氨与氯气反应，C1

2

充足时的化学方程式是：

C1

2

不足时化学方程式是：

(c)氨和NO反应：4NH

3＋6NO5N

2

＋6H

2

(d)氨与CuO反应：2NH

3＋3CuO3Cu＋N

2

＋3H

2

0 i

（5）氨的实验室制取

在实验室里，常采用加热铵盐( NH

4C1)与碱[Ca(OH)

2

]的混合物的方法来制取氨。化学方

程式是：

注：铵盐不能用NH

4N0

3

、NH

4

HC0

3

、(NH

4

)

2

C0

3

、(NH

4

)

2

S0

4

代替，碱不能用NaOH或KOH代替。

实验装置与制装置相同，收集用法，干燥用作干燥剂，用来验满。

5．硝酸

（1）硝酸的物理性质

纯硝酸为无色有刺激性气味的液体。浓硝酸一般为黄色，是因为溶有_的缘故。（2）硝酸的化学性质：

硝酸是挥发性的强酸，它除了具有酸的通性外，还具有和。在光照或受热条件下，硝酸会分解，化学方程式是：。硝酸具有强氧化性，其本质是HNO，中的+5价的N具有强的得电子能力。稀硝酸使石蕊试液变色，浓硝酸使石蕊试液（强氧化作用，即漂白作用）。用此实验

可以证明浓硝酸的氧化性比稀硝酸强。浓HN0

3被还原为N0

2

，稀HN0

3

被还原为NO（极稀HN0

3

可被还原为N

2O或NH

3

）。硝酸越浓，其氧化性越。硝酸氧化性的强弱并不是根据

硝酸的还原产物的化合价改变的大小来决定，而是由来决定。常温下等在浓硝酸中钝化，即表面生成致密的氧化薄膜阻止反应进一步进行。因此浓HN0

3

可用铝槽；车贮运，但加热能和它们发生剧烈的化学反应。

（3）王水：浓HNO

3

与浓盐酸按体积比配制，可溶解等极不活泼金属。（4）铜与硝酸的反应

19.2 g铜和2 mol·L-1稀硝酸0.5 L作用，反应中转移的电子为mol，参加反应的硝酸是mol，作为氧化剂的硝酸是mol。

课前训练

1.1下列关系不正确的是 ( )

A．非金属性：N >P>As>Sb>Bi

B．酸性：HN0

3> H

3

P0

4

> H

3

As0

4

>H

3

Sb0

4

> HBi0

3

C．稳定性：NH

3

3

3

3

3

D．稳定性：HCl> H

2S> PH

3

> SiH

4

1.2已知元素砷(As)的原子序数为3下列叙述正确的是 ( ) A．砷元素的最高化合价为+3

B．砷元素是第四周期的主族元素

C．砷原子的第3个电子层含有18电子

D．砷的氧化物的水溶液呈强碱性

2.2据报道，科学家已成功合成了少量N

4，有关N

4

的说法正确的是( )

A．N4是N

2的同素异形体 B．N

4

是N

2

的同分异构体

C．相同质量的N

4和N

2

所含原子个数比为1:2 D．N4的摩尔质量是56 g

3．第二次世界大战期间，某国侦察小分队潜入德国法西斯一座十分隐蔽且戒备森严的军火厂，上级要小分队在三天内必须炸毁它，结果他们用十多只涂有化学药剂的老鼠就完成了任