无机化学 第十五章 氮族元素
第15章 氮族元素 大学一年级 无机化学 课件
2. 氮的氧化物
• 一氧化氮(NO) 性质： 无色气体，水中溶解度较小。
2NOO2 2NO2 2NOCl2 2NOC氯 l( 化亚硝)酰 Fe2 NO[Fe(NO2)]
制备：
4N 3 (g H 5)2 ( O g 铂8 丝 ) 0 C 网 04 NO 62 ( O H g)
3 C 8H u 3 ( 稀 )N 3O C 3 )2 u 2 (N N 42 O O H O
5H3N 3O P 3H 3P4 O 5NO(g) 2H3 N S O H 2S4 O 2NO 103 H 32 N I 6 O H 3 1I0 O 2 N 2 O H O
大部分金属可溶于硝酸，硝酸被还原的 程度与金属的活泼性和硝酸的浓度有关。
Cu 4HNO3 (浓)
Cu(NO3 )2 2NO2 2H2O
M3g N26H 2O 2N3H 3Mg(2OH) M3g P26H 2O 2P3H 3Mg(2OH)
P4 3KOH 3H 2O
PH 3 2KH2PO 2
次磷酸钾
性质：无色气体，似大蒜臭味，剧毒
强还原性：P3 H 2O 2 H 3P4 O
2. 磷的氧化物
O2(足)
P 4 O 2( 不 足 ) P 4O 6 O 2 P 4O 10
聚磷酸(n个磷酸脱n-1个H2O)
n=3 三(聚)磷酸
O
O
n=2 焦磷酸
O
HO P O HHO P O HHO P OH
OH
OH
OH
O
O
O
HO P O P O P OH 2H2O
OH
OH
OH
•(聚)偏磷酸
(聚)偏磷酸 (n个H3PO4脱n个H2O) 偏磷酸：HPO3(n=1)，四(聚)偏磷酸：(HPO3)4
无机化学教学15章氮族元素PPT课件
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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。
高中化学知识点—氮族元素
高中化学知识点规律大全——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；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；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HNO3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+O 22NO(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+5O 22P2O5②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 NH 3＞PH 3 最高价氧化物对应水化物的酸性 HNO 3＞H 3PO 4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：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 为弱电解质，只能部分电离成NH 4＋和OH －：NH 3 + H 2O NH 3·H 2O NH 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 2 4NO + 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。
第十五章氮族元素
共价型
2019年9月11日星期三
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。23
4. 氢叠氮酸 (HN3)
联氨被亚硝酸氧化时便可生成氢叠氮酸 HN3 (或用叠氮酸盐与酸进行复分解反应)： N2H4 + HNO2 ==== 2 H2O + HN3
773K 铁触媒
(NH4)2SO4 (s) + Ca(OH)2 (s) == CaSO4 (s) + 2 NH3↑+ 2H2O
化学性质 还原性反应
配位反应
2019年9月11日星期三
3Cl2+2NH3==N2+6HCl
3Cl2(过量)+NH3==NCl3+3HCl
NH弱3分碱子性中反的应孤电子对取倾代向反于应和别
由于放热很大，因此它及其烃 基衍生物可作为火箭的燃料。
（1）燃烧反应：N2H4(l)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(l) △H＝-624kJ·mol-1
（2）弱碱性 联氨有两对孤电子对，因此表现出
二元弱碱性，碱性比氨弱：
N2H4＋H2O==N2H5+＋OH- K1＝1.0×10-6(298K)
201N9年29H月151日+＋星期三H2O==N2H62+＋OH-
K2＝9.0×10-16(298K) 20
（3）还原性 在碱性溶液中，联氨具有较强的还 原性，被氧化的产物一般为N2 ，如： N2H4＋4OH-==N2＋4H2O＋4e ф ＝-1.15 V 4CuO＋N2H4＝2Cu2O＋N2↑＋2H2O
201N9年H9月121O日星H期三＋2Fe(OH)2＋H2O＝2Fe(OH)3＋NH3 22
第15章-氮族元素ppt课件
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
无机化学 第15章 氮族元素习题解答 20120319
第15章氮族元素习题解答1．下图为部分氮元素不同存在形态物质之间的转化图，请写出具体的反应方程式。
答案见教材各章节。
2．下图为部分磷元素不同存在形态物质之间的转化图，请写出具体的反应方程式。
答案见教材各章节。
3．解释为什么NH3的沸点是-33 ︒C，而NF3的沸点是-129 ︒C？答：因为NH3分子之间形成强的氢键，而NF3分子之间不形成氢键。
It is ammonia that has the “anomolous” boiling point as a r esult of the strong hydrogen bonds between neighboring ammonia molecules.4．利用热力学数据解释下列事实：（1）NCl3不稳定、易爆炸，NF3却很稳定；（2）NCl3不稳定、易爆炸，PCl3却不具备这样的性质；（3）NCl3和PCl3水解产物有什么不同？∆f H/（kJ⋅mol-1）：NCl3(l) 230.0 NF3(g) -132.0 PCl3(l) -319.7键能/（kJ⋅mol-1）：N-Cl 389 N-F 301 P-Cl 289Cl-Cl 243 F-F 157答：（1）根据NCl3(l) 及NF3(g) ∆f H可推测出分解反应2NX3 = N2 + 3X2，NCl3(l) 是放热反应，而NF3(g) 是放热反应。
而且根据键能推测生成的Cl2比F2更稳定。
因此NCl3不稳定、易爆炸，NF3却很稳定。
（2）N是第二周期元素，无与Cl 3p轨道能量接近的空轨道，而P是第三周期元素，最低空轨道是3d轨道，与Cl的3p轨道能量接近，形成的PCl3中的P-Cl键除σ键以外，还有p-d 反馈π键，使P-Cl 键键级大于1，相对稳定。
所以NCl3不稳定、易爆炸，PCl3却不具备这样的性质。
（3）NCl3水解是亲电水解，产物是NH3和HOCl；PCl3水解是亲电加亲核水解，产物H3PO3和HCl。
高一化学教案-第15课氮族元素 最新
第15课 氮族元素（建议2课时）[课程目标]1．认识氮族元素以及在周期表中的位置和原子结构特点2．掌握N 2的性质、了解氮的主要用途3．掌握NO 、NO 2的重要性质及其与环境的关系4．了解氨的物理性质，掌握氨的化学性质及氨的实验室制法5．了解铵盐的性质，掌握铵根离子的检验方法6．掌握硝酸的化学性质，了解硝酸的用途[要点精讲]一、氮族元素氮族元素包括N （氮）、P （磷）、As （砷）、Sb （锑）、Bi （铋）5种元素。
在元素周期表中位于ⅤA 族，最高正化合价为+5价，最高价氧化物的通式为R 2O 5 ，其对应水化物通式为HRO 3或H 3RO 4 。
最低负化合价为–3价，其氢化物通式为RH 3 。
氮族元素原子结构的异同点：相同点——最外层都是5个电子；不同点——电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
氮族元素化学性质上主要递变规律：从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。
最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱；气态氢化物（RH 3）的热稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强；二、氮气与氮的固定1、氮气的物理性质：无色、无味气体，难溶于水，难液化，空气中含78%（体积分数）的氮气。
沸点为–195.8℃，熔点为–209.9℃2、分子结构：N ；N ≡N ；氮氮叁键键能很高。
3、化学性质：常温稳定，高温活泼。
（1）还原性：N 2 + O 2 ==== 2NO（2）氧化性：N 2 + 3H 2 2NH 34、用途：合成氨、制硝酸、作保护气等。
5、氮的固定：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的方法叫做氮的固定。
氮的固定主要有自然固氮和人工固氮。
自然固氮的途径主要有两种：一种是通过闪电等产生含氮化合物的高能固氮（约占自然固氮的10%）；另一种是生物固氮，即自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物（约占自然固氮的90%）。
合成氨属于人工固氮，即工业固氮。
此外还发现某些金属有机化合物可以起到根瘤菌的作用，以此做催化剂实现了常温、常压固氮，即仿生固氮。
氮族元素
N2H4 ＋ H2O = N2H5+＋OH- K1 ＝ 1.0×10-6 (298 K) N2H5+ ＋ H2O = N2H62+＋OH- K2 ＝ 9.0×10-16 (298 K)
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氮族元素
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氮族元素
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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氮族元素
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
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N
P
As
Sb
Bi
2s22p3
3s23p33d
4s24p34d
5s25p35d
6s26p36d
本族在基态时有半充满的p轨道，和同周期中 前后元素相比各有相对较高的电离势。同时本族元 素除N原子以外，其它原子的最外电子层有空的d 轨道，因此除N原子配位数不超过4以外，其它原子 的最高配位数为6
HNO2 HNO2 0.99 1.29 NO N 2O
氧 化 数 为 +3 的 氮 族 化 合 物
H3PO4 0.276 H3PO3 H3AsO4 0.56 H3AsO3
Sb 2O5 0.58 SbO Bi 2O5 1.6
BiO
除亚硝酸为氧化剂外，其他均为还原剂。
第十五章 氮族元素
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
根据元素电势图(p463)：
1. 氧化数为+5的氮族化合物，在酸性介质中都是 氧化剂，特别是HNO3和Bi2O5，在碱性介质中氧 化性较弱； 2. 氧化数为+3的氮族化合物，除HNO2有明显的氧 化性，亚磷酸及盐有强还原性外，As(Ⅲ)、 Sb(Ⅲ)、Bi(Ⅲ)都是弱的还原剂；
第十五章 氮族元素
3. 除单质P以外，其它单质元素无论酸碱介质都不 发生歧化反应
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
4. 氧化数为-3的氮族化合物，除NH3和NH4+是弱
的还原剂外，其它都是强的还原剂。
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
氧化还原性
EA v
电对
HNO3 H3AsO4
电极电势
0.94 0.56 HNO2 H3AsO3
煮沸 加热
N2 + 2H2O N2 + Cr2O3 + 4H2O
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
三、氮的氢化物
氮的氢化物主要有：NH3、N2H4、HN3、 NH2OH等。
1. NH3
结构 N原子价电 子结构
2s
2p
sp3杂化
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
H H N的氧化数为-3
6Li + N2 Mg + N2
2B + N2
常温 高热 白热
2Li3N Mg3N2
2BN
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
N2制备：工业上主要是通过分馏液态空气而实
现。液N2 b.p.，-196℃(77K)，是工业和实验室常用
冷冻剂。N2主要是非化学用途，是为金属加工、石 油炼制和食品工业过程提供保护。 实验室制备少量N2： NH4NO2(aq) (NH4)2Cr2O7
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
3. 形成配位键 N2和许多氮化合物含孤对电子，可以向金属离 子配位，如：[Cu(NH3)4]2+、 [(NH3)5 Ru(N2)(NH3)5]4+。
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
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。 N2分子轨道式
[KK(σ2s ) (σ ) (π2py ) (π2pz ) (σ2px ) ]
п N п
2
* 2 2s
2
2
2
σ
N
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
三个化学键的键能941.69kJ.mol-1，N2是双原子 分子中最稳定的。 高温高压催化剂合成NH3。高温放电，制NO。 N原子可以获得3个电子达到稳定的8电子构型， 并吸收2148 kJ.mol-1的能量，因此，生成离子型氮化 物的元素只能是电离势小而且其氮化物具有高晶格 能的金属。如，ⅠA和ⅡA族金属。
Sb 2O5 0.58 SbO Bi 2O5 1.6 1.22 BiO
2 HPO3
H3PO4 0.276 H3PO3
EB v
PO3 4
氧 化 数 为 +5 的 氮 族 化 合 物
除+5氧化态的磷几乎无氧化性 外，其他均为氧化剂。
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
EA v 电对 电极电势
§15.1 通性
EA v 电对 电极电势
P 0.063 PH3 As 0.60 AsH3 Sb Bi 0.51 SbH 3 0.3 BiH3
氧 化 数 为 -3 的 氮 族 化 合 物
除NH3, NH4+外，其他均为强还原剂。
§15-2 氮及其化合物
一、氮的成键特征和价键结构 N原子电负性3.04，仅次于F和O，显示高活性。 N2分子的惰性证明N原子的活性及成键稳定性。 N的三个成单电子和一个孤电子对，致使其具 有以下成键特征：
+4，+5
+3, +5 +5
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
该族元素价电子为ns2np3，其最高氧化数 可达+5。对Bi原子，出现了充满的4f和5d能 级，f、d电子对原子核的屏蔽作用较小，6s电 子又有较大的钻穿作用，故使6s能级显著降 低，从而使6s电子成为“惰性电子对”而不 易参加成键，常显示出+3氧化态。
H 107° sp3杂化
强极性，形成氢键。最低氧化数-3，有一对孤 对电子，决定了其物理化学性质。
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
物理性质 N族元素氢化物中，NH3有最高凝固点、熔解 热、蒸发热、溶解度。 在水中溶解度：273K 1dm3溶解1200dm3 NH3， 293K时，1dm3水溶解700dm3 NH3。
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
1. 形成离子键 和碱金属、碱土金属作用生成N3- 的离子型固 体化合物，但不稳定，遇水水解。 2. 形成共价键 1)、sp3杂化形成三个共价单键，保留一对孤对电 子，NH3； 2)、sp2杂化形成一个双键和一单键，保留一对孤 对电子，Cl-N=O； 3)、sp杂化形成一个三键，N2和CN-； 4)、2s中的一对电子参与形成大π键，形成+5氧化 态，如HNO3
第十五章 氮族元素
Chapter 15 The Nitrogen Family Elements
§15-1 氮族元素的通性
N P As Sb Bi
原子半径 增大，金属性增强 离子半径 减小 电离能 减小 电负性 ，-2，-1 元素氧化数 -3 -3, +1 -3, +3, +3, +5 +3，+5 +1，+2，+3