第4章氮族元素-厦大无机
厦门大学无机化学习题10 氮族元素
氮族元素1. 从N2分子的结构如何看出它的稳定性？哪些数据可以说明N2分子的稳定性？2. NF3的沸点低（－129℃），且不显碱性，而NH3沸点高（－33℃）却是众所周知的路易斯碱。
请说明它们挥发性差别如此之大及碱性不同的原因？3. 为什么在化合物分类中往往把铵盐和碱金属盐列在一起？4. 加热固体的碳酸氢铵，氯化铵，硝酸铵和硫酸铵将发生什么反应？写出有关反应方程式。
5. 写出联氨、羟氨、氨基化钠和亚氨基化锂的分子式，指出它们在常温下存在的状态及其特征化学性质。
将联氨选作火箭燃剂的根据是什么？6. 为什么亚硝酸和亚硝酸盐既有还原性，又有氧化性？试举例说明。
7. 比较亚硝酸在不同介质中的氧化还原性。
8. 为什么硝酸在不同浓度时被还原的程度大小，并不是和氧化性的强弱一致的？比如，浓HNO3通常被还原为NO2只得一个电子，而氧化性较差的稀HNO3却被还原为NO得3个电子。
9. 提供实验室制取氮气的二种方法，并写出相应的反应方程式。
10. 写出钠、铅、银等金属硝酸盐热分解反应方程式。
11. 在P4分子中P-P-P键的键角约为多少？说明P4分子在常温下具有高反应活性的原因？12. 通常如何存放金属钠和白磷，为什么？13. 试讨论为什么PCl3的水解产物是H3PO3和HCl，而NCl3的水解产物却是HOCl和NH3?14. 讨论H3PO4的分子结构，挥发性和酸性强弱。
从结构上判断下列酸的强弱：H3PO4H4P2O7HNO315. 固体五氯化磷是由阴、阳离子组成的能导电的离子型化合物，但其蒸气却是分子型化合物。
试画图确定固态离子和气态分子的结构及杂化类型。
16. 写出由PO43－形成P4O124－聚合物的平衡方程式。
17. 为什么磷酸在分析化学中可用掩蔽Fe3＋离子？18. 在Na2HPO4和NaH2PO4溶液中加入AgNO3溶液均析出黄色沉淀？而在PCl5完全水解后的产物中，加入AgNO3只有白色沉淀，而无黄色沉淀，试对上述事实加以说明。
氮族元素PPT课件全文
（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
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。
高三化学氮族元素人教版知识精讲
高三化学氮族元素人教版【同步教育信息】一. 本周教学内容：氮族元素二. 重点、难点：1. 掌握氮族元素及氮族元素的原子结构特点及性质变化规律。
2. 掌握氮元素的重要化合物NH3及氧化物硝酸、硝酸盐的重要结构与性质、用途。
3. 了解氮的氧化物对大气的污染4. 了解磷及磷的化合物的性质三. 具体内容：（一）氮族元素的结构及性质逆变规律氮族元素包括N、P、As、Sb、Bi五种元素，在周期表中位于第VA族。
它们的最外层电子数均为5个，它们的原子半径随着核电荷数的增大而逐渐增大。
它们在原子结构上的异同处决定了性质的相似性和递变性。
单质的物理性质递变规律有：从氮到铋、单质的密度逐渐增大；固态氮和红磷、白磷均属分子晶体，熔沸点逐渐升高；锑和铋的金属性已较显著，熔、沸点的递变规律与碱金属单质相仿，逐渐降低。
砷较特殊，灰砷已呈现一定金属性，但常压下，它在6130C时能升华，加压下测得的熔点是氮族元素的单质中最高的。
相似性递变性最外层上均为5个电子，均能获得3个电子而达到稳定结构。
在最高价氧化物中化合价都是+5价，化学式为R2O5在气态氢化物中，都显－3价，化学式为RH3最高价氧化物的水化物的化学式为H3RO4或HRO3 氮、磷、砷、锑、铋的单质从非金属过渡到金属。
氮、磷与氧气反应的条件不同NOON222−−→−+放电（难化合）522254OPOP−−→−+点燃（难化合）522425OPOP−−→−+点燃所以还原性N<P氮、磷与H2反应的条件不同而磷与H2很难直接化合成PH3所以氧化性N>P气态氢化物的稳定性NH3、PH3、AsH3、SbH3稳定性逐渐减弱最高价氧化物的水化物的酸性HNO3、H3PO4、H3AsO4、H3SbO4酸性逐渐减弱说明：①氮族元素原子的价电子数是5，但主要为+3、+5价。
②氮族元素最高价氧化物的水化物的通式为H3RO4，但硝酸为HNO3比通式少一个水分子。
原因是氮原子半径小。
（二）N 2单质的结构性质 1. 结构特点： 电子式：，结构式：。
无机化学《氮、磷、砷》教案
无机化学《氮、磷、砷 》教案[ 教学要求 ]1. 掌握氮分子的结构、氮气的制备和化学模拟生物固氮。
2. 掌握氨的合成、性质。
3. 掌握铵盐的性质和用途。
4. 掌握氮的氧化物，含氧酸及其盐类的性质和用途。
5. 掌握磷的氧化物、含氧酸及其盐类 的性质和用途。
[ 教学重点 ]氮 和 磷 的单质及重要化合物的结构和性质[ 教学难点 ]氮 和 磷 的单质及重要化合物的结构和性质[ 教学时数 ]6 学时[ 教学内容 ]1. 氮族元素的基本性质2. 氮和氮的基本化合物3. 磷及其化合物16-1 氮族元素的基本性质氮族元素包括氮（ N ）、磷（ P ）、砷（ As ）、锑（ Sb ）、铋（ Bi ）五种元素。
其中氮、磷是非金属元素，砷是准金属，锑和铋是金属。
本章重点介绍氮和磷。
一、氮、磷、砷的基本性质氮、磷、砷的基本性质性 质 氮 磷 砷原子序数原子量价电子构型常见氧化态共价半径 /pm第一电离能 /(kJ/mol) 第一电子亲合能 /(kJ/mol) 电负性 (Pauling 标度 ) 单键键能 /(kJ/mol)7 14.01 2s22p3-3,-2,-1,+1 → +570140273.04-16715 30.97 3s23p3-3,0,+1,+3,+51101012-722.1920123 74.92 4s24p3-2,0,+2,+4,+61521947.1782.18146三键键能 /(kJ/mol) 942 481 380二、氮的成键特征和价键结构N 原子的成键特征和价键结构结构基础 杂化态 σ键 π键 孤电子对 分子形态 例子共 价 键 三个单键 sp3 431正四面体三角锥NH4+NH3一单一双 sp2 32111三角形角形NO3-ClNO一个三键 sp 1 2 1 直线形 N2 、 HCN离子键 离子型氮化物： L i3N 、 Ca3N2 、 Mg3N2 等配位键 配位化合物：氨合物、铵合物、过渡金属氮分子配位化合物等三、氮族元素的电极电势氮的电势图：0.934 0.983 1.591 1.768 0.27φ A θ / V NO 3 - ——— HNO2 ——— NO ——— N2O ——— N 2 ——— NH4+0.01 -0.46 0.76 0.94φ B θ / V NO 3 - ——— NO2- ——— NO ——— N2O ——— N2磷的电势图：-0.276 -0.499 -0.508 -0.063φ A θ / V H 3 PO 4 ——— H 3 PO 3 ——— H 3 PO 2 ——— P ——— PH3-1.05 -1.65 -2.05 -0.89φ B θ / V PO43- ——— HPO32- ——— H2PO2- ——— P ——— PH316-2 氮和氮的化合物一、单质氮氮在地壳中的质量百分含量是 0. 46% ，绝大部分氮是以单质分子 N 2 的形式存在于空气中。
厦门大学无机化学教学大纲
无机化学（一）教学大纲绪论（1学时）第一章化学热力学初步（5学时）1.1 热力学基本概念：状态与状态函数；过程与途径；热力学第一定律。
1.2 热化学：化学反应的热效应；恒容反应热Qρ和恒压反应热Qν；焓与反应焓变ΔH；热化学方程式的写法；几种反应焓的计算方法：盖斯定律，由标准生成焓计算反应焓，由燃烧热计算反应焓，由键能估算反应焓。
1.3 化学反应的方向：反应的自发性；熵的初步概念；Gibbs自由能与ΔG；吉布斯—赫姆霍兹方程ΔG=ΔH－TΔS应用第二章化学平衡（3学时）2.1 化学平衡常数：可逆反应；化学平衡定律；经验平衡常数与热力学平衡常数；转化率。
2.2 化学平衡常数和自由能变：等温方程；化学平衡常数和标准自由能变2.3 化学平衡移动：压力、浓度对化学平衡的影响；温度对化学平衡的影响第三章化学反应速率（3学时）3.1 反应速率定义及表示法：平均速度；瞬时速率。
3.2 反应速度理论简介：碰撞理论；过渡状态理论。
3.3 影响反化学反应速度的因素：基元反应与非基元反应；浓度对化学反应速率的影响（零级、一级反应、二级反应）；温度对化学反应速率的影响；催化剂对化学反应速率的影响。
第四章酸碱电离平衡（5学时）4.1 酸碱理论简介：酸碱质子理论；酸碱电子理论。
4.2 强电解质溶液：离子氛；活度。
4.3 弱电解质的电离平衡：一元弱酸弱碱的电离平衡与pH值求算；多元弱酸弱碱的电离平衡与pH值求算；同离子效应、盐效应；盐类水解。
4.4 缓冲溶液：定义；pH值求算；应用第五章沉淀溶解平衡（2学时）5.1 溶度积常数：溶度积原理；溶度积和溶解度的相互换算5.2 沉淀与溶解的相互转化：多重平衡常数；沉淀-溶解计算第六章核化学（2学时）6.1 核衰变6.2 核裂变6.2 核聚变第七章氧化还原反应（7学时）7.1 基本知识与氧化还原反应式的配平7.2 电极电位和电池电动势：原电池和电极电位；电极类型与原电池的简易表示法；标准氢电极与标准电极电势；标准电极电位表的应用。
大学无机化学第四版氮族元素
BN
B3N3H6 (无机苯)
⑥p→dπ配键:第二周期元素与第三周期及其 以下的元素之间形成，由第二周期元素提 供孤电子对，第三周期及以下的元素提供 空轨道而形成。 H3PO4
9
二．成键方式
⑦大π键πnm(m<2n)：有第二周期元素参与而形成的多中心多 电子的大π键。
氧化二氮 一氧化氮 三氧化二氮 二氧化氮 四氧化二氮 五氧化二氮
∏34
∏ 56
∏ 33
∏ 68
2 ∏ 34
失去电子形成离子化合物 (Sb,Bi常见)，集团失去电子相对更容易。 •一般以化合态形式存在，N主要以单 质，有机物存在，P以磷酸盐形式存 在。其它多以氧化物或硫化物形式存 在。
10
存在状态：
第二节 氮和氮的化合物
2－1 氮
结构 通过π 键形成小分子如N2; N≡N N2[KK(σ2 S)2(σ2 S)*2(π2P)4(σ2P)2] 三键( σσπ) N2非常稳定，原因：三键( σσπ) 而σ键的能级比π键的能级高，打开π键困难， 键长很短（110pm）键能很大（946KJ/mol）， 氮很稳定(3273K,0.1%离解)。
6
二．成键方式
价层电子(价轨道): ns2np3 (ns np nd共9个,对N价轨道为2s 2p共 4个)。 电负性规律：自上到下变小，得电子能力下降，失电子能力 增强。 ①得到电子形成离子化合物， 氧化态-3(极难） Mg3N2、Na3P、Ca3P2
②共用电子对形成共价化合物，氧化 态-3,与电负性大的元素共用电子对， 氧化态为正+3
14
氮的固定
N2 的稳定性：
N 2 e N 2 N 2 e N 2
θ H m 153kJ mol 1 θ H m 351kJ mol 1
大学无机化学第四版氮族元素ppt课件
化学固氮
通过过渡金属的分子氮配合物活化 N N 键
1965年
[Ru(NH3)5(H2O)]2+(aq) + N2(g)
[Ru(NH3)5(N2)]2+(aq) + H2O(l) 1995年 MIT化学家Laplaza和Commins
2 Mo(NRAr)3 + N2 常压, <25℃
[(ArRN)3Mo—N=N—Mo(NRAr)3]
27
性质
1.都是路易斯碱
碱性依 NH3，N2H4，NHOH 的顺序下降 N2H4为二元碱。
分子式 NH3
N2H4
NH2OH
K
1.7×10-5 8.5×10-7/9×10-16 6.6×10-9
2.HN3为一元酸 K=1.9×10-5
Zn + 2 HN3 = Zn(N3 )2 + H2
28
3．不稳定性
＋Ⅲ稳定性增加，还原性减弱；＋Ⅴ稳定性递减，氧化性增强。
氮是氧化态变化最多的元素之一，而且几乎所有氧 化态都存在相对稳定的物种.
氧化态 -3 -2 -1 -1/3 0
实例
NH3·Li3N N2H4 NH2OH HN3 N2
氧化态 +1 +2 +3 +4 +5
实例
N2O NO N2O3, HNO2, NO2NO2 N2O5, HNO3, NO3-
杭州
天津
上海
国内已有大型氮、氧气制造 厂家
11
正在研制中的氮-氧膜分离 器
惰性气氛手套 箱
化
NH4Cl + NaNO2 = N2↑+ NaCl + H2O
学
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既可以作氧化剂，又可作还原剂（为主）。 2NH2OH+2AgBr = 2Ag↓+ N2↑(N2O)+2HBr+2H2O N2H4+4CuO = 2Cu2O+N2↑+2H2O
N2H4(l) + O2 (g) = N2 (g) + 2H2O △rH= -621.5kJ·mol-1 N2H4(l)+2H2O2(l) = N2 (g)+4H2O(g)
亚硝酸盐遇到仲胺可形成 亚硝酰，可引起消化系统癌症
3. 硝酸及其盐
HNO3的结构
N：sp2杂化
π34
NO3-的结构
N：sp2杂化
π46
非金属单质 + HNO3 = 相应的高价酸 + NO 5HNO3 + 3P ⎯⎯→3H3PO4 + 5NO(g) 10HNO3 + 3I2 ⎯⎯→ 6HIO3 +10NO + 2H2O
活泼金属 Zn +4HNO3（浓）= Zn(NO3)2 +2NO2+2H2 O 3Zn + 8HNO3（稀1:2）= 3Zn(NO3)2+2NO+4H2O
+ H2O
K ≈10-5
NH4++OH-
N2H4 >
+ H2O
K≈10-6
N2H5++OH-
K+≈H102-O16
NH2OH + H2O
K≈10-9
NH3OH++OH-
N2H62++OH-
不稳定，易分解 N2H4 == N2↑ +H2(或NH3) 3NH2OH == NH3↑+3H2O + N2↑ (N2O)
4.3 卤 化 物
NF3 NCl3 sp3杂化，三角锥形
NCl3: NH3+3Cl2=NCl3+3HCl 在90℃：爆炸分解：
. .
N
F FF
NCl3= ½N2+ 3/2Cl2 △rH= -295.5kJ·mol-1
4.4 氮的含氧化合物
1.氮氧化物：N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5, NO3
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 ①
N2 + O2 = 2NO
②
NO + O3 = NO2 + O2 ③
NO2 + O = NO + O2 ④
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. Ignarro 、
● 加合反应(路易斯碱)：
Ag + + 2NH3 → [Ag(NH 3)2 ]+
● 取代反应： 1. 将 NH3 分子看作三元酸 2. 其他化合物中的原子或原子团被氨基或亚氨基所取代
2NH3 + 2Na ⎯5⎯70⎯C→2NaNH2 + H2
COCl2 + 2NH3 = CO(NH2)2 + 2HCl
作为火箭推进剂
形成配合物 [Pt(NH3) 2(N2H4) 2]Cl [Zn(NH2OH) 2]Cl 形成配合物的能力强弱？ NH3 > N2H4 > NH2OH 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，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。
Robert F. Furchgott三位美国药理学家由于发现NO的药理作用而 获得1998年诺贝尔医学奖。NO被评为当年的“明星”分子。
2. 亚硝酸及其盐
N2O3+ H2O
2HNO2
(蓝色)
NO + NO2 + H2O
N：sp2杂化 HNO2的结构
亚硝酸及其盐既具有氧化性 又具有还原性，以氧化性为主。
4.2 氮的氢化物
-3 -2 -1
-1/3
NH3 N2H4 NH2OH HN3 氢化物的酸碱性取决于与氢直接相连的原子上
的电子云密度, 电子云密度越小，酸性越强。
1. 氨
2NH4Cl + Ca(OH)2 ⎯⎯→CaCl 2 + 2H2O + 2NH3 (g)
Fe,Ru
2N2+3H2====NH3 Haber F. 获1916年诺贝尔奖
第4章 氮族元素
4.1 氮族元素概述
氮半径小，易形成双键、叁键
ⅤA
N P As Sb Bi ns2np3
N P As Sb Bi
氧化值 +5 +5 +5 +5 (+5)
| +3 +3 +3 +3
-3 -3 -3 (-3)
最大配
位数 4
6
6 66
M2O3 MH3
酸性 酸性 两性 两性 碱性
氨 膦 胂 SbH3 BiH3 碱性减弱，稳定性下降
2HNO2 + 2I- + 2H+ = 2NO + I2+ 2H2O 5NO2 - + 2MnO4- + 6H+ = 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O NO2-+Cl2+H2O = 2H++ 2Cl- +NO3-
亚硝酸盐绝大部分无色, 易溶于水, (AgNO2浅黄色不溶)
金属活泼性差,对应亚硝酸盐稳定性差。
● 氧化反应:
4NH3 + 3O2 (纯) → 2N2 + 6H2O 4NH3 + 5O2 (空气) ⎯⎯Pt→ 4NO + 6H2O
● 铵盐的分解:
铵盐的一个重要性质是它的热稳定性差
NH4HCO3 ═△NH3 ＋ CO2 ＋ H2O NH4Cl ═△NH3 ＋ HCl
(NH4)2SO4
△
═ NH3
＋
NH4HSO4
(NH4)3PO4
△
═ 3NH3
＋
H3PO4
如果相应的酸具氧化性，则分解出来的NH3会立即被氧化
△
NH4NO3 ═△N2O ＋ 2H2O 2NH4NO3 ═2N2 ＋ O2 ＋ 4H2O
2. 联氨(肼）、羟胺
OH-NH2ຫໍສະໝຸດ NH2OH 白色固体N2H4 无色液体
水溶液为碱性
NH3 >
NO：(σ2s)2 (σ*2s)2 (σ2px)2 (π2py)2 (π2pz)2 (π*2py)1 顺磁性
2NO ＋ 3I2 ＋ 4H2O = 2NO3－ ＋ 8H＋ ＋ 6I－
NO2 ： sp2杂化
π34
4NO2 ＋ H2S = 4NO ＋ SO3 ＋ H2O
10NO2 ＋ 2MnO4－ ＋ 2H2O =2Mn2＋ ＋ 10NO3－ ＋ 4H＋