第十五章 氮族元素
第十五章氮族元素
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
大学无机化学第十四章试题及答案
第十五章氮族元素总体目标：1.掌握氮和磷单质、氢化物、卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途2.了解砷、锑、铋单质及其化合物的性质递变规律各节目标：第一节氮的单质掌握N2的结构；氮与非金属、金属的反应；氮气的实验室制法和工业制法第二节氮的成键特征通过氮的价层电子结构，了解它的成键特征第三节氮的氢氧化物1.掌握NH3的工业制法和实验室制法以及它的结构2.了解NH3的物理性质；掌握它的配位反应、取代反应、氨解反应和氧化反应以及用途；铵盐的水解性和热稳定性。
3.了解联氨、羟胺、叠氨酸的结构和性质第四节氮的氧化物1.掌握氮元素的自由能—氧化图2.掌握氮的氧化物（N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5）的结构和重要性质3.了解HNO2及其盐的制备、结构、性质4.掌握HNO3及其盐的结构和性质；硝酸盐热分解的一般规律；王水的成分和性质5.掌握硝酸盐和亚硝酸盐的鉴别方法第五节磷单质1.掌握磷原子的价电子层结构；磷的成键特征2.掌握磷的工业制法、同素异形体、化学性质及用途第六节磷的化合物1.掌握磷化氢的制备方法和性质2.掌握P4O6、P4O10和H3PO4的结构、制备、性质和用途；磷酸盐的溶解性3.了解次磷酸、亚磷酸、焦磷酸、偏磷酸化学式的书写、命名和主要性质；卤化磷、硫化磷的重要性质第七节砷、锑、铋了解砷、锑、铋单质及其化合物的性质递变规律习题一选择题1. 氮气制备的方法是（）A. 将硝酸氨NH4NO3加热B. 将亚硝酸氨NH4NO2加热C. 将氯气与氨气混合D. B和C2. 下列化合物中与水反应放出HCl的是（）A. CCl4B. NCl3C. POCl3D. Cl2O73. NO2溶解在NaOH溶液中可得到（）A. NaNO2和H2OB. NaNO2、O2和H2OC. NaNO3、N2O5和H2OD. NaNO3、NaNO2和H2O4. 硝酸盐加热分解可以得到单质的是（）A. AgNO3B. Pb（NO3）2C. Zn（NO3）2D. NaNO35. 下列分子中具有顺磁性的是（）A. N2OB. NOC. NO2D. N2O3π离域键的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) 6. 下列分子中，不存在43NA. HNO3B. HNO2C. N2OD. -37. 分子中含d—p反馈π键的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. HNO3B. HNO2C. H3PO2D. NH38. 下列物质中酸性最强的是（）A. N2H4B. NH2OHC. NH3D. HN39. 下列酸中为一元酸的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. H4P2O7B. H3PO2C. H3PO3D. H3PO410. 下列各物质按酸性排列顺序正确的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. HNO2>H3PO4>H4P2O7B. H4P2O7>H3PO4>HNO2C. H4P2O7>HNO2>H3PO4D. H3PO4>H4P2O7>HNO211. 下列物质中，不溶于氢氧化钠溶液的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. Sb(OH)3B. Sb(OH)5C. H3AsO4D. Bi(OH)312. 加热分解可以得到金属单质的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. Hg(NO3)2B. Cu(NO3)2C. KNO3D. Mg(NO3)213. NH4NO3受热分解产物为（）A. NH3+HNO2B. N2+H2OC. NO+H2OD. N2O+H2O14. 下列物质中受热可得到NO2的是（）A. NaNO3B. LiNO3C. KNO3D. NH4NO315. 下列氢化物中，热稳定性最差的是（）A. NH3B. PH3C. AsH3D. SbH316. 遇水后能放出气体并有沉淀生成的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. Bi(NO3)2B. Mg3N2C. (NH4)2SO4D. NCl317. 下列物质均有较强的氧化性，其中强氧化性与惰性电子对有关的是（）A. K2Cr2O7B. NaBiO3C. (NH4)2S2O8D. H5IO618. 下列化合物中，最易发生爆炸反应的是（）A. Pb(NO3)2B. Pb(N3)2C. PbCO3D. K2CrO419. 欲制备NO气体，最好的实验方法是（）A. 向酸化的NaNO2溶液中滴加KI溶液B. 向酸化的KI溶液中滴加NaNO2溶液C. Zn粒与2mol?dm-3HNO3反应D. 向双氧水中滴加NaNO2溶液20. N2和C2H2分子中都含有 键，但的化学性质不活泼。
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
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氮族元素ppt 人教课标版
3．NO2 红棕色，有刺激性，有毒的气体，溶于 水，跟水反应。 （l） NO2不能用排水法收集，只能用排空气法。 （2） NO2具有氧化性，可使KI淀粉试纸变蓝， 鉴别NO2和溴蒸气不能用淀粉KI试纸。可用加水 振荡法或加AgNO3溶液法。 （3）氮的氧化物都是大气污染物，其中NO2是 造成光化学污染的主要因素。
二、氮的氧化物 十l ＋2 ＋3 ＋4 ＋5 ＋6
1．五种正价，六种氧化物： N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5,只有N2O3 、
N2O5, 分别属于HNO2 和 HNO3的酸酐。
2．NO 无色有毒的气体，难溶于水，主要表 现还原性。 2NO+O2=2NO2（红棕色）（NO检验方法） 故：NO与 O2不能共存，收集NO只能用排水法 不能用排空气法。
（3）NO、O2混合气体溶于水用方程式 4NO+3O2+2H2O=4HNO3讨论分析计算 （4）NO2、NO、O2三种混合气体通入水中先用方程式： 3NO2+H2O=2HNO3+NO 求出NO2和水反应生成的NO，然后按（3）法进行分析 计算。
三、磷
2．P2O5 白色团体，易吸水，是一种酸性固 体干燥刑，属酸性氧化物
读一本好书，就是和许多高尚的人谈话。 ---歌德 书籍是人类知识的总结。书籍是全世界的营养品。 ---莎士比亚 书籍是巨大的力量。 ---列宁 好的书籍是最贵重的珍宝。 ---别林斯基 任何时候我也不会满足，越是多读书，就越是深刻地感到不满足，越感到自己知识贫乏。 ---马克思 书籍便是这种改造灵魂的工具。人类所需要的，是富有启发性的养料。而阅读，则正是这种养料。 ---雨果 喜欢读书，就等于把生活中寂寞的辰光换成巨大享受的时刻。 ---孟德斯鸠 如果我阅读得和别人一样多，我就知道得和别人一样少。 ---霍伯斯[英国作家] 读书有三种方法：一种是读而不懂，另一种是既读也懂，还有一种是读而懂得书上所没有的东西。 ---克尼雅日宁[俄国剧作家・诗人] 要学会读书，必须首先读的非常慢，直到最后值得你精读的一本书，还是应该很慢地读。 ---法奇(法国科学家) 了解一页书，胜于匆促地阅读一卷书。 ---麦考利[英国作家] 读书而不回想，犹如食物而不消化。 ---伯克[美国想思家] 读书而不能运用，则所读书等于废纸。 ---华盛顿(美国政治家) 书籍使一些人博学多识，但也使一些食而不化的人疯疯颠颠。 ---彼特拉克[意大利诗人] 生活在我们这个世界里，不读书就完全不可能了解人。 ---高尔基 读书越多，越感到腹中空虚。 ---雪莱(英国诗人) 读书是我唯一的娱乐。我不把时间浪费于酒店、赌博或任何一种恶劣的游戏；而我对于事业的勤劳，仍是按照必要，不倦不厌。 ---富兰克林 书读的越多而不加思索，你就会觉得你知道得很多；但当你读书而思考越多的时候，你就会清楚地看到你知道得很少。 ---伏尔泰(法国哲学家、文学家) 读书破万卷，下笔如有神。---杜甫 读万卷书，行万里路。 ---顾炎武 读书之法无他，惟是笃志虚心，反复详玩，为有功耳。 ---朱熹 读书无嗜好，就能尽其多。不先泛览群书，则会无所适从或失之偏好，广然后深，博然后专。 ---鲁迅 读书之法，在循序渐进，熟读而精思。 ---朱煮 读书务在循序渐进；一书已熟，方读一书，勿得卤莽躐等，虽多无益。 ---胡居仁[明] 读书是学习，摘抄是整理，写作是创造。 ---吴晗 看书不能信仰而无思考，要大胆地提出问题，勤于摘录资料，分析资料，找出其中的相互关系，是做学问的一种方法。---顾颉刚 书犹药也，善读之可以医愚。 ---刘向 读书破万卷，胸中无适主，便如暴富儿，颇为用钱苦。 ---郑板桥 知古不知今，谓之落沉。知今不知古，谓之盲瞽。 ---王充 举一纲而万目张，解一卷而众篇明。 ---郑玄
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
第15章-2 氮族元素
PCl3 + 3 HOC6H5 —— P (OC6H5)3 + 3 HCl P (OC6H5)3 为亚磷酸三苯酯。
隔绝空气加热 P4O6 ，会得到磷的另一种 氧化物 P2O4
2 P4O6 —— 3 P2O4 + 2 P（红磷）
2. 五氧化二磷
P4O6 的每个 P 上各有一个孤电子对， 还可以再结合 O 原子，形成 P4O10。
+ 2 O2
有时简写做 P2O5，称为五氧化二磷。
P4O10 是白色粉末状固体，有很强的 吸水性，在空气中很快潮解。
重钙的含磷量>普钙的含磷量
磷酸盐 鉴定 PO43 － 的重要反应，是
使其与过量的钼酸铵在硝酸溶液中 作用，产物是黄色磷钼酸铵沉淀
PO43－ + 12 MoO42－ + 24 H+ + 3 NH4+ —— （NH4） 3PMo12O40•6 H2O + 6
H2O向 PO43－ ，PO3－ 和 P2O74－溶液中分 别加入少许 HAc 进行酸化，再分别滴入稀 的蛋清溶液
—— 使蛋清溶液凝聚的是 PO3－。
磷酸盐 磷酸一氢盐或磷酸二氢盐高温缩
合产物因反应条件不同而异，例如：
170 oC
2 NaH2PO4 —— H2O + Na2H2P2O7
625 oC
n Na2H2P2O7 —— n H2O +
Na（PO3）2n
2 Na2HPO4 —△— H2O + Na4P2O7
含H3PO4 约83%, 相当与14mol·L-1
密度1.6g·cm-3
(正)磷酸
纯O磷O酸为无色O晶体O
O
HO是HOP无OP氧HO化HH性O+、HP不OO挥HP 发OH的三+ H元OO中P强OO酸H 受O热HO时H发生缩O合作OH用，H形O 成P 缩OO合HP酸OH
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。
氮族元素完整版
三、氨
1.氨分子的结构
键角：109°48’
思考：氨分子 为极性还非极 性分子？ 极性分子，因 为分子内正负 电荷中心不重 合，偏移。
三角锥形 正四面体
2.氨气的物理性质
氨气是无色、有剌激性气味的气体，比空气轻，极易 溶于水和易液化。
※常见气体的溶解性：
NH3 HCl SO2 H2S Cl2 CO2 700 500 40 2.6 2 1
单 质 氧 化 性 减 弱
最 高 价 氧 化 物 对 应 水 化 物 的 酸 性 减 弱
氢 化 物 的 稳 定 性 减 弱
3、化学性质的具体表现
（1）最高价氧化物所对应的水化物的酸性 HNO3 ＞ H3PO4 ＞ H3AsO4 （2）气态氢化物的稳定性 NH3 ＞ PH3 ＞ AsH3
4、单质的性质：
一氧化氮、二氧化氮的反应
氮氧化物溶于水的有关计算
（1）NO2溶于水：
3NO2+H2O=2HNO3+NO
（2）NO2、O2的混合气体溶于水：
4NO2+O2+2H2O=4HNO3
（3）NO、O2的混合气体溶于水：
4NO+3O2+2H2O=4HNO3
（4）NO2、NO、O2的混合气体溶于水：
分子：NH3、H2O、NH3· 2O H 离子：NH4+、OH-、H+
◆氨水中的粒子
◆学会比较
物质分类 构成微粒 主要性质 存在条件
分子: H2O 、NH3 、NH3· 2O H
离子: NH4+、OH- 、H+
液氨 氨水
（既不是电解质也
纯净物 (非电解质) 混合物 不是非电解质）
NH3分子 不具有碱性 常温常压下 不能存在 (致冷剂) NH3 H2O NH3·2O H NH4+ OH- H+ 具有弱碱性 常温常压下 可存在
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除NH3, NH4+外，其他均为强还原剂。
8
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
3 形成配合物
元素 符号 N P As Sb Bi
价电 子层 2s22p3 3s23p33d 4s24p34d 5s25p35d 6s26p36d 结构
除氮原子以外，其他原子最外层都有空 的 d 轨道，成键时， d轨道也可以参加成键。
(NH4 )3 PO4 3NH3 (g) H3PO4
Δ
氧化性酸形成的铵盐：
NH4 NO3 N2O 2H2O
Δ
N2+O2
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第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
3. 联氨(肼)、羟胺、氢叠氮酸 肼N2H4和羟胺NH2OH中N的氧化数为-2和-1， 并互为等电子体，形式上分别相当于NH3中的一个 H被-NH2和-OH所取代，电负性大的取代基使化合 物中的N原子不易给出其孤对电子，因而比起NH3 来都是个较弱的质子碱。或更强的共轭酸。 NH4+ 9.26 N2H5+ 7.93 NH3OH+ 5.82
4
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
1 化学键性质 半充满导致较高的电离能，使氮族元素成键 具有较强的共价性
仅电负性较大的N、P可形成极少数的 -3氧化
态离子型的固态化合物 Li3N Mg3N2 Na3P
Ca3P2
N3- 和 P3-： 高电荷、半径较大、易变形、易水 解， 在水溶液中不存在简单的水合离子。
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。
7
第十五章 氮族元素
§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
293K时，1dm3水溶解700dm3 NH3。
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第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
液态NH3作溶剂和H2O有很多相似之处，如：
2NH3 2H2O NH4+ + NH2- K = [NH4+][NH2-]=1.9×10-23 H3O+ + OHK = [H3O+][OH-]=10-14
19
NH3 H2O
NH3 H2O
NH OH 4
23
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
性质三：取代性
其一：NH3中H被其它原子或基团取代：
2Na 2NH3 623K 2NaNH2 H2
NH4Cl + 3Cl2 4HCl + NCl3
C6H5NH2 + CH3OH
§15.2 氮及其化合物
H
H 107° H N的氧化数为-3 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。
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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，
红褐色
此反应为铵盐的鉴定反应二
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第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
性质二：热稳定性差
易挥发且无氧化性酸形成的铵盐：
NH4Cl Δ NH3 (g) HCl(g) (NH4 ) 2 CO3 Δ 2NH3 (g) CO 2 (g) H 2O(g)
不挥发且无氧化性酸形成的铵盐：
32
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
羟胺
结构
N的氧化数为-1
33
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
性质 性质一：强还原性
羟胺是一种不稳定的白色固体，室温下即可发生热 分解。通常它的水溶液或盐较稳定，如[NH3OH]Cl。
酸性： N2 + 2H2O + 2H+ +2e- = 2NH2OH Eθ = -1.87V NH3OH+ + 2H+ + 2e- = NH4+ + H2O Eθ = -1.35V 碱性： N2 + 4H2O + 2e- = 2NH2OH + 2OHEθ = -3.04V NH2OH + 2H2O + 2e- = NH3.H2O + 2OH- Eθ = 0.42V
* [KK(σ2s )2 (σ2s )2 (π2py )2 (π2pz )2 (σ2px )2 ]
п σ
N
N
п
三个化学键的键能941.69kJ.mol-1，N2是双原子 分子中最稳定的。 13
第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
性质 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能小而且其氮化物具有高晶格 能的金属。如，ⅠA和ⅡA族金属。 6Li + N2 Mg + N2 2B + N2
+4，+5
+3, +5 +5
2
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。
5
第十五章 氮族元素
§15.1 通性
2 氧化还原性
EA v
电对
HNO3
电极电势
0.94 0.56 HNO2 H3AsO3
H3AsO4
Sb 2O5 0.58 SbO
Bi 2O5 1.6 1.22 BiO
2 HPO3
H3PO4 0.276 H3PO3
EB v
PO34
氧 化 数 为 +5 的 氮 族 化 合 物
化学性质 性质一：易形成配合物 性质二：弱碱性 性质三：取代性 性质四：还原性
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第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
性质一：易形成配合物
Ag 2NH3 [Ag( NH3 )2 ] H NH3 NH
4
NH3中的孤对电子倾向于和别的分子或离子 形成配位键，形成各种形式的氨配合物； 性质二：弱碱性 易溶于水，形成一元弱碱
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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) Ru(NH3)5]4+。
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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 结构 N2分子轨道式
第十五章 氮族元素
Chapter 15 The Nitrogen Family Elements
1
§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 元素氧化数 -3，-2，-1 -3, +1 -3, +3, +3, +5 +3，+5 +1，+2，+3
除+5氧化态的磷几乎无氧化性外， 其他均为氧化剂。
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第十五章 氮族元素
§15.1 通性
EA v 电对 电极电势
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
NH4NO2(aq)
(NH4)2Cr2O7
煮沸 加热
N2 + 2H2O
N2 + Cr2O3 + 4H2O
15
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：NH3、N2H4、HN3、NH2OH 1. NH3 结构 N原子价电 子结构
2s
2p
sp3杂化
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第十五章 氮族元素
H3O NH3
加入强碱并加热，会释放出氨：
NH OH NH3 H2O
此反应是铵盐的鉴定反应一
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第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
加入奈斯勒试剂 （K2[HgI4]的KOH溶液）：
Hg
NH 2[HgI4 ] 4OH [O
Hg
4
2
NH2 ] I(s) 7I 3H2O
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第十五章 氮族元素
§15.2 氮及其化合物
性质一：强还原性 肼(b.p.,386.5K，m.p.,275K)，广泛被用作还原 剂，肼与氧化剂反应时产生各种含氮化合物，最常 见的是N2。 N2H4 + O2(g) N2H4 + 2Cl2 N2(g) + 2H2O N2(g) + 4HCl
肼的还原性在碱性中比酸性强得多： N2(g) + 5H+ + 4e = N2H5+ Eθ = -0.23V N2(g) + 4H2O + 4e = N2H4 + 4OH- Eθ = -1.16V 性质二：弱碱性（二元弱碱）
3
第十五章 氮族元素