第十章p区元素PPT课件
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CH
4
无机化学
第二十四讲 氮族元素
主讲人：彭艳芬
2021
1
一、 氮族元素概述
❖ ⅤA族称为氮族 价层电子构型为：ns2np3 ❖ 包括：氮(N) 磷(P) 砷(As) 锑(Sb) 铋(Bi) ❖ 从上到下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
❖ 常见氧化值：-3，+3，+5 ，并且从上到下+3氧化态 稳定性增强，+5氧化态减小。
燃，白磷必须贮存在水中。
2021
4
❖ 这是由于分子结构不同引起的。
❖ 氮原子间易形成重键，N≡N键键能很高。
:N N:
▪磷原子通过单键 与其他 三个磷原子相连，这种四
面体结构键角很小(60°), 张力大，P−P键键能很小。
2021
5
二、 氨和铵盐
❖ 1. 氨 ❖ 氨是氮的重要化合物，几乎所有的含氮化合物都
2021
2
❖ 铋主要表现为+3氧化态，NaBiO3是极强氧化剂。 ❖ 这是由于6s2电子受到较小的屏蔽作用，又具有较大
的穿透效应。所以6s能级降低，6s电子不易参加反应， 称为“惰性电子对效应”。该效应还表现在ⅢA、ⅣA 等族。
❖
2021
3
❖ 氮和磷单质性质差异很大。N2 的熔、沸点低，不活 泼。而P熔、沸点较高，白磷有较高的活性，易自
NO(g) + NO2(g) +H2O
▪HNO2具有氧化性又有还原性。
▪ HNO2+H++e NO+H2O
E =1.00V
▪ NO3-+3H++2e HNO2+H2O E = 0.94V
2021
17
❖ HNO2是较强氧化剂和弱的还原剂。 ❖ 2NO2- + 2I- + 4H+ = 2NO + I2 + 2H2O ❖ NO2- + Fe2+ + 2H+ = NO + Fe3+ + H2O ❖ 遇更强氧化剂，显还原性：
❖ Mg + 4HNO3(浓) = Mg(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O ❖ 4Mg + 10HNO3(稀) = 4Mg(NO3)2 + N2O↑+ 5H2O
❖ 4Mg + 10HNO3(极稀) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O
2021
14
❖ 一体积的浓硝酸和三体积的浓盐酸的混合酸称王水，不活 泼金属金、铂可溶于王水中。
2Na + 2 NH3(l) = 2NaNH2 + H2
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9
❖2. 铵盐
❖ 铵盐在晶型、溶解度等方面与钾盐很相似，但铵盐在热稳 定性上和钾盐有很大差异，固体铵盐加热易分解。
❖ （1）非氧化性酸的铵盐
❖ NH4Cl ❖ NH4HCO3 ❖ (NH4)2SO4 ❖ (NH4)3PO4
NH3↑+ HCl↑
❖ 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2↑+ O2↑ ❖ （3）分解成金属(活泼性比Cu差)
❖ 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2↑+ O2↑
2021
16
❖ 2. 亚硝酸及其盐 ❖ 性质：亚硝酸是一种不稳定的弱酸，低温下分解生成N2O3，
溶于水呈蓝色：
❖ 2 HNO2
N2O3 + H2O
2021
11
三、 氮的含氧酸及其盐
❖ 1. 硝酸及其盐
❖ HNO3和NO3-的结构：
N原子sp2杂化
sp2
2p
O
N
П46
O
O
П34
2021
12
❖ 纯HNO3是无色液体。沸点83℃，易挥发。 ❖ HNO3是强酸，具有氧化性，可以与许多金属及非金属反应，
还原产物与硝酸的浓度及还原剂的强弱有关：
❖ （1）与非金属反应，主要还原产物为NO
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7
❖ 化学性质：
▪ （2）还原性 NH3中N的氧化值为-3，具有还原性 ▪ 在纯氧中可以燃烧：
▪
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
▪ 在铂催化下：
▪
4NH3 + 5O2 催化剂 4NO + 6H2O
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8
▪ NH3 与Cl2发生强烈作用：
▪ 2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl ▪ 产生的HCl和剩余的NH3进一步反应，生成NH4Cl冒白烟。工 业上常用NH3来检查Cl2管道是否漏气。 ▪（3）取代反应 NH3分子中的H可被其它元素取代。 ▪碱金属在液氨中如果存在少量催化剂，则发生取代反应：
❖ Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O ❖ 3pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO↑+ 8H2O
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15
❖ 硝酸盐均易溶于水，固体硝酸盐受热易分解： ❖ （1）分解成亚硝酸盐(比Mg活泼的金属)：
❖ 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑ ❖ （2）分解成金属氧化物(活泼性在Mg~Cu间)：
酸为挥发性酸wk.baidu.com
NH3↑ + CO2↑+ H2O 酸为不稳定酸
NH3↑ + NH4HSO4 酸为难挥发性酸
3NH3↑ + H3PO4
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❖ （2）氧化性酸的铵盐
❖ NH4NO2
N2 ↑+ 2H2O
❖ NH4NO3
N2O ↑+ 2H2O
❖ (NH4)2Cr2O7
N2 ↑+ Cr2O3 + 4H2O
❖ 4HNO3(浓) + 3C = 3CO2↑ + 4NO↑+ 2H2O
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❖ （2）与不活泼金属，如Cu、Ag、Hg等 ❖ Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + NO2↑+ 2H2O ❖ 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O ❖ （3）与较活泼金属反应
可用氨为原料制取。
❖ 液氨是良好的溶剂，主要溶解有机物。碱金属和 钙、锶、钡等也能溶解于液氨，生成蓝色溶液，有 强导电性。
❖ M + (x+y)NH3(l) = M(NH3)x+ + e(NH3)y-
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❖ 化学性质： ❖ （1）加合反应
N
H
H H
❖ [Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+、NH4+等。
❖ 5NO2- + 2MnO4- + 6H+ = 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O
❖ 可使KMnO4溶液褪色，据此可区分亚硝酸盐和硝酸 盐。
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无机化学
第二十四讲 氮族元素
主讲人：彭艳芬
2021
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一、 氮族元素概述
❖ ⅤA族称为氮族 价层电子构型为：ns2np3 ❖ 包括：氮(N) 磷(P) 砷(As) 锑(Sb) 铋(Bi) ❖ 从上到下金属性逐渐增强，非金属性逐渐减弱。
❖ 常见氧化值：-3，+3，+5 ，并且从上到下+3氧化态 稳定性增强，+5氧化态减小。
燃，白磷必须贮存在水中。
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❖ 这是由于分子结构不同引起的。
❖ 氮原子间易形成重键，N≡N键键能很高。
:N N:
▪磷原子通过单键 与其他 三个磷原子相连，这种四
面体结构键角很小(60°), 张力大，P−P键键能很小。
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二、 氨和铵盐
❖ 1. 氨 ❖ 氨是氮的重要化合物，几乎所有的含氮化合物都
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2
❖ 铋主要表现为+3氧化态，NaBiO3是极强氧化剂。 ❖ 这是由于6s2电子受到较小的屏蔽作用，又具有较大
的穿透效应。所以6s能级降低，6s电子不易参加反应， 称为“惰性电子对效应”。该效应还表现在ⅢA、ⅣA 等族。
❖
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❖ 氮和磷单质性质差异很大。N2 的熔、沸点低，不活 泼。而P熔、沸点较高，白磷有较高的活性，易自
NO(g) + NO2(g) +H2O
▪HNO2具有氧化性又有还原性。
▪ HNO2+H++e NO+H2O
E =1.00V
▪ NO3-+3H++2e HNO2+H2O E = 0.94V
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❖ HNO2是较强氧化剂和弱的还原剂。 ❖ 2NO2- + 2I- + 4H+ = 2NO + I2 + 2H2O ❖ NO2- + Fe2+ + 2H+ = NO + Fe3+ + H2O ❖ 遇更强氧化剂，显还原性：
❖ Mg + 4HNO3(浓) = Mg(NO3)2 + 2NO2↑+ 2H2O ❖ 4Mg + 10HNO3(稀) = 4Mg(NO3)2 + N2O↑+ 5H2O
❖ 4Mg + 10HNO3(极稀) = 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3 H2O
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❖ 一体积的浓硝酸和三体积的浓盐酸的混合酸称王水，不活 泼金属金、铂可溶于王水中。
2Na + 2 NH3(l) = 2NaNH2 + H2
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❖2. 铵盐
❖ 铵盐在晶型、溶解度等方面与钾盐很相似，但铵盐在热稳 定性上和钾盐有很大差异，固体铵盐加热易分解。
❖ （1）非氧化性酸的铵盐
❖ NH4Cl ❖ NH4HCO3 ❖ (NH4)2SO4 ❖ (NH4)3PO4
NH3↑+ HCl↑
❖ 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2↑+ O2↑ ❖ （3）分解成金属(活泼性比Cu差)
❖ 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2↑+ O2↑
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❖ 2. 亚硝酸及其盐 ❖ 性质：亚硝酸是一种不稳定的弱酸，低温下分解生成N2O3，
溶于水呈蓝色：
❖ 2 HNO2
N2O3 + H2O
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11
三、 氮的含氧酸及其盐
❖ 1. 硝酸及其盐
❖ HNO3和NO3-的结构：
N原子sp2杂化
sp2
2p
O
N
П46
O
O
П34
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❖ 纯HNO3是无色液体。沸点83℃，易挥发。 ❖ HNO3是强酸，具有氧化性，可以与许多金属及非金属反应，
还原产物与硝酸的浓度及还原剂的强弱有关：
❖ （1）与非金属反应，主要还原产物为NO
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❖ 化学性质：
▪ （2）还原性 NH3中N的氧化值为-3，具有还原性 ▪ 在纯氧中可以燃烧：
▪
4NH3 + 3O2 = 2N2 + 6H2O
▪ 在铂催化下：
▪
4NH3 + 5O2 催化剂 4NO + 6H2O
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▪ NH3 与Cl2发生强烈作用：
▪ 2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl ▪ 产生的HCl和剩余的NH3进一步反应，生成NH4Cl冒白烟。工 业上常用NH3来检查Cl2管道是否漏气。 ▪（3）取代反应 NH3分子中的H可被其它元素取代。 ▪碱金属在液氨中如果存在少量催化剂，则发生取代反应：
❖ Au + HNO3 + 4HCl = H[AuCl4] + NO↑+ 2H2O ❖ 3pt + 4HNO3 + 18HCl = 3H2[PtCl6] + 4NO↑+ 8H2O
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❖ 硝酸盐均易溶于水，固体硝酸盐受热易分解： ❖ （1）分解成亚硝酸盐(比Mg活泼的金属)：
❖ 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2↑ ❖ （2）分解成金属氧化物(活泼性在Mg~Cu间)：
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NH3↑ + CO2↑+ H2O 酸为不稳定酸
NH3↑ + NH4HSO4 酸为难挥发性酸
3NH3↑ + H3PO4
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❖ （2）氧化性酸的铵盐
❖ NH4NO2
N2 ↑+ 2H2O
❖ NH4NO3
N2O ↑+ 2H2O
❖ (NH4)2Cr2O7
N2 ↑+ Cr2O3 + 4H2O
❖ 4HNO3(浓) + 3C = 3CO2↑ + 4NO↑+ 2H2O
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❖ （2）与不活泼金属，如Cu、Ag、Hg等 ❖ Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + NO2↑+ 2H2O ❖ 3Cu + 8HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O ❖ （3）与较活泼金属反应
可用氨为原料制取。
❖ 液氨是良好的溶剂，主要溶解有机物。碱金属和 钙、锶、钡等也能溶解于液氨，生成蓝色溶液，有 强导电性。
❖ M + (x+y)NH3(l) = M(NH3)x+ + e(NH3)y-
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❖ 化学性质： ❖ （1）加合反应
N
H
H H
❖ [Ag(NH3)2]+、[Cu(NH3)4]2+、NH4+等。
❖ 5NO2- + 2MnO4- + 6H+ = 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2O
❖ 可使KMnO4溶液褪色，据此可区分亚硝酸盐和硝酸 盐。
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