氮族元素
氮族元素氮族元素
氮族元素氮族元素氮族元素是指元素周期表中第15族的元素，包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）和钋（Bi）。
这些元素都具有一些相似的化学性质和电子结构特征。
在自然界中，氮族元素广泛存在于岩石、土壤、空气、生物体等不同环境中，并且在地球上具有重要的地球化学循环。
首先，我们来了解一下氮。
氮是地球上气体态元素的主要成分之一，占据了近地表大气的78%左右。
它属于非金属元素，具有两个共价键，通常以N2的形式存在。
氮气是一种非常稳定和惰性的分子，这使它在常温常压下不易与其他元素或化合物反应。
因此，人们通常称氮气为惰性气体。
此外，氮还是生物体中许多重要化合物，如氨基酸、蛋白质和核酸的组成部分。
接下来是磷。
磷是一种非金属元素，其化学性质相对活泼。
它在地球上的存在主要以磷酸盐的形式，广泛分布于矿石、岩石、土壤和水体中。
磷是生命体中重要的元素之一，是细胞核酸和蛋白质的组成部分，同时也在能量代谢和骨骼形成中起着重要的作用。
然后是砷。
砷是一种半金属元素，具有金属和非金属元素的一些特性。
它在地壳中以砷化物的形式存在，砷酸盐也是一种常见的矿石。
砷具有较强的毒性，对人类和其他生物有害。
然而，它在医药和农业领域中的一些化合物也有一定的用途。
接下来是锑。
锑是一种典型的金属元素，具有良好的导电性和热导性。
它在地壳中主要以硫化锑的形式存在。
锑的化合物在冶金、制造电池和半导体器件等方面有广泛应用。
最后是钋。
钋是一种放射性元素，也是自然界中含量极稀少的元素之一、它主要以铋矿石中的放射性钋-210的形式存在。
钋的放射性衰变产物被广泛用于科学研究和医学诊断等领域。
氮族元素在自然界中的存在和它们的化学特性对地球的生态平衡和人类的生活都具有重要影响。
例如，氮是生命体中蛋白质和核酸的组成部分，它是植物生长所必需的。
磷则在植物的能量代谢和骨骼形成中扮演着重要角色。
此外，氮和磷也是水体富营养化的主要原因之一、砷和锑的毒性对环境和人类健康构成了一定的威胁，因此对于它们的环境污染和诊断治疗的研究非常重要。
氮族元素方程式总结
氮族元素方程式总结氮族元素包括氯、溴、碘和砹。
这些元素都属于同一族，因为它们在化学性质上有一些共同的特征。
下面是几个关于氮族元素的方程式及其化学反应的总结：1.氯气与金属的反应：2Cl2(g)+2M(s)->2MCl(s)(M代表金属)氯气可以与许多金属反应，形成金属氯化物。
这是一种氧化反应，氯气在反应中被还原形成氯化物。
2.溴水与苯酚的反应：2Br2(aq) + 2C6H5OH(aq) -> 2C6H5OBr(aq) + 2HBr(aq)溴水可以与苯酚反应，生成溴代苯酚和溴化氢。
这是一种取代反应。
3.碘和红磷的反应：4I2(g)+P4(s)->4PI3(s)碘和红磷反应，生成三碘化磷。
这是一种氧化反应，碘在反应中被还原形成三碘化磷。
4.溴化银与氮化钠的反应：AgBr(s)+Na3N(s)->NaBr(s)+Ag3N(s)溴化银可以与氮化钠反应，生成溴化钠和氮化银。
这是一种置换反应，溴化银被氮化银置换。
5.碘化钠与硫酸银的反应：NaI(aq) + Ag2SO4(aq) -> AgI(s) + Na2SO4(aq)碘化钠可以与硫酸银反应，生成碘化银和硫酸钠。
这是一种双置换反应，碘离子与硫酸根离子交换。
6.砹与碘化钠的反应：I2(aq) + NaAsO2(aq) -> NaIO2(aq) + AsI3(aq)砹可以与碘化钠反应，生成碘酸钠和三碘化砹。
这是一种氧化还原反应，砹在反应中被氧化形成碘酸钠。
7.氯化钡与氯化铵的反应：BaCl2(aq) + 2NH4Cl(aq) -> BaCl2·2NH4Cl(s)氯化钡可以与氯化铵反应，生成氯化铵的复合物。
这是一种双置换反应。
这些方程式展示了氮族元素的一些常见反应和化学性质。
这些元素在生活中有着广泛的应用，包括在制药、农业和材料科学等领域。
通过研究这些反应，可以更好地理解氮族元素的性质和作用。
无机化学课件氮族元素
(iii) 王水的氧化性：浓HNO3：浓HCl为3：1 叫做 王水，它的氧化性比硝酸更强，可溶解金、铂等不活 泼金属（实际上是多种氧化剂+配位剂Clˉ在起作用）
D.硝化反应—— 与有机化合物发生反应，生成 硝基化合物(RNO2).
硝酸盐NO3ˉ: (i) 结构: 正三角形，sp2杂化，有个大π36键
盐溶液显酸性（水解） 与碱溶液的反应：
NH4+ + OH- == NH3 + H2O
(iii) NH4+ 的鉴别： A. 若NH4+量多，可用加强碱加热，用湿润的蓝 色石蕊试纸（变兰）检验气体；
B. 若NH4+量少，加Nessler试剂(K2[HgI4]的KOH 溶液)检验（通常为红棕色）
NH4+ + [HgI4]2- + OH-
白磷、红磷的物理性质
白磷
红磷
色、态
白色蜡状
红棕色粉末
溶解性 毒性
着火点
不溶于水，溶于CS2 剧毒
40℃ , 易自燃
不溶于水和CS2 无毒 240℃
保存 用途 分子结构
相互转化
密封，保存于冷水中
密封，防止吸湿
制高纯度磷酸
制安全火柴、火药
P4 正四面体 键角60°
结构复杂
白磷
隔绝空气加热到260℃ 红磷
氨气的化学性质：
可发生三类反应：
A. 加合反应：NH3作为一种典型的Lewis碱，可与许多 金属离子(如Ag+、Cu2+、Co3+、Ni2+)形成配合物；与某些盐 晶体加合(如8NH3+CaCl2 → CaCl2·8NH3 )
B. 取代反应：NH3中的氢可被活泼的金属取代生成氨 基化合物(－NH2)和氢气。
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。
氮族元素氮族元素
氮族元素氮族元素氮族元素指的是元素周期表第15族元素，包括氮(N)、磷(P)、砷(As)、锑(Sb)和铋(Bi)等五个元素。
这些元素具有共同的特点和相似的性质，下面将逐一介绍它们的性质和应用。
首先是氮(N)元素，它是地壳中含量最丰富的元素之一，占据空气中78%的体积比例。
氮气是一种无色无味的气体，不可燃不支持燃烧。
它在自然界中主要以氮气(N2)的形式存在，但不能直接被生物利用，大部分生物体需要通过固氮作用将氮气转化为可利用的氨氮或硝态氮。
氮还是DNA和蛋白质等生物分子的组成元素，对维持生命活动有着重要的作用。
磷(P)元素是地壳中丰度较低的元素之一，主要以磷酸盐的形式存在于天然界中。
磷是生物体中的重要元素，是DNA、RNA和ATP等能量分子中的组成部分，对维持生物体的新陈代谢和生长发育起到重要作用。
此外，磷还是农业和工业中的重要原料，广泛应用于生产肥料、洗涤剂、防火剂等。
砷(As)元素是地壳中的稀有元素，存在于矿石、土壤和地下水等环境中。
砷是一种有毒的元素，对大多数生物有害，但也有一些微生物和植物能够耐受砷的毒性。
砷及其化合物在医学和农业上有一定的应用，比如用于治疗白血病和癫痫病等疾病，以及作为杀菌剂和杀虫剂使用。
锑(Sb)元素是一种具有金属和非金属特性的元素，它存在于矿石中，主要由锑矿石中提取得到。
锑有很高的导电性和热导性，在电子工业中得到了广泛应用，例如用于制备电子器件、半导体材料和光学仪器等。
此外，锑化合物还可以用作催化剂和防腐剂。
铋(Bi)元素是一种稀有的金属元素，地壳中含量较低。
铋的熔点非常低，是所有金属中最低的，因此被广泛应用于制备低熔点合金和制备火花塞等。
铋化合物也具有一些特殊的性质，在医学和化工领域中有一定的应用，例如用于制备妇科用药和染料等。
总的来说，氮族元素包括氮、磷、砷、锑和铋等，它们在自然界和人类社会中都具有重要的地位和广泛的应用。
这些元素既是生物体的重要组成元素，也是工业生产和科学研究中的重要原料和催化剂。
氮族元素
O N O 气态 N O
O
2. 亚硝酸及其盐 nitrous acid and nitrite
• HNO2极不稳定，只能以稀溶液存在于冷水中。
HNO2— N2O3 + H2O — H2O + NO + NO2
• HNO2的酸性比醋酸稍强: Ka = 7.1×10–4 • 亚硝酸盐比亚硝酸稳定得多，碱金属和碱土金属 的亚硝酸盐为稍带黄色的白色晶体，易溶于水。 但重金属的亚硝酸盐不太稳定。如AgNO2不到 100℃就分解了。 • 亚硝酸盐有毒，为致癌物质。
2. 亚硝酸及其盐
• 亚硝酸及其盐既具有氧化性又具有还原性，但 以氧化性为主。
AӨ(HNO2/NO) = 0.98V AӨ(NO3–/HNO2) = 0.94V
例 2NO2– + 2I– +4H+= 2NO + I2 +2H2O 2MnO4– + 5NO2– +6H+ = Mn2+ + 5NO3– +3H2O
硝酸及硝酸盐
⑵硝酸的性质
绝大多数金属可以同硝酸反应，有三种 情况:
① 发生钝化: Fe Cr Al 在冷的浓硝酸中钝化。 ② 被氧化成水合氧化物或含氧酸: Sn Sb W Mo可被浓硝酸氧化为水合 氧化物或含氧酸。 ③生成硝酸盐 其余情况下均生成硝酸盐
硝酸及硝酸盐
⑵硝酸的性质
• 硝酸的还原产物也比较复杂
• NH4+离子半径与K+、 Rb+相近，所以铵盐在晶 形、溶解性、形成复盐等方面与钾盐铷盐类似。
• NH4＋的鉴定
①气室法 用pH试纸检验加热碱性溶液所产生的气体 ② 用奈斯勒(Nessler)试剂 奈斯勒试剂为KI与 HgI2的 混合溶液加KOH的强碱性溶液，其中存在有[HgI4]2– 离子。
第4章氮族元素
2 NH2OH + 2 AgBr === 2 Ag + N2 + 2 HBr+ 2 H2O 2NH2OH + 4 AgBr === 4 Ag + N2O +4 HBr +H2O
1.熟悉氮元素在本族元素中的特殊性。 ２、掌握氮、磷以及它们的氢化物，含氧酸 及其盐的结构、性质、制备和用途。 ３、熟悉本族元素不同氧化态间的转化关系，
４、掌握砷、锑、铋单质及其化合物的性质递 变规律。 ５、从结构特点上分析理解本族元素的通性和特性。
本章讲解内容
第一节 通性
第二节 氮及其化合物 第三节 磷及其化合物 第四节 砷 锑 铋
NH2OH＋2Fe(OH)2＋H2O＝2Fe(OH)3＋NH3
3.氮化物 (N— )
离子型氮化物只存在于固态，水 溶液中水解为氨： 3Mg＋N2＝Mg3N2 Mg3N2＋6H2O＝3Mg(OH)2＋2NH3
间充型氮化物不服从一般化合价定律， 如TiN、Mn5N2、W2N3等，氮原子填充在 金属晶格的间隙中，化学性质稳定， 熔点高，硬度大，用于作高强度材料。 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。
结构式:N
N
由于N2分子中存在叁键N≡N，所以N2分子具有很 大的稳定性，将它分解为原子需要吸收946 kJ•mol1的能量。N 分子是已知的双原子分子中最稳定的。 2
主要反应
加热加压催化剂
N2+3H2===========2NH3
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
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氮族元素
【重点难点归纳】
重点氮族元素在性质上的相似性和递变性。
难点氮族元素性质与原子结构的关系。
本节需掌握的知识点①氮族元素在周期表中的位置及原子结构特点。
②氮族元素性质的相似性和递变规律。
③氮族元素的原子结构和性质间的关系。
【知识点精析】
１．氮族元素
（１）氮族元素在周期表中的位置：
氮族元素位于周期表中第ＶＡ族，包括氮（Ｎ）、磷（Ｐ）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）五种元素。
（２）原子结构：
①相同点：最外层都有５个电子（决定了它们的单质及化合物在化学性质上具有某些相似性）。
②不同点：核电荷数不同；电子层数不同，原子半径随着核电荷数的增加而逐渐增大（决定了它们的单质及其化合物在性质上具有递变性和差异性）。
２．氮族元素性质的相似性和递变性
（１）相似性：
①最外电子层均为５个电子，能结合３个电子达到稳定结构。
②氮族元素的最高正化合价为+5价；最高价氧化物的分子通式为R
2O
5。
③氮族元素最低负化合价为-3价；气态氢化物的分子通式为RH
3。
④最高价氧化物水化物的通式为HRO
3或H
3
RO
4。
注意锑、铋为金属，无负价。
（２）递变性：
①单质：非金属→金属。
②元素：非金属性N>P>As；金属性Sb>Bi。
③气态氢化物稳定性：NH
3>PH
3
>AsH
3。
④最高价氧化物的水化物的酸性：HNO
3>H
3
PO
4
>H
3
AsO
4
>H
3
SbO
4。
【解题方法指导】
[例１]关于氮和磷两种元素的叙述正确的是（）
Ａ．它们的原子最外层电子数相等，它们的最高正价都是＋５价
Ｂ．氮的非金属性比磷强，所以NH
3的稳定性要大于PH
3
Ｃ．因为氮原子半径比磷原子半径要小，所以氮的相对原子质量比磷的相对原子质量小
Ｄ．磷酸比硝酸稳定，说明磷的非金属性不一定比氮弱
解析由氮族元素的结构特点可知，它们的最外层电子都是５个，最高正价为＋５价，故Ａ正确。
非金属性越强，其气态氢化物越稳定，故Ｂ正确。
元素的非金属性强弱与其对应的含氧酸的稳定性无因果关系，原子半径的大小与相对原子质量之间不存在比例关系。
正确选项为Ａ、Ｂ。
点评要正确认识原子结构和元素性质间的关系，熟悉同族元素性质的相似性和递变性。
[例２]砷为第四周期ＶＡ族，根据砷在周期表中的位置推测，砷不可能具有的性质是（）
Ａ．砷在通常情况下是固体
Ｂ．As
2O
5
对应水化物酸性比H
3
PO
4
强
Ｃ．可以有-3、+3、+5等多种化合价
Ｄ．AsH
3比PH
3
稳定
解析根据同主族元素性质的递变性，酸性H
3PO
4
比H
3
AsO
4
强，稳定性PH
3
大
于AsH
3。
正确选项为B、D。
点评掌握同主族元素性质递变性是解题关键。
[例３]某元素的最高价氧化物为R
2O
5
，该元素的气态氢化物中含氢的质量分
数为8.82%，又知该元素的原子核内质子数比中子数少１。
试推断：（１）该元素的名称是__________，在元素周期表中的位置是__________。
（２）该元素的最高价氧化物对应水化物的酸性强弱与同周期元素最高价含氧酸的比较应为（写化学式）______________。
解析根据最高价氧化物R
2O
5
，该元素的气态氢化物为PH
3。
由质量分子数计算：×100%=8.82%。
解得M
R
=31。
所以，该元素的质子数＝=15，为磷元素。
答案（１）磷；第三周期ＶＡ族。
（２）HClO
4>H
2
SO
4
>H
3
PO
4
>H
2
SiO
3。
点评确定Ｒ相对原子质量的另一种方法可以由Ｒ与Ｈ原子个数比计算。
即
=3∶1，代入可求得M
R
=31。
要学会多向思维，形成一题多解意识。