第十一章氮族元素
宋天佑《无机化学》·教学进度
宋天佑《无机化学》·教学进度 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN此为宋天佑教授在吉林大学采用本书授课的实际教学进度，需要注意的是：1.为满足物理学背景的学生需要，将理论部分集中，故将配位化学一章提前讲授。
2.第五章价层电子对互斥理论讲解与教材略有差别。
2013级教学进度第一章化学基础知识1.1 理想气体1.1.1 理想气体的的状态方程1.1.2 混合气体的分压定律课间ppt 48（指讲到本章ppt的第48页，下同）（共用时30分钟）1.2 稀溶液的性质1.2.1 溶液的浓度1.2.2 饱和蒸气压1. 溶剂的饱和蒸气压2. 溶液的饱和蒸气压3. 拉乌尔定律1.2.3 溶液沸点升高1. 饱和蒸气压图2. 沸点升高计算公式（第1次课）结束ppt 111（20130917）1.3 晶体结构基本概念1.3.1 对称性1. 旋转和对称轴2. 反映和对称面3. 反演和对称中心1.3.2 晶体和点阵1.3.3 晶系和点阵型式1. 7个晶系2. 14种空间点阵型式1.3.4 晶胞课间ppt 1861.4 酸碱理论1.4.1 阿仑尼乌斯理论1.4.2 布朗斯特酸碱理论1. 酸碱定义2. 酸碱反应1.4.3 路易斯酸碱理论1. 理论要点（第2次课）结束 ppt 251（20130924）2. 酸碱的软硬分类1.5 化学反应速率1.5.1 平均速率与瞬时速率1.5.2 化学反应的速率方程1.5.3 温度对反应速率的影响1. 阿仑尼乌斯公式2. 反应进程—势能图（第3次课）结束ppt 335（20130926）讲课时间 60 分钟。
第一章共用约5 学时。
第二章化学热力学初步2.1 热力学基本概念2.1.1 体系和状态函数2.1.2 热力学第一定律2.1.3 体积功2.2 热化学2.2.1 化学反应的热效应1. 恒容反应热课间ppt 652. 恒压反应热3.反应进度与摩尔反应热（第4次课）结束ppt 106（20131008）4. Q p和Q V的关系2. 2. 2 盖斯定律2. 2. 3 生成热1. 生成热定义2. 标准生成热的应用2.3 化学反应进行的方向课间ppt 1612.3.1 过程进行的方式1. p－V线与体积功2. 体积功的极限3. 可逆途径和自发过程2. 3. 2 化学反应进行的方向2. 3. 3 影响反应方向的因素2. 3. 4 熵1. 状态函数熵（第5次课）结束ppt 213（20131010）2. 热力学第三定律和标准熵2. 3. 5 状态函数吉布斯自由能1. 自由能判据2. 标准生成吉布斯自由能3. 吉布斯——赫姆霍兹方程课间ppt 266第二章共用约 5 学时。
无机化学第十一章非金属元素二氧硫氮磷碳硅硼
第十一章 非金属元素(二)氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼
过氧化氢浓溶液和蒸气对人体都有较强的刺激作用 和烧蚀性。30%过氧化氢接触皮肤时，会使皮肤变白并 有刺痛感。 过氧化氢蒸气对眼睛粘膜有强烈的刺激作用。人体 若接触浓的过氧化氢，须立即用大量的水冲洗。
氧化物的键型 离子型、共价型和过渡型 多数金属(特别是ⅠA，ⅡA，ⅢA，ⅢB，ⅣB及第 一过渡系的金 属)氧化物都是由离子键形成的离子化合 物，其固体属离子晶体，具有较高的熔点、沸点和硬 度。 对于金属性不强的金属的氧化物如 PbO，SnO等虽主要表现为共价性，但 因晶体为层状结构而具有较高的熔点。
第十一章 非金属元素(二)氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼 元素氧化物的酸碱性呈现以下递变规律： (1) 同周期元素最高氧化值的氧化物从左往右，碱性 递减，酸性递增； (2) 同族元素，相同氧化值的氧化物从上往下，酸 性递减，碱性递增 ( 这一规律在 d 区表现不明显 ) 。 (3) 同一元素，不同氧化值的氧化物，其氧化值 从低到高，碱性递减，酸性递增。
第十一章 非金属元素(二)氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼
第一节氧及其化合物
氧 氧是地壳中含量最多的元素，氧有 3 种同位素：
能形成O2和O3两种单质。
第十一章 非金属元素(二)氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼
氧分子结构
· · · 表示由3个电子构成的π键，称为3电子π键。 简式表明O2分子中存在叁键，即一个σ键和两个3电子 π键。每个3电子π键中有1个未成对电子，2个π键则 有2个未成对电子，并且自旋平行，致使O2表现出顺磁 性。 3电子π键比2电子π键弱得多，键能约为其1/2， 故O2的化学性质比较活泼。
第十一章 非金属元素(二)氧 硫 氮 磷 碳 硅 硼
学习指南 第一节 氧及其化合物 第二节 硫及其化合物 第三节 氮及其化合物 第四节 磷及其化合物 第五节 碳、硅、硼及其化合物 习题 习题参考答案
《氮族元素》PPT课件 (2)
16-2-2 氮的氢化物
氨是最重要的氮肥，是产量最大的化工产品之一 一、氨
制备
773K, 30～70MPa
N2＋H2
Fe触媒
NH3
工业制法 哈伯法
哈伯获得1918年诺贝尔化学奖
《氮族元素》PPT课件 (2)
16-1、元素的基本性质
性质
原子序数
原子量
共价半径/pm 离子 M3半径 M3+ /pm M5+
第一电离势
(KJ/mol) 第一电子亲和
势(KJ/mol) 电负性
N 7 14.01 70 171 16 13
1402
-7
3.04
P 15 30.97 110 212 44 35
△
(火山爆发） (NH4)2Cr2O7
N2 ↑＋ Cr2O3+4H2O
（除N2中的NH3） 2NH3+3CuO △ 3Cu+N2↑＋3H2O
8NH3+3Br2（aq）△ N2↑＋6NH4Br
2NaN3
△ 3N2 ↑＋2Na（l）
极纯的 N2
工业制法：分馏空气。
性质
物理 性质
ห้องสมุดไป่ตู้
无色、无味的气体,难溶于水, 熔点:63K, 沸点:77K,较低, 临界温度126K，因此难 液化,只有在加压和极低温度下才能得到 液氮，作致冷剂,呈惰性.
的稀溶液均呈淡蓝色，因含有”氨合电子“，所以有顺 磁性、导电性和强还原性。
2、化学性 质
还原性
3Cl2+2NH3
N2↑+6HCl 检验Cl2管道是否漏气
11第十一章卤素和氧族
5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te合碲增I合碘减 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po物 强A物t 砹弱 Rn 氡
P区元素的特点
（3）金属的熔点较低
0
ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3
Al 铝
660.4℃
Si
硅
P
磷
S
硫这C些l 金氯属Ar 氩
氧11化4 数为1+333 2.8 2.5 1氧14化0 数为10+058
ns np
nd-1、0 -1、0 -1、0
拆主开要3氧对化电子数 -1、0 +1、+3 +1氧、化+3数+为1、+7+3
ns np
+n5d、+7 +5、+7 +5、+7
r) 碘(I) 原子序数 特9殊性 17 35 53
P区元素的特点（2）具有多种氧化数
这因非种原金现子n属象的s、元称价n素为电p还电子具子构有可型负参为氧与n化成s2数键np1-5
惰性电子对效应
0
ⅢA ⅣA ⅤA Ⅵ低A Ⅶ高A He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O氧氧 F氧氟 Ne 氖 3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 化数硫稳 定C化数l 氯稳定 Ar 氩 4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se化硒性B化r 溴性 Kr 氪
0
ⅢA Ⅳ如A 超Ⅴ纯A 锗ⅥA ⅦA He 氦
2 B 硼 C 碳 N 氮 O 氧 F 氟 Ne 氖
3 Al 铝 Si 硅 P 磷 S 硫 Cl 氯 Ar 氩
4 Ga 镓 Ge 锗 As 砷 Se 硒 Br 溴 Kr 氪 5 In 铟 Sn 锡 Sb 锑 Te 碲 I 碘 Xe 氙 6 Tl 铊 Pb 铅 Bi 铋 Po At 砹 Rn 氡
氮族
专题十 氮族元素[教学目标]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 [教学重点及难点]1． 氮的氢化物、氮气、硝酸的结构与性质 2． 氮的氧化物的计算问题 3． 硝酸的工业制法 [主要内容]1． 氮族元素的结构及性质逆变规律2． N 2单质的结构性质（1） 结构特点：电子式： ，结构式： 。
分子中 三键键能大，分子稳定，化学性质不活泼，但要注意，N 2一旦吸收能量变为N 原子则性质较活泼。
（2） 物理化学性质：无色无味气体，难溶于水，与空气密度相近。
在高温或放电时可与某些物质反应，N 表现为既有氧化性，又有还原性。
a. 与H 2的反应:周期，依次为N 、原子结构简图： 电子式：N 2+3H 2 2NH 3+Q 催化剂高温、高压b. 与O 2的反应c.与某些金属的反应：d. 固态：3．氮的氢化物——氨 （1） 结构：电子式： 结构式 ，空间呈三角锥形，键角107°18′（2） 物理化学性质无色，有刺激性气味气体，易液化（与Cl 2，CO 2相同），极易溶于水（1：700），形成氨水。
a. 与水反应：注：氨水中含大量NH 3·H 2O ，但表示浓度时用NH 3的多少（mol ，g ，%） b. 与酸反应：NH 3+HCl=NH 4Cl （白烟） 2NH 3+H 2SO 4=（NH 4）2SO 4 实质是NH 2+H +=NH 4+ c ．与非金属反应：8NH 3+3Cl 2=6NH 4Cl+N 2 （3）NH 3的制法： a ． 工业制法：H2的来源：b. 实验室制法：N 2+O 2 2NO+3H 2（无色，有毒）放电2NO+O 2 2NO 2（红棕色，有刺激性气味，有毒，易溶于水） 3NO 2+H 2O 2HNO 3+NO 2NO 2N 2O 4（无色）点燃 3Mg+N 2 Mg 3N 2（第ⅡA 族金属都可发生类似反应）N 游离态 N 的化合态（生物固态）转化 NH 3+H 2O NH 3·H 2O NH 4++OH-，水溶液呈弱碱性。
氮族元素无机化学
半充满的p轨道，易形成共价键。 N 、P、As三元素与其他元素成键时以共价为
特征，但N 、P电负性较大，与活泼金属也形成N-3 、
P-3的离子化合物，N-3 、P-3的离子化合物仅存在于
干态，溶液强烈水解，形成NH3 、PH3。
第3页，共97页。
14 - 2 氮和它的化合物
一、氮（N2）
第15页，共97页。
2 联氨的制备
2 NH3 + C1O－ ＝ N2H4 + C1－ + H2O
3 联氨的性质
无水联氨为无色发烟液体，微弱的氨味，溶于水。 水溶液称为水合肼
（1）热稳定性
N2H4 ＝ N2 + 2 H2; 3 N2H4 ＝ N2 + 4 NH3
动力学上是稳定的，但在热力学上是不稳定。
蓝色 棕色
以上反应可用鉴定NO-2 第 IA 和 IIA 族元素的亚硝酸盐都有较高的热稳定性。阳离
子金属性越强，亚硝酸盐越稳定。
第30页，共97页。
（3）亚硝酸盐的溶解性, 毒性
绝大多数易溶, 但AgNO2难溶(淡黄), 均有毒,易转 化为致癌物质亚硝胺。
盐的制备
Pb(粉) + NaNO3 ＝ PbO + NaNO2 2 NaNO3 ＝ 2 NaNO2 + O2
第29页，共97页。
3 亚硝酸及其盐的化学性质
（1）弱酸性
HNO2 ＝ H+ + NO2-
Ka = 5×10-4
பைடு நூலகம்
（2）稳定性 亚硝酸是不稳定的,仅存在于水溶液中，受热易
发生歧化
3 HNO2= H2O + N3O2 ＝ NO2 + 2 NO + H2O
25.氮族元素
高分对策氮族元素一．理解氮族元素的“位、构、性”关系。
1．氮族元素（氮N、磷P、砷As、锑Sb、铋Bi）位于周期表中ⅤA族，原子最外层均有5个电子；主要化合价有＋5、＋3、－3（Sb、Bi无负价）。
2．气态氢化物通式为RH3；最高价氧化物通式为R2O5，其水化物（除HNO3外）通式为H3RO4。
它们元素的非金属性减弱、金属性增强。
二．了解氨气，掌握氮氧化物、氨气、铵盐、硝酸的性质。
1．氮气：分子中具有N≡N叁键，结构很稳定，常温下化学性质不活泼，可作保护气。
将氮气转变为化合态氮的方法叫做氮的固定，N2在放电时跟O2化合为NO、工业合成NH3、在点燃时跟镁化合为Mg3N2等都属于氮的固定。
2．氮的氧化物：有N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中NO是无色、极易被氧化的不成盐氧化物；NO2是红棕色、有刺激性气味、有毒、能跟水反应生成HNO3和NO气体，可自身结合为无色的N2O4；N2O3是亚硝酸酐，N2O5是硝酸酐。
3．氨气：易液化、极易溶于水；可跟H2O化合为弱碱NH3 H2O，跟氯化氢或酸化合为铵盐，跟O2、CuO、Cl2反应时表现还原性。
4．铵盐：离子化合物，受热分解时一般会放出氨气，跟强碱共热时均会放出氨气。
5．硝酸：是易挥发性强酸，见光或受热易分解，浓、稀硝酸均有强氧化性，能氧化铂、金以外的几乎所有金属和C、S、P等非金属以及某些还原性化合物；冷、浓的硝酸能使铁、铝钝化；浓硝酸和浓盐酸氨体积比1:3配成王水，王水能氧化铂和金。
6．硝酸银：在固体受热时，具有不稳定性和强氧化性。
7．氮肥：铵盐（NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4NO3、NH4NO3、NH4HCO3）、尿素。
三．掌握氨气的实验室制法和检验方法。
1．制法：可用NH4Cl固体与Ca(OH)2固体混合加热的方法（制取装置与制取O2的相同）；还能采用浓氨水与NaOH（或CaO）固体（固－液不加热）、给浓氨水加热的方法制取氨气。
氮族元素介绍
3.易形成共价化合物
N、P半径较小，可形成少数氧化数为-3的 固态离子化合物。Li3N ; Ca3P2 ; Mg3N2等，但 遇水强烈水解，溶液中无N3-，P3-离子。
电负性较小的Sb、Bi能形成部分氧化数为 +3的离子化合物Sb2(SO4)3;Bi(NO3)3.但金属性 很弱，溶液中强烈水解，阳离子是SbO+，BiO+， 无游离的Sb3+，Bi3+。
As、Sb :
+Ⅲ
+Ⅴ
2018/11/16 3
2.电离能
元素(二） Li Be B C N O F
电离能(I1) 520 900 801 1086 1402 1314 1681
元素（三） Na
Mg
AL
Si
P
S
CL
电离能(I1) 496 738 578 787 1012 1000 1251
2018/11/16 4
N2O4
无色
升温 加压
2NO2
＞150℃
2NO+O2↑
2018/11/16 28
红棕色
化性: 易溶水、碱 3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
强氧化性 弱还原性 2NO2+C=CO2+2NO C、P、S等在NO2中易起火燃烧。 MnO4-+5NO2+H2O=Mn2++2H++5NO3-
SbCI3+H2O→SbOCI↓+2HCI
2018/11/16 5
§14-2 氮和它的化合物
一、氮的成键特征和价键结构 二、氮元素的氧化态-吉布斯自由能图 三、氮在自然界的分布和单质氮 四、氮的氢化物 五、氮的含氧化物 六、氮的卤化物
【精选】第十一章元素化学xin
第十一章 元素化学
一. 概论 1.元素的分布
地壳-------- 大气圈，水圈和岩石圈组成 其中：大气圈（Atmosphere） 5.1×1018 Kg 0.03%（0.00009%）
我们以金属和非金属，结合电子构型分类来进行讨论。
以了解不同类型元素的通性为主线，同时了解某些反规律的特 性。这是描述性学科学习的重要方法。
元素化学内容十分庞杂，在学习的同时必须结合前面已学的基 础化学的原理。
二. 氢（Hydrogen） 电子构型：1S1，核结构1p，原子量 1.008 rH 37pm ， rH- 154pm， rH+ 10-3 pm ， rv 120pm 是最轻，最特殊，最小的原子。
在周期表中的位置有三种摆法： ① 按电子构型，属S区元素ⅠA族。但H是非金属元素。 EI 1312 KJ/mol Li 520， Na 496 ② 按能形成双原子分子H2 1σ2，与Na反应得到H-，1S2，He结
构，属P区元素Ⅶ族。但H的Ea 72.9，比F 322，Cl 348.7要小。 ③按1S1属于半满状态，可算ⅣA族。但化学性质相差太大。
水圈 （Hydrosphere） 1.41 ×1021Kg 6.91% （0.024%） 岩石圈 （Lithosphere） 2.4 ×1022Kg 93.06% （0.4%）
各元素在地壳中的含量（%）叫丰度 （clarke值）
地幔 （Mantle） 4.016 ×1024Kg 67.2% 288.3Km 地核 （Core） 1.936 ×1024Kg 32.4% 3471Km （半径）
无机及分析化学 第11章 元素化学
11.1 元素概述
11.1.2 元素分类
●金属元素、非金属元素：根据元素的电子得失能力分
11.3 p区元素
11.3.1 p区元素的通性
2 物理性质 ●包含有：
□金属固体：如铝；
□非金属固体：如碘； □非金属液体：如溴；
□非金属气体（双原子分子）：如氧气
●同周期元素中，熔、沸点从左到右逐渐减小 ●同族元素中，熔、沸点从上到下逐渐增大
11.3 p区元素
11.3.1 p区元素的通性
3 化学性质
11.2 s区元素
11.2.1 s区元素的通性
3 化学性质
●典型的金属性，活泼性高：与卤素、氧及活泼非金属反应 ●还原能力：强还原剂，碱金属比碱土金属强 ●化合物：大都以离子键形成
典型反应 Ⅰ A族 M+X2→MX（X为卤素） M+H2→MH M+H2O→MOH M+TiCl4→Ti+MCl M+O2→M2O M 2 O2 MO2 Ⅱ A族 MX2 MH2（Be、Mg除外) M(OH)2(Ca、Sr、Ba） Ti+MgCl2 MO MO2(Ca、Sr、Ba)
●p区元素在许多化合物中常以共价键结合
●p区元素大多具有多种氧化值，其最高正氧化值等于其最外 层电子数（即族数）。 ●p区非金属元素（除稀有气体外），在单质状态以非极性共 价键结合，可形成独立的双原子分子，如Cl2、O2、N2等； 也可形成多原子的巨形分子，如C、Si、B等。 ●p区金属元素金属性比碱金属和碱土金属要弱。某些元素甚 至表现出两性，如Si、Al等。