化学竞赛培训元素化学部分第4章氮族元素.ppt

4.1 氮族元素概述,第四章 氮族元素,A N P As Sb Bi ns2np3,氮半径小，易形成双键、三键,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。,4.2 氮的氢化物,4.2.1 氨,Fe,Ru 2N2+3H2 = NH3 Haber F. 获1916年诺贝尔奖,4.2.2 联氨(肼）、羟胺,OH,NH2,N2H4 无色液体,NH2OH 无色固体,催化,水溶液为碱性,NH3 N2H4 NH2OH,K1016 N2H62+OH,不稳定，易分解 N2H4 = N2 +H2(或NH3) 3NH2OH = NH3+3H2O + N2 (N2O),+ + + H2O H2O H2O,K 105 NH4+OH,K106 N2H5+OH,K109 NH3OH+OH,+H2O,既可以作氧化剂，又可作还原剂 2NH2OH+2AgBr =2Ag+N2(N2O)+2HBr+2H2O N2H4+4CuO = 2Cu2O+N2+2H2O,N2H4(l) + O2 (g) = N2 (g) + 2H2O rH= 621.5kJmol1 N2H4(l)+2H2O2(l) = N2 (g)+4H2O(g),NH2OH可与醛、酮形成肟，是聚酰胺纤维或尼龙的中间体,NH3 N2H4 NH2OH,形成配合物 Pt(NH3) 2(N2H4) 2Cl Zn(NH2OH) 2Cl,形成配合物的能力强弱？,4.2.3 氢叠氮酸 HN3 无色液体或气体,AgN3 Cu(N3) 2 Pb(N3)2 Hg(N3) 2,撞击,NaOH NaN3,N2 +H2,Zn Zn(N3)2+H2,N2H4+HNO2 = HN3+2H2O,NCl3: NH3+3Cl2 = NCl3+3HCl 在90：爆炸分解： NCl3 = N2+ 3/2Cl2 rH= 295.5kJmol1,4.3 卤 化 物,NF3 NCl3 sp3杂化，角锥形,4.4.1氮氧化物：N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5, NO3,NO2 sp2杂化,4.4 氮的含氧化合物,NO：(2s)2 (*2s)2 (2px)2 (2py)2 (2pz)2 (*2py)1 顺磁性,2NO 3I2 4H2O = 2NO3 8H 6I,4NO2 H2S = 4NO SO3 H2O,10NO2 2MnO4 2H2O = 2Mn2 10NO3 4H,N：sp2杂化,N2O3+ H2O,2HNO2,(蓝色),NO + NO2 + H2O,4.4.2 亚硝酸及其盐,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。,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。,亚硝酸盐遇到仲胺可形成 亚硝酰，可引起消化系统癌症,N：sp2杂化,N：sp2杂化,4.4.2 硝酸及其盐,HNO3的结构 NO3-的结构,3,4,4,6,HNO3越稀，金属越活泼， HNO3 被还原的氧化值越低。,Zn(NO3)2 +2NO2+2H2 O,Zn +4HNO3（浓）=,3Zn(NO3)2+2NO+4H2O,3Zn + 8HNO3（稀1:2）=,4Zn(NO3)2+N2O+5H2O,4Zn+10HNO3(较稀2mol/L) =,4Zn+10HNO3(很稀1:10) =,4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O,活泼金属,非金属单质 + HNO3 = 相应的高价酸 + NO,4.5 磷的化合物,PPP=60 具有张力,红磷：,4.5.1 单质,黑磷：,石墨状的片状 结构，可导电。,白磷（黄磷）：,2P 3X2 = 2PX3 （PX3 X2 = PX5）,P43NaOH3H2O = PH3 3NaH2PO2,冷,11P 15CuSO4 24H2O = 5Cu3P 6H3PO4 15H2SO4 P4 10CuSO4 16H2O = 10Cu 4H3PO4 10H2SO4,P4 6H2 = 4PH3,4.5.2 磷的卤化物,PX3分子晶体,PX5离子晶体,PCl5固体中含有PCl4+和PCl6离子,P：sp3d2杂化,P：sp3杂化,P4O10+6H2SO4 = 6SO3+4H3PO4 P4O10+12HNO3 = 6N2O5 +4H3PO4,4.5.3 磷的氧化物,P4+3O2 = P4O6,点击右图 观看动画,+2O2 = P4O10,H3PO2 H3PO3 H3PO4 次 亚 正,P4O6+6H2O(冷)=4H3PO3 4H3PO3=3H3PO4+PH3,P4+Ba(OH) 2+H2O PH3+Ba(H2PO2) 2 H2SO4 H3PO2+BaSO4 ,+1 +3 +5,4.5.4 磷的含氧酸及盐,O | HO POH | OH,P:,sp3杂化,3s 3p,3d,O: O: O: O:,H H H,O HOPOH OH,两个d-p反馈,H3PO4结构,SO42、ClO4 含d-p反馈,H3PO4 H2O,2H3PO4H4P2O7+H2O,3H3PO4H5P3O10+2H2O,Na5P3O10,(NaPO3)n格氏盐,点击方程式，观看动画,HPO3 (偏）,(HPO3)n,焦磷酸、 聚磷酸、偏磷酸,复杂磷酸盐：可以是直链,支链, 环状, PO四面体基本结构单元,PO43 HPO42 + Ag+ Ag3PO4 (黄) 可溶于硝酸 H2PO4 ,2PO43 + 3 Ca2+ = Ca3(PO4)2 HPO42 + Ca2+ = CaHPO4 H2PO4 + Ca2+ = 不沉淀,磷 酸 盐,(加入NH3H2O沉淀),（AgI (黄) 不溶于硝酸）,雄黄 As4S4,雌黄 As2S3,辉锑矿 Sb2S3,辉铋矿 Bi2S3,4.6.1 存在及成键特征,4.6 砷、锑、铋,自然界以硫化物形式存在,氧化态通常是3和5，由于惰性电子对效应加强，铋的5氧化态化合物是强氧化剂。 砷、锑、铋能与碱金属和碱土金属组成氧化态为3的化合物（有的类似合金）。 砷、锑、铋可以生成一系列簇状离子，如Bi53、Bi42、Bi73、Sb73、As53等。,As2S3(黄) As2S5(淡黄) Sb2S3(橙) Sb2S5(橙黄) Bi2S3 (棕黑),As4O6(白) As2O5 Sb4O6(白) Sb2O5(淡黄） Bi2O3(红棕),两性偏酸,碱性,酸性,两性偏酸,碱性,酸性,4.6.2 氧化物与硫化物的酸碱性,As2O3+6Zn+6H2SO4 =2AsH3+6ZnSO4+3H2O As+H2 -马氏试砷法,-古氏试砷法,4.6.3 氢化物,M2S3 6OH = MO33 MS33 + 3H2O （M=As、Sb） 3M2S5 6OH = MO3 5 MS3 3H2O （M=As、Sb）,M2S3 3Na2S = 2 Na3MS3 (M=As、Sb) M2S5 3Na2S = 2 Na3MS4 (M=As、Sb),2(NH4)3SbS4 6HCl = Sb2S5 3H2S 6NH4Cl,4.6.4 硫化物,4.6.5 氧化还原反应,H+,OH,pH9,NaBiO3+6HCl(浓) = Bi3+ Cl2+ Na+ + 3H2O+ 4Cl Bi(OH)3+Cl2+3NaOH = N