无机化学多媒体电子教案

1、无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案氮族、碳族氮族、碳族和硼族元素和硼族元素第十二章第十二章 氮族、碳族氮族、碳族 和硼族元素和硼族元素无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案 氮族、碳族和硼族元素通性氮族、碳族和硼族元素通性 氨、铵盐、亚硝酸及其盐、硝酸及其氨、铵盐、亚硝酸及其盐、硝酸及其盐、磷酸及其盐的性质盐、磷酸及其盐的性质 3.3.砷、锑、铋氧化物及其水合物、盐砷、锑、铋氧化物及其水合物、盐的性质和性质的递变规律的性质和性质的递变规律 4.4.碳酸及其盐、硅酸及其盐的性质碳酸及其盐、硅酸及其盐的性质 5.5.锡、铅氢氧化物及其盐的性质锡、铅氢氧化物及其盐的性质 6.6.乙硼

2、烷、硼酸、氢氧化铝的性质和乙硼烷、硼酸、氢氧化铝的性质和铝盐铝盐第一节氮族元素第一节氮族元素第十二章第十二章 氮族、碳族和硼族元素氮族、碳族和硼族元素第一节第一节氮族元素氮族元素12-1-1氮族元素概述氮族元素概述12-1-1 氮族元素概述氮族元素概述0AAAAA He 氦氦2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪5 In 铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po

3、 At 砹砹Rn 氡氡此族元素称为氮族元素此族元素称为氮族元素12-1 氮族元素氮族元素A氮氮(N)磷磷(P) 砷砷(As) 锑锑(Sb) 铋铋(Bi)原子序数原子序数715335183价层电子构型价层电子构型 2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3主要氧化数主要氧化数-3、0 +1、+2 +3 、+4-3 、0+3、+5-3 、0+3、+5(-3) 、0+3、+5(-3) 、0+3、+5原子半径原子半径/pm/pm70110121141155离子离子半径半径r(M3-)/pm171212222245213r(M3+)/pm16445876103r(M5+)/pm1338

4、466076I1/(kJmol-1)14021012947834703电负性电负性( )3.02.12.01.91.9 p以化合状态存在于自然界，以化合状态存在于自然界，最重要的矿石是磷灰石。最重要的矿石是磷灰石。是动植物不可缺少的元素。是动植物不可缺少的元素。有多种同素异形体有多种同素异形体主要有白磷主要有白磷(或黄磷或黄磷)、红磷和黑磷。、红磷和黑磷。主要矿石为硫化物矿，主要矿石为硫化物矿，如雄黄如雄黄(As4S4)、雌黄、雌黄(As2S3)辉锑矿辉锑矿(Sb2S3)、辉铋矿、辉铋矿(Bi2S3)主要用于制造合金主要用于制造合金熔点熔点(271)、沸点、沸点(1740)相差较大相差较大可做

5、原子能反应堆中的可做原子能反应堆中的冷却剂冷却剂主要以单质形式存在于大气中主要以单质形式存在于大气中是动、植物不可缺少的元素是动、植物不可缺少的元素A氮氮(N)磷磷(P) 砷砷(As) 锑锑(Sb) 铋铋(Bi)原子序数原子序数715335183价层电子构型价层电子构型 2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3主要氧化数主要氧化数-3、0 +1、+2 +3 、+4-3 、0+3、+5-3 、0+3、+5(-3) 、0+3、+5(-3) 、0+3、+5原子半径原子半径/pm/pm70110121141155离子离子半径半径r(M3-)/pm171212222245213r(M

6、3+)/pm16445876103r(M5+)/pm1338466076I1/(kJmol-1)14021012947834703电负性电负性( )3.02.12.01.91.9 p金属性增加，非金属性降低金属性增加，非金属性降低典型非金属典型非金属 准金属准金属 金属金属A氮氮(N)磷磷(P) 砷砷(As) 锑锑(Sb) 铋铋(Bi)原子序数原子序数715335183价层电子构型价层电子构型 2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3主要氧化数主要氧化数-3、0 +1、+2 +3 、+4-3 、0+3、+5-3 、0+3、+5(-3) 、0+3、+5(-3) 、0+3、+5

7、原子半径原子半径/pm/pm70110121141155离子离子半径半径r(M3-)/pm171212222245213r(M3+)/pm16445876103r(M5+)/pm1338466076I1/(kJmol-1)14021012947834703电负性电负性( )3.02.12.01.91.9 p具有多种氧化数具有多种氧化数+5 存在存在 含氧酸及其盐含氧酸及其盐 MBiOMBiO3 3 +3 M M3+3+盐盐 不存在不存在 少量存在少量存在 存存在在 氧化数为氧化数为+3+3物质的稳定性物质的稳定性增加增加 氧化数为氧化数为+5+5物质的稳定性物质的稳定性降低降低 12-1-3

8、氨及铵盐氨及铵盐12-1-2 12-1-2 氮气氮气氮气与等电子体氮气与等电子体氮气是双原子分子，两个氮原子以三键结氮气是双原子分子，两个氮原子以三键结合合, ,键能（键能（946 KJ/mol946 KJ/mol）相当大）相当大, ,所以氮气所以氮气分子具有相当的稳定性。氮气在常温下化分子具有相当的稳定性。氮气在常温下化学性质很不活泼，表现出高的化学惰性，学性质很不活泼，表现出高的化学惰性，常用作保护气体。常用作保护气体。 具有相同原子数和电子数目的分子（或离具有相同原子数和电子数目的分子（或离子）称为等电子体。等电子体具有相似的子）称为等电子体。等电子体具有相似的结构和类似的性质。如：结构

9、和类似的性质。如：N N2 2和和COCO，均含有，均含有1414个电子个电子12-1-3 氨及铵盐氨及铵盐氮的化合物的类型氮的化合物的类型氧化值：氧化值： -3 Mg3N2 离子型离子型 NH3，NH4+， 共价型共价型 -2 NH2NH2， 联氨（肼）联氨（肼） -1 NH2OH， 羟氨羟氨 -1/3 HN3， 叠氮酸叠氮酸 0 N2 氮的氧化物都有毒氮的氧化物都有毒 +1 N2O， 笑气，麻醉剂笑气，麻醉剂 +2 NO， 无色气体无色气体 +3 N2O3， 兰色液体兰色液体 NO2- O=N-Cl +4 NO2,棕色，棕色， N2O4， 无色无色 +5 N2O5， HNO3, NO3-1

10、2-1-3 氨及铵盐氨及铵盐12-1-3 12-1-3 氨及铵盐氨及铵盐氨的制取氨的制取工业上：工业上：合成合成N2 + 3H2 2NH3高温、高压高温、高压催化剂催化剂目前研究：目前研究：等离子技术合成氨等离子技术合成氨N2 N2+ 2N(a)H2 H2+ 2H(a)微波等微波等离子体离子体解离解离、吸附吸附解离解离、吸附吸附NH3表面反应表面反应实验室：实验室：铵盐与碱反应铵盐与碱反应2NH2NH4 4Cl+CaCl+Ca(OHOH)2 CaCl CaCl2 2+2NH+2NH3 3 +2H+2H2 2O O 氨的物理性质氨的物理性质 无色、有刺激性臭味的气体无色、有刺激性臭味的气体 常温

11、加压易被液化常温加压易被液化,有较大的蒸发潜热有较大的蒸发潜热 易溶于水易溶于水, 水溶液叫氨水水溶液叫氨水, 呈弱碱性呈弱碱性 NH3+H2O NH3H2O NH4+ + H2OKb=1.810-5 液氨为良好溶剂，有微弱离解液氨为良好溶剂，有微弱离解 NH3(l) NH4+ + NH2- -K (NH3,l)=10-30(-50)氨的化学性质氨的化学性质 -3H H H氨基化物氨基化物(-NH-NH2 2) 2Na+2NH2Na+2NH3 32NaNH2NaNH2 2+H+H2 2 亚氨基化物亚氨基化物(=NH=NH) CaCa(NHNH2 2) )2 2CaNH+NHCaNH+NH3 3

12、 氮化物氮化物(NN) 2Al+2NH2Al+2NH3 32AlN+3H2AlN+3H2 2取代反应取代反应(1)以氨基取代其它化合物中的原子或原子团以氨基取代其它化合物中的原子或原子团COCl2+4NH3 CO(NH2)2+2NH4Cl取代反应取代反应(2) NH3 + H+ NH4+4NH3 + Cu2+ Cu(NH3)42+8NH3 + CaCl2 CaCl28NH3氨的化学性质氨的化学性质 氧氧 4NH4NH3 3 +3O+3O2 2 2N2N2 2 + 6H+ 6H2 2O O 4NH4NH3 3 +5O+5O2 2 4NO4NO +6H+6H2 2O O 氧化物氧化物 2NH2NH

13、3 3+3CuO+3CuO 3Cu+N 3Cu+N2 2 +6H+6H2 2O O 与与ClCl2 2、BrBr2 2 2NH2NH3 3+3Cl+3Cl2 2 N N2 2 +6HCl+6HCl400800 NH H H 铵铵 盐盐 在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似 常把铵盐与碱金属盐列在一起常把铵盐与碱金属盐列在一起因为因为 NH4+ K+ r/pm 143 133 接近接近 NH4+(aq) K+(aq) r/pm 537 530更接近更接近 一般为无色晶体，易溶于水一般为无色晶体，易溶于水铵铵 盐盐 在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似在晶型、颜色、溶解度等

14、与钾盐类似 常把铵盐与碱金属盐列在一起常把铵盐与碱金属盐列在一起 一般为无色晶体，易溶于水一般为无色晶体，易溶于水组成铵盐的酸组成铵盐的酸一般分解产物一般分解产物挥发性酸挥发性酸氨氨+ +相应酸相应酸非挥发性酸非挥发性酸氨氨氧化性酸氧化性酸氮或氮氧化物氮或氮氧化物 固态铵盐加热易分解固态铵盐加热易分解 产物与酸根、温度有关产物与酸根、温度有关NH4 HCO3 NH3 + H2CO3 CO2 + H2O NH4 Cl NH3 + HCl例例常温常温 (NH4)2SO4 NH3 + NH4HSO4 (NH4)3PO4 NH3 + H3PO4 例例 (NH4)2Cr2O7 N2 + Cr2O3+ H

15、2O NH4NO3 N2O + O2 + 2H2O2NH4NO3 2N2 + O2 + 4H2O 例例 210300演示 铵铵 盐盐 在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似在晶型、颜色、溶解度等与钾盐类似 常把铵盐与碱金属盐列在一起。常把铵盐与碱金属盐列在一起。 一般为无色晶体，易溶于水。一般为无色晶体，易溶于水。 固态铵盐加热易分解固态铵盐加热易分解 产物与酸根、温度有关产物与酸根、温度有关 鉴定鉴定加入强碱并加热加入强碱并加热NH4+ + OH- - NH3 + H2O 12-1-4 氮的氧化物氮的氧化物*、含氧酸及其、含氧酸及其盐盐12-1-4 12-1-4 氮的氧化物氮的氧化物* *、含氧酸

16、及其盐含氧酸及其盐亚硝酸及其盐亚硝酸及其盐 亚硝酸是弱酸亚硝酸是弱酸HNO2 H+ + NO2- - Ka =7.210-4亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶液中，未制得游离酸液中，未制得游离酸蓝色蓝色 红棕色红棕色此反应可用于此反应可用于NO2- - 的鉴定的鉴定HNO2 N2O3+H2O NO +NO2 +H2O氮的氧化物氮的氧化物名称名称化学化学 式式 状态状态( (颜色颜色) )化学性质化学性质熔点熔点 沸点沸点 氧化二氮氧化二氮 N2O 气气( (无无) )稳定稳定-90.8 -88.5一氧化氮一氧化氮 NO 气气( (无无) )固固、液液( (蓝蓝) )反

17、应性能反应性能 稳定稳定-163.6-151.8三氧化三氧化 二氮二氮N2O3液液( (蓝蓝) )室温下分解室温下分解为为NO2和和NO-102 -3.5(分解分解)二氧化氮二氧化氮 NO2气气( (红棕红棕) )强氧化性强氧化性-11.2 21.2四氧化四氧化 二氮二氮N2O4气气( (无无) )强烈分解为强烈分解为NO2-9221.3五氧化五氧化 二氮二氮N2O5固固( (无无) )不稳定不稳定30 47(分解分解)12-1-4 氮的氧化物氮的氧化物*、含氧酸及其、含氧酸及其盐盐12-1-4 12-1-4 氮的氧化物氮的氧化物、含氧酸及其盐含氧酸及其盐亚硝酸及其盐亚硝酸及其盐 亚硝酸是弱酸

18、亚硝酸是弱酸亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶液中，未制得游离酸液中，未制得游离酸亚硝酸盐一般易溶于水亚硝酸盐一般易溶于水, AgNO2难溶难溶氧化还原性氧化还原性NO3- - NO2- - NO氧化剂氧化剂 还原剂还原剂NO2- - +Fe2+ + 2H+ + NO + Fe3+ H2O O2NO2- - +2I- - + 4H+ + 2 2NO + I2+2H2O O 5NO5NO2 2- -+2MnO+2MnO4 4- -+6H+6H+ + 5NO5NO3 3- -+2Mn+2Mn2+2+3H+3H2 2O O12-1-4 氮的氧化物氮的氧化物*、含氧酸及其、含

19、氧酸及其盐盐12-1-4 12-1-4 氮的氧化物氮的氧化物、含氧酸及其盐含氧酸及其盐亚硝酸及其盐亚硝酸及其盐 亚硝酸是弱酸亚硝酸是弱酸亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶亚硝酸不稳定，仅存在于冷、稀溶液中，未制得游离酸液中，未制得游离酸亚硝酸盐一般易溶于水亚硝酸盐一般易溶于水, AgNO2难溶难溶氧化还原性氧化还原性亚硝酸盐热稳定性高亚硝酸盐热稳定性高特别是碱金属和碱土金属的亚硝酸盐特别是碱金属和碱土金属的亚硝酸盐亚硝酸盐均具有毒性亚硝酸盐均具有毒性硝酸及其盐硝酸及其盐1. 硝酸硝酸氨催化氧化法氨催化氧化法制取制取2NO + O2 2NO23NO2 + H2O 2HNO3+ NO2. 硝酸盐硝酸盐

20、硝酸与相应的金属硝酸与相应的金属 和金属氧化物作用和金属氧化物作用4NH3 + 5O2 4NO + 6H2OPt-Rb800硝酸及其盐硝酸及其盐1. HNO3结构结构2sN2psp2杂化杂化O2pOOH1s2p2p 键键43H O O N O硝酸及其盐硝酸及其盐2. NO3- -结构结构2sN2psp2杂化杂化2pOO2p 键键642pO外来电子外来电子 O O N O硝酸及其盐硝酸及其盐硝酸性质硝酸性质市售硝酸：市售硝酸：15 molL-1 65% 68%HNO3，密度密度1.4 gcm-3发烟硝酸发烟硝酸：溶有溶有10% 15%NO2的浓硝酸的浓硝酸 颜色从颜色从黄色黄色棕色棕色4HNO3

21、 4NO2 + O2 + 2H2O热或光热或光无色液体，为挥发性强酸无色液体，为挥发性强酸与水可以任何比例互溶与水可以任何比例互溶 受热或光照分解受热或光照分解硝酸及其盐硝酸及其盐硝酸性质硝酸性质活泼金属活泼金属 不活泼金属不活泼金属 非金属非金属浓硝酸浓硝酸NO2NO2NO稀硝酸稀硝酸N2ONO极稀硝酸极稀硝酸 NH4NO3- 强氧化性强氧化性 硝酸浓度硝酸浓度还原产物还原产物 有关有关 金属的活泼性金属的活泼性与金属反应比较复杂与金属反应比较复杂生成可溶性盐生成可溶性盐生成难溶氧化生成难溶氧化物或其水合物物或其水合物 不不 反反 应应在冷在冷、浓浓HNO3中中 钝化钝化SnO2WO3Sb2

22、O3 xH2OCa(NO3)2AgNO3Cu(NO3)2反应反应情况情况 贵金属贵金属Al Fe CrSn W SbCa Ag Cu金属金属Cu+4HNOCu+4HNO3 3(浓浓) Cu(NOCu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2 +2H+2H2 2O O3Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3(稀稀) 3Cu(NO3Cu(NO3 3) )2 2+2NO +4H+2NO +4H2 2O O4Zn+10HNO4Zn+10HNO3 3(稀稀)4Zn(NO4Zn(NO3 3) )2 2+2N+2N2 2O O +5H+5H2 2O O4Zn+10HNO4Zn+10HNO3 3( (很稀很

23、稀) ) 4Zn(NO 4Zn(NO3 3) )2 2+2NH+2NH4 4NONO3 3 +3H+3H2 2O O3C+4HNO3 3CO2 +4NO +2H2O3P+5HNO3 +2H2O 3H3PO4+5NO S + 2HNO3 H2SO4 + 4NO3I2+10HNO3 6HIO3+10NO +2H2O硝酸及其盐硝酸及其盐硝酸性质硝酸性质活泼金属活泼金属 不活泼金属不活泼金属 非金属非金属浓硝酸浓硝酸NO2NO2NO稀硝酸稀硝酸N2ONO极稀硝酸极稀硝酸 NH4NO3- 强氧化性强氧化性 硝酸浓度硝酸浓度还原产物还原产物 有关有关 金属的活泼性金属的活泼性酸越稀酸越稀、金属越活泼金属越

24、活泼,氮被还原程度越大氮被还原程度越大有人认为：有人认为：1.1.存在平衡存在平衡 NO+HNO3 3NO2 +H2Oc c(HNO(HNO3 3) ) ,平衡向左移动平衡向左移动, ,氮被还原程度越大氮被还原程度越大2.2.浓浓HNO3可进一步氧化低氧化数还原产物可进一步氧化低氧化数还原产物硝酸及其盐硝酸及其盐硝酸性质硝酸性质+ HNO3 + H2O NO2H2SO4无色液体，为挥发性强酸无色液体，为挥发性强酸 受热或光照分解受热或光照分解能发生硝化反应能发生硝化反应,生成硝基化合物生成硝基化合物 强氧化性强氧化性 与水可以任何比例互溶与水可以任何比例互溶硝酸及其盐硝酸及其盐硝酸盐性质硝酸盐

25、性质大多数为无色、易溶于水的离子晶体大多数为无色、易溶于水的离子晶体 固体硝酸盐在高温时分解固体硝酸盐在高温时分解 产物随金属离子不同而不同产物随金属离子不同而不同金属金属+NO2+O2比比Cu差差金属氧化物金属氧化物+NO2+O2在在Mg-Cu之间之间亚硝酸盐亚硝酸盐+O2比比Mg活泼活泼硝酸盐分解产物硝酸盐分解产物金属离子活泼性金属离子活泼性 2NaNO3 2NaNO2 + O2 2Pb(NO3)2 2PbO + 4NO2 + O22AgNO3 2Ag + 2NO2 + O2 硝酸及其盐硝酸及其盐硝酸盐性质硝酸盐性质大多数为无色、易溶于水的离子晶体大多数为无色、易溶于水的离子晶体 固体硝酸

26、盐在高温时分解固体硝酸盐在高温时分解 产物随金属离子不同而不同产物随金属离子不同而不同固体硝酸盐在高温时是氧化剂固体硝酸盐在高温时是氧化剂 利用此性质可用来制造黑火药利用此性质可用来制造黑火药NO3- -、NO2- - 的鉴定的鉴定1. NO3- - 棕色环实验棕色环实验3Fe2+NO3- -+4H+ + 3Fe3+NO +2H2OFe(H2O)62+NO Fe(NO)(H2O)52+ +H2O (棕色棕色) 2. NO2- -NO2- -在醋酸溶液中与在醋酸溶液中与FeSO4反应生成反应生成Fe(NO)(H2O)5SO4 , 使溶液呈使溶液呈棕色棕色 NO2- - 的存在会干扰的存在会干扰N

27、O3- - 的鉴定的鉴定可先加入可先加入NH4 Cl,、加热除去加热除去NH4+ + + NO2- - N2 +2H2O12-1-3 氨及铵盐氨及铵盐磷的同素异形体磷的同素异形体磷有多种同素异形体：磷有多种同素异形体： 白磷白磷、红磷、黑磷、紫磷、红磷、黑磷、紫磷 结构为结构为P4分子，四面体结构，分子，四面体结构， 键角键角60 ，有应力，不稳定，有应力，不稳定 P-P键能小，性质非常活泼，可自燃键能小，性质非常活泼，可自燃 溶沸点低，易溶于有机溶剂（溶沸点低，易溶于有机溶剂（CS2） 与浓硝酸、强碱反应与浓硝酸、强碱反应 剧毒，致死量剧毒，致死量0.15克克,可用铜盐解毒可用铜盐解毒12-

28、1-3 氨及铵盐氨及铵盐磷的同素异形体磷的同素异形体磷有多种同素异形体：磷有多种同素异形体： 白磷、白磷、红磷红磷、黑磷黑磷、紫磷、紫磷2红磷：链状结构红磷：链状结构, 较稳定，较稳定， 不溶于不溶于CS2，3黑磷：双层结构，巨形分子，黑磷：双层结构，巨形分子， 更不活泼，更不活泼， 400 C 1200mPa 白磷白磷 红磷红磷 黑磷黑磷 200 C12-1-3 氨及铵盐氨及铵盐磷的化合物的类型磷的化合物的类型-3： Li3P, Ca3P2 离子型离子型,易水解易水解 PH3, 膦（膦（lin4）,无色气体无色气体，极毒，自然，极毒，自然， 强还原性，比强还原性，比NH3碱性弱碱性弱-2 P

29、H2-PH2,联膦，极毒，自然联膦，极毒，自然+1 H3PO2, 次磷酸，一元酸（结构图）次磷酸，一元酸（结构图）+3 P4O6PCl3, 易水解易水解 H3PO3, 亚磷酸，无色晶体，熔点亚磷酸，无色晶体，熔点13 C， 二元中强酸，强还原性，二元中强酸，强还原性，+5 PCl5, P4O10,强吸水性，干燥剂强吸水性，干燥剂 H3PO4, H4P2O7, 焦磷酸焦磷酸，四元酸四元酸， Ka1=3.0 x10-2, H5P3O10, 三聚磷酸三聚磷酸12-1-6 磷的含氧酸及其盐磷的含氧酸及其盐12-1-6 磷的含氧酸及其盐磷的含氧酸及其盐种类种类名称名称化学式化学式 磷的氧化数磷的氧化数

30、n元酸元酸(正正)磷酸磷酸H3PO4+53焦磷酸焦磷酸H4P2O7+54三聚磷酸三聚磷酸 H5P3O10+55偏磷酸偏磷酸HPO3+51亚磷酸亚磷酸H3PO3+32次磷酸次磷酸H3PO2+11 H HO P O OH O P O OH OH HO P O OH O O O HO P O P O P OH OH OH OH H H P O OH O O HO P O P OH OH OH(正正)磷酸磷酸纯磷酸为无色晶体纯磷酸为无色晶体 , 熔点熔点42.35 C是无氧化性、不挥发的三元中强酸是无氧化性、不挥发的三元中强酸H3PO4 H+ + H2PO4- - Ka a1 1 =7.110-3H2

31、PO4- - H+ + HPO42- 2- Ka a2 2 =6.310-8HPO42- 2- H+ + PO43- 3- Ka a3 3 =4.810-13市售磷酸为粘稠状浓溶液市售磷酸为粘稠状浓溶液含含H3PO4 约约83%, 相当与相当与14molL-1密度密度1.6gcm-3(正正)磷酸磷酸纯磷酸为无色晶体纯磷酸为无色晶体 是无氧化性、不挥发的三元中强酸是无氧化性、不挥发的三元中强酸受热时发生缩合作用，形成缩合酸受热时发生缩合作用，形成缩合酸 O O O OHO P OH+HO P OH HO P O P OH OH OH OH OH 焦磷酸焦磷酸-H2O O HO P OH OH O

32、 HO P OH OH O HO P OH OH + O O O HO P O P O P OH 三聚磷酸三聚磷酸 OH OH OH -2H2O O HO P OH OH O HO P OH O H H O HO P OH O OH HO P OH O O HO P O O O P OH O P OH O HO P O O-4H2O四聚偏磷酸四聚偏磷酸一般缩合酸的酸性比正酸的酸性强一般缩合酸的酸性比正酸的酸性强(正正)磷酸磷酸纯磷酸为无色晶体纯磷酸为无色晶体 是无氧化性、不挥发的三元中强酸是无氧化性、不挥发的三元中强酸受热时发生缩合作用，形成缩合酸受热时发生缩合作用，形成缩合酸有强的配合能力有

33、强的配合能力, 能与许多金属离子能与许多金属离子 形成配合物形成配合物如如 H3PO4 可与可与Fe3+形成形成 无色无色H3Fe(PO4)2、 HFe(HPO4)2 以消除以消除Fe3+干扰干扰磷酸盐磷酸盐磷酸二氢盐磷酸二氢盐(MH2PO4)易溶于水易溶于水磷酸氢盐磷酸氢盐(M2HPO4)、磷酸盐、磷酸盐(M3PO4)除除K+、Na+、NH4+盐易溶外盐易溶外, 其它难溶其它难溶溶解性溶解性Ag+ + PO43- - Ag3PO4 (黄色黄色 )Ag+ + HPO42- - Ag3PO4 (黄色黄色 )Ag+ + H2PO4- - Ag3PO4 (黄色黄色 )为什么均生成为什么均生成Ag3P

34、O4 沉淀？沉淀？溶液的酸性如何变化溶液的酸性如何变化? ?磷酸盐磷酸盐溶解性溶解性水解性水解性红红蓝绿蓝绿蓝紫蓝紫颜色颜色弱酸性弱酸性弱碱性弱碱性碱性碱性酸碱性酸碱性4591314pH值值H2PO4- -HPO42-2-PO43-3-水溶液水溶液为什么？为什么？试从解离、水解两方面解释试从解离、水解两方面解释PO43-3-的鉴定的鉴定钼酸铵试剂钼酸铵试剂 PO43-+12MoO42-+24H+ +3NH4+ (NH4)3PO412MoO36H2O +6H2O ( (黄色黄色) )磷酸盐磷酸盐磷酸二氢钙是重要的磷肥磷酸二氢钙是重要的磷肥普钙普钙(过磷酸钙过磷酸钙):用用硫酸硫酸处理磷酸钙矿粉处

35、理磷酸钙矿粉 Ca3(PO4)2+2H2SO4+4H2O 2(CaSO42H2O)+Ca(H2PO4)2重钙重钙(重过磷酸钙重过磷酸钙):用用磷酸磷酸处理磷酸钙矿粉处理磷酸钙矿粉 Ca5F(PO4)2+7H3PO4+5H2O 5Ca(H2PO4)22H2O + HF重钙重钙的含磷量的含磷量普钙普钙的含磷量的含磷量混合物即普钙，可直接用作肥料混合物即普钙，可直接用作肥料磷的氯化物磷的氯化物 制取：过量磷在氯气中燃烧制取：过量磷在氯气中燃烧PCl3 性质：性质：1.1.室温下是无色液体室温下是无色液体 2.2.在潮湿空气中强烈发烟在潮湿空气中强烈发烟 在水中强烈水解在水中强烈水解 PCl3 + 3

36、H2O H3PO3+ 3HCl 亚磷酸亚磷酸磷的氯化物磷的氯化物 制取：制取：1.1.磷与过量氯气反应磷与过量氯气反应 2.2.PCl3 与氯气直接反应与氯气直接反应PCl5 性质：性质：1.1.白色晶体白色晶体 2.2.受热分解为受热分解为PCl3 和和Cl23.3.易水解易水解水量不足水量不足 PCl5+H2O POCl3+2HCl过量水过量水 POCl3+3H2O H3PO4+3HCl12-1-7砷、锑、铋及其重要化合物砷、锑、铋及其重要化合物砷、锑、铋砷、锑、铋及其重要化合物及其重要化合物12-1-712-1-7合金合金 优点优点：在机械在机械、物理和化学性能优于纯金属物理和化学性能优

37、于纯金属形成形成：金属在熔化状态互相溶解或混合而成金属在熔化状态互相溶解或混合而成为具有金属特性的多种金属元素混合物为具有金属特性的多种金属元素混合物种类种类：繁多。举例如下繁多。举例如下合金钢合金钢如不锈钢如不锈钢低熔合金低熔合金如含铟低熔合金如含铟低熔合金硬质合金硬质合金如如WC、TiC、CrN、FeB形状记忆合金形状记忆合金如如Ni-Ti合金合金1.1.合金及金属化合物合金及金属化合物1.1.合金及金属化合物合金及金属化合物金属化合物金属化合物形成形成：电负性、电子构型和原子半径相差电负性、电子构型和原子半径相差 较大的两种金属易形成金属化合物较大的两种金属易形成金属化合物 AsAs、S

38、bSb、BiBi可与许多金属形成金属化合物可与许多金属形成金属化合物为合金的一种为合金的一种种类种类：正常金属化合物正常金属化合物组成固定组成固定 电子化合物电子化合物组成可变组成可变举例举例：GaAs重要的半导体材料重要的半导体材料伍德合金伍德合金(含一定比例含一定比例Bi、Sn、Cd 、Pb的合金的合金) 适用于制造子弹和轴承适用于制造子弹和轴承2.2.砷砷、锑锑、铋的氧化物及其水合物铋的氧化物及其水合物+3 As2O3(白白)Sb2O3(白白)Bi2O3(黑黑)H3AsO3Sb(OH)3Bi(OH)3两性偏酸两性偏酸两性两性弱碱性弱碱性+5 As2O5(白白)Sb2O5(淡红淡红)Bi2

39、O5(红棕红棕)H3AsO4HSb(OH)6 极不稳定极不稳定中强酸中强酸两性偏酸两性偏酸弱酸性弱酸性 微溶于水，热水中溶解度稍大微溶于水，热水中溶解度稍大 溶于碱溶于碱 AsAs2 2O O3 3+6NaOH Na+6NaOH Na3 3AsOAsO3 3+3H+3H2 2O O 溶于浓酸溶于浓酸 AsAs2 2O O3 3+6HCl2AsCl+6HCl2AsCl3 3+3H+3H2 2O O 俗称砒霜，有剧毒俗称砒霜，有剧毒, ,微溶微溶 主要用于制造杀虫剂、主要用于制造杀虫剂、 除草剂、含砷药物除草剂、含砷药物2.2.砷砷、锑锑、铋的氧化物及其水合物铋的氧化物及其水合物+3 As2O3(

40、白白)Sb2O3(白白)Bi2O3(黑黑)H3AsO3Sb(OH)3Bi(OH)3两性偏酸两性偏酸两性两性弱碱性弱碱性+5 As2O5(白白)Sb2O5(淡红淡红)Bi2O5(红棕红棕)H3AsO4HSb(OH)6 极不稳定极不稳定中强酸中强酸两性偏酸两性偏酸弱酸性弱酸性酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水2.2.砷砷、锑锑、铋的氧化物及其水合物铋的氧化物及其水合物+3 As2O3(白白)Sb2O3(白白)Bi2O3(黑黑)H3AsO3Sb(OH)3Bi(OH)3两性偏酸两性偏酸两性两性弱碱性弱碱性+5 As2O5(白白)Sb2O5(淡红淡红)Bi2O5(红棕红棕)

41、H3AsO4HSb(OH)6 极不稳定极不稳定中强酸中强酸两性偏酸两性偏酸弱酸性弱酸性酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强还原性减弱还原性减弱氧化性增强氧化性增强AsO43- 、SbO43-在强酸性介质中有氧化性在强酸性介质中有氧化性如如 H3AsO4+2I- -+2H+ + H3AsO3+I2 2+H2O铋酸盐在酸性介质中是强氧化剂铋酸盐在酸性介质中是强氧化剂如如 5NaBiO3+2Mn2+14H+ 5Bi3+2MnO4- -+ 5Na+7H2OH3AsO3在碱性介质中在碱性介质中还原性较强还原性较强如如 AsO33-+I2+2OH- - AsO43-+2I- -+H2OBi(OH)3在碱性介质

42、中被强还原性氧化在碱性介质中被强还原性氧化如如 Bi(OH)3+Cl2+3NaOH NaBiO3+2NaCl+3H2O3.3.砷砷、锑锑、铋的盐铋的盐阳离子盐阳离子盐: M3+ , M5+ As3+, As5+, Sb3+, Sb5+, 铋主要形成铋主要形成Bi3+盐盐含氧酸盐含氧酸盐: MO33-3-, MO43-3- AsO33-3-, AsO43-3-, SbO33-3-, SbO43-3-, NaBiO3(黄色黄色)离子多数无色离子多数无色, 易水解易水解氯化物、硝酸盐水解氯化物、硝酸盐水解配制以上盐溶液配制以上盐溶液,应加入酸应加入酸,抑制水解抑制水解3.3.砷砷、锑锑、铋的盐铋的盐

43、 AsCl3+ 3H2O H3AsO3 + 3HCl SbCl3+H2O SbOCl + 2HCl BiCl3+ H2O BiOCl + 2HCl Sb(NO3)3+H2O SbONO3 + 2HNO3 Bi(NO3)3+ H2O BiONO3 + 2HNO34.4.砷砷、锑锑、铋的硫化物铋的硫化物+3 As2S3(黄黄)Sb2S3(橙红橙红)Bi2S3(黑黑)两性两性两性两性碱性碱性溶于溶于A溶于溶于A、B溶于溶于B+5 As2S5(黄黄)Sb2S5(橙红橙红)/两性偏酸两性偏酸两性两性溶于溶于A溶于溶于AANa2S、 (NH4)2S、强碱、强碱 B浓浓HClM3+, M5+溶液中加溶液中加

44、H2S, 生成硫化物生成硫化物4.4.砷砷、锑锑、铋的硫化物铋的硫化物+3 As2S3(黄黄)Sb2S3(橙红橙红)Bi2S3(黑黑)两性两性两性两性碱性碱性溶于溶于A溶于溶于A、B溶于溶于B+5 As2S5(黄黄)Sb2S5(橙红橙红)/两性偏酸两性偏酸两性两性溶于溶于A溶于溶于A酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强ANa2S、 (NH4)2S、强碱、强碱 B浓浓HCl As2S3+ 3S2- 2AsS33- 硫代亚砷酸根硫代亚砷酸根Sb2S3+ 3S2- 2SbS33- 硫代亚锑酸根硫代亚锑酸根As2S5+ 3S2- 2AsS43- 硫代砷酸根硫代砷酸根Sb2S5+ 3S2- 2SbS43-

45、硫代锑酸根硫代锑酸根Bi2S3+ S2- 硫代酸根硫代酸根4.4.砷砷、锑锑、铋的硫化物铋的硫化物+3 As2S3(黄黄)Sb2S3(橙红橙红)Bi2S3(黑黑)两性两性两性两性碱性碱性溶于溶于A溶于溶于A、B溶于溶于B+5 As2S5(黄黄)Sb2S5(橙红橙红)/两性偏酸两性偏酸两性两性溶于溶于A溶于溶于A酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强ANa2S、 (NH4)2S、强碱、强碱 B浓浓HClAs2S3+ 6OH- AsO33- +AsS33- +3H2O+3 As2S3(黄黄)Sb2S3(橙红橙红)Bi2S3(黑黑)两性两性两性两性碱性碱性溶于溶于A溶于溶于A、B溶于溶于B+5 As2S5

46、(黄黄)Sb2S5(橙红橙红)/两性偏酸两性偏酸两性两性溶于溶于A溶于溶于A酸性增强酸性增强碱性增强碱性增强ANa2S、 (NH4)2S、强碱、强碱 B浓浓HCl Sb2S3+12HCl 2H3SbCl6 +3H2S Bi2S3+ 8HCl 2HBiCl4 + 3H2S4.4.砷砷、锑锑、铋的硫化物铋的硫化物AsAs2 2S S3 3+3S+3S2-2-2AsS2AsS3 33-3- 2H 2H3 3AsSAsS3 3AsAs2 2S S3 3 +3H+3H2 2S S6H6H+ +硫代酸根均无色硫代酸根均无色, ,在碱中稳定在碱中稳定AsAs2 2S S5 5+3S+3S2-2-2AsS2A

47、sS4 43-3- 2H 2H3 3AsSAsS4 4AsAs2 2S S5 5 +3H+3H2 2S S6H6H+ +SbSb2 2S S3 3+3S+3S2-2-2SbS2SbS3 33-3- 2H 2H3 3SbSSbS3 3SbSb2 2S S3 3 +3H+3H2 2S S6H6H+ +SbSb2 2S S5 5+3S+3S2-2-2SbS2SbS4 43-3- 2H 2H3 3SbSSbS4 4SbSb2 2S S5 5 +3H+3H2 2S S6H6H+ +4.4.砷砷、锑锑、铋的硫化物铋的硫化物硫代酸不稳定，立即分解硫代酸不稳定，立即分解氮族元素讲述完毕氮族元素讲述完毕氮族元素

48、氮族元素 讲述完毕！讲述完毕！第二节碳族元素第二节碳族元素第十二章第十二章 氮族、碳族和硼族元素氮族、碳族和硼族元素无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第二节第二节碳族元素碳族元素第十二章第十二章 氮族、碳族氮族、碳族和硼族元素和硼族元素无机化学多媒体电子教案无机化学多媒体电子教案第二节第二节 碳族元素碳族元素12-2-1 碳族元素概述碳族元素概述0AAAAA He 氦氦2 B 硼硼 C 碳碳 N 氮氮 O 氧氧 F 氟氟 Ne 氖氖3 Al 铝铝 Si 硅硅 P 磷磷 S 硫硫 Cl 氯氯 Ar 氩氩4 Ga 镓镓 Ge 锗锗 As 砷砷 Se 硒硒 Br 溴溴 Kr 氪氪5 In

49、铟铟 Sn 锡锡 Sb 锑锑 Te 碲碲 I 碘碘 Xe 氙氙6 Tl 铊铊 Pb 铅铅 Bi 铋铋 Po At 砹砹Rn 氡氡12-2-1 12-2-1 碳族元素概述碳族元素概述称为碳族元素称为碳族元素A碳碳(C) 硅硅(Si) 锗锗(Ge) 锡锡(Sn) 铅铅(Pb)原子序数原子序数614325082价层电子构型价层电子构型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化数主要氧化数0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半径原子半径/pm/pm77117122141175离离子子半半径径r(M4+)/pm1640536978r(

50、M2+)/pm-73118119I1/(kJmol-1)1402 1012947834703电负性电负性( )3.02.12.01.91.9 p主要以锡石主要以锡石(SnO2) 存在存在银白色金属银白色金属、质软质软、延展性好延展性好、无毒无毒、耐腐蚀耐腐蚀同素异形体：灰锡同素异形体：灰锡 白锡白锡 脆锡脆锡 晶体类型晶体类型 金刚石金刚石 金属型金属型灰锡灰锡( -Sn) 白锡白锡( -Sn) 脆锡脆锡( -Sn) 白锡变为粉末状灰锡，此现象叫白锡变为粉末状灰锡，此现象叫“锡疫锡疫”。 13 161-48铅主要以方铅矿铅主要以方铅矿(PbS)(PbS)形式存在形式存在是很软的重金属，强度不高

51、是很软的重金属，强度不高它能挡住它能挡住X X射线，可制造铅玻璃、射线，可制造铅玻璃、铅围裙等防护用品和防铅围裙等防护用品和防X X射线的屏蔽射线的屏蔽材料、电缆包皮及铅蓄电池等。材料、电缆包皮及铅蓄电池等。常以硫化物伴生在常以硫化物伴生在其它金属硫化物矿中其它金属硫化物矿中是暗灰色、重而软的金属是暗灰色、重而软的金属晶态锗是重要的半导体材料晶态锗是重要的半导体材料。分布广分布广在地壳上的含量仅次于氧在地壳上的含量仅次于氧主要以硅酸盐矿和石英矿存在主要以硅酸盐矿和石英矿存在。含量不多，分布广，含量不多，分布广，是地球上化合物种类是地球上化合物种类最多的元素之一，最多的元素之一，是生物界的主要元

52、素是生物界的主要元素。常温下表面上有一层保护膜常温下表面上有一层保护膜在空气和水中稳定，可防腐蚀在空气和水中稳定，可防腐蚀马口铁马口铁( (镀锡铁镀锡铁) )是食品罐头材料是食品罐头材料。A碳碳(C) 硅硅(Si) 锗锗(Ge) 锡锡(Sn) 铅铅(Pb)原子序数原子序数614325082价层电子构型价层电子构型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化数主要氧化数0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半径原子半径/pm/pm77117122141175离离子子半半径径r(M4+)/pm1640536978r(M2+)/pm-

53、73118119I1/(kJmol-1)1402 1012947834703电负性电负性( )3.02.12.01.91.9 p主要化合物主要化合物 +4 +2、+4 +2(4) 的氧化数的氧化数 高氧化数化合物稳定性减小高氧化数化合物稳定性减小 低氧化数化合物稳定性增大低氧化数化合物稳定性增大 即即A碳碳(C) 硅硅(Si) 锗锗(Ge) 锡锡(Sn) 铅铅(Pb)原子序数原子序数614325082价层电子构型价层电子构型 2s22p23s23p24s24p25s25p26s26p2主要氧化数主要氧化数0、+2 +40、+2 +40、(+2) +40、+2 +40、+2 +4原子半径原子半径

54、/pm/pm77117122141175离离子子半半径径r(M4+)/pm1640536978r(M2+)/pm-73118119I1/(kJmol-1)1402 1012947834703电负性电负性( )3.02.12.01.91.9 p非金属性减弱，金属性增强非金属性减弱，金属性增强典型非金属典型非金属 准金属准金属 典型金属典型金属12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物1.1.碳的同素异形体碳的同素异形体金刚石金刚石石墨石墨富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇 （如（如C C6060） 12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳的同素异形体碳的同素异形体熔点高、硬度

55、大熔点高、硬度大室温下性质惰性室温下性质惰性工业上用作钻头工业上用作钻头、刀具刀具、精密轴承等精密轴承等。俗称钻石，可作俗称钻石，可作装饰品。装饰品。薄膜可制作手术刀、薄膜可制作手术刀、集成电路、散热芯集成电路、散热芯片及各种敏感器件。片及各种敏感器件。金刚石金刚石碳的同素异形体碳的同素异形体有金属光泽有金属光泽质软、能导电质软、能导电通常情况下，石墨通常情况下，石墨比金刚石稳定。比金刚石稳定。可作电极、坩埚、可作电极、坩埚、润滑剂润滑剂、铅笔芯等。铅笔芯等。在工业上可采用静在工业上可采用静态加压法由石墨合态加压法由石墨合成金刚石。成金刚石。石墨石墨碳的同素异形体碳的同素异形体由由6060个碳

56、原子个碳原子组成的组成的3232面体面体的空心球结构的空心球结构C C6060比较稳定比较稳定富勒烯碳原子簇可作富勒烯碳原子簇可作高温润滑剂、耐热和高温润滑剂、耐热和防火材料。防火材料。富勒烯碳原子簇富勒烯碳原子簇将碱金属掺入将碱金属掺入C C6060晶体晶体中中, ,可制造超导材料。可制造超导材料。在酶抑制在酶抑制、抗病毒抗病毒、DNADNA切割切割、光动力医疗法等光动力医疗法等有广泛应用前景。有广泛应用前景。12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物2.2.碳酸碳酸CO2溶于水即形成碳酸溶于水即形成碳酸仅存在于水溶液中，至今尚

57、未制仅存在于水溶液中，至今尚未制得纯碳酸得纯碳酸二元弱酸二元弱酸CO2 + H2O H2CO3大部分大部分COCO2 2以水合分子形式存在以水合分子形式存在H2CO3 HCO3- -+ +H+ + K K =4=4.5 51010-7-7* *a(1)HCO3- - CO32-2-+ + H+ + K K =4=4.7 71010-11-11a(2)3.3.碳酸盐碳酸盐: : 正盐和酸式碳酸盐正盐和酸式碳酸盐碳酸盐碳酸盐除除NH4+ +、碱金属碱金属(Li(Li除外除外) )盐，盐， 一般难溶一般难溶碳酸氢盐碳酸氢盐一般易溶一般易溶难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶如如

58、CaCO3(难溶）难溶） Ca(HCO3)2(易溶易溶)(1)(1)溶解性溶解性锺乳石、石笋的形成锺乳石、石笋的形成自然界石灰石等在自然界石灰石等在CO2、H2O作用下作用下 CaCO3+ CO2+H2O Ca(HCO3)2 (难溶难溶) (易溶易溶)随着自然条件的变化，随着自然条件的变化， 上述反应逆向重新析出上述反应逆向重新析出CaCO312-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸盐碳酸盐正盐和酸式碳酸盐正盐和酸式碳酸盐碳酸盐碳酸盐除除NH4+ +、碱金属碱金属(Li(Li除外除外) )盐，盐， 一般难溶一般难溶碳酸氢盐碳酸氢盐一般易溶一般易溶难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易

59、溶难溶碳酸盐对应的碳酸氢盐易溶如如 CaCO3(难溶）难溶） Ca(HCO3)2(难溶难溶)(1)(1)溶解性溶解性易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小易溶碳酸盐对应的碳酸氢盐溶解度较小向浓碳酸钠溶液中通入向浓碳酸钠溶液中通入CO2致饱和致饱和可析出可析出NaHCO3 Na2CO3+ CO2+H2O 2NaHCO3 (易溶易溶) (溶解度小溶解度小)如如12-2-2 12-2-2 碳及其重要化合物碳及其重要化合物碳酸盐碳酸盐正盐和酸式碳酸盐正盐和酸式碳酸盐碳酸盐碳酸盐水溶液呈碱性水溶液呈碱性碳酸氢盐碳酸氢盐水溶液呈微碱性水溶液呈微碱性(2)(2)水解性水解性可溶性碳酸盐可作沉淀剂可溶性碳酸盐可作

60、沉淀剂, ,分离某些离子分离某些离子碳酸盐碳酸盐碱式碳酸盐碱式碳酸盐氢氧化物氢氧化物生成物生成物反应物反应物金属氢氧化物金属氢氧化物对应碳酸盐对应碳酸盐金属氢氧化物金属氢氧化物 对应碳酸盐对应碳酸盐BaBa2+2+CO+CO3 32-2- BaCO BaCO3 3 2Ag2Ag+ +CO+CO3 32-2- Ag Ag2 2COCO3 3如如2Fe2Fe3+3+3CO+3CO3 32-2-+3H+3H2 2O2Fe(OH)O2Fe(OH)3 3 +3CO+3CO2 22Al2Al3+3+3CO+3CO3 32-2-+3H+3H2 2O2Al(OH)O2Al(OH)3 3 +3CO+3CO2 2