苏州大学《无机化学》氮族元素

1、氮族元素氮族元素氧族元素氧族元素氮族元素氮族元素-P516-547氮族元素包括：氮族元素包括：氮氮N、 磷磷P、 砷砷As、 锑锑Sb、 铋铋Bi氮族元素的价层电子构型：氮族元素的价层电子构型：第十四章第十四章 p区元素（二）区元素（二）ns2np31. 由非金属由非金属(N、P、As)向金属向金属(Sb、Bi )过渡过渡 2. 氧化值一般为氧化值一般为+3、+5，且，且从上到下从上到下+5价化合价化合物稳定性降低，而物稳定性降低，而+3价化合物的稳定性增强价化合物的稳定性增强(惰性电子惰性电子对效应对效应) 。3. 形成的化合物主要是共价化合物。形成的化合物主要是共价化合物。编辑ppt 等电

2、子体一般具有相似的结构和性质，因为它们等电子体一般具有相似的结构和性质，因为它们的分子量和分子间的作用力相近。的分子量和分子间的作用力相近。如如N2-CO-CN-NO+; CH4-NH3; 等电子体：等电子体： 具有相同价电子数的分子或离子具有相同价电子数的分子或离子PO33-、SO32-、ClO3- 均为三角锥形均为三角锥形BO33 、CO32 、NO3 均为平面三角形均为平面三角形ClO4 、 SO42、PO43 、SiO44 均为四面体均为四面体自己用自己用VSEPR理论论证理论论证2. 氮的主要化合物：氮的主要化合物：NH3 (i)制备制备 实验室用铵盐与强碱共热；工业上用实验室用铵盐

3、与强碱共热；工业上用N2+H2合成得到。合成得到。 (ii)结构结构 三角锥形，三角锥形，sp3不等性杂化形成三个不等性杂化形成三个键、键、一对孤对电子。一对孤对电子。氨气的物理性质：氨气的物理性质：无色、有剌激性气味的气体无色、有剌激性气味的气体比空气轻比空气轻极易溶于水极易溶于水(极性极性+氢键氢键)易液化易液化(分子间作用力大分子间作用力大) (iii) 性质性质 铵盐铵盐NH4+ ： (i) 与碱金属的钾盐性质相似与碱金属的钾盐性质相似(K+、NH4+半径相近半径相近) 如溶解性如溶解性 (ii) 固体铵盐受热易分解固体铵盐受热易分解不稳定性不稳定性 分解产物与组成铵盐的酸的性质有关：

4、分解产物与组成铵盐的酸的性质有关： 1、分为挥发性酸分为挥发性酸HCl(NH3+HCl) 2、不易挥发性酸不易挥发性酸H2SO4、H3PO4(氨氨+酸或酸式盐酸或酸式盐) 3、氧化性酸氧化性酸HNO3（氮气或一氧化二氮）（氮气或一氧化二氮） NH4Cl = NH3 + HClNH4HCO3 = NH3 + H2O + CO2NH4NO3 N2O + 2H2O或或4NH4NO3 3N2 + NO2 + 8H2O编辑ppt (iii) NH4+ 的鉴别：的鉴别： A. 若若NH4+量多，可用加强碱加热，用湿润的蓝量多，可用加强碱加热，用湿润的蓝色石蕊试纸（变兰）检验气体；色石蕊试纸（变兰）检验气体

5、； B. 若若NH4+量少，加量少，加Nessler试剂试剂(K2HgI4的的KOH溶液溶液)检验（通常为检验（通常为红棕色红棕色）与碱溶液的反应：与碱溶液的反应：NH4 + OH = NH3 + H2O+-盐溶液显酸性（水解）盐溶液显酸性（水解）NH4+ HgI42-+ OH-HgHgO NH2IHNO2、NO2-： (i) NO + NO2在冷水中可生成亚硝酸，在冷水中可生成亚硝酸，HNO2极不极不稳定，仅存在于冷而稀的溶液中。稳定，仅存在于冷而稀的溶液中。 (ii) NO2则比较稳定，但却是致癌物质，通常在则比较稳定，但却是致癌物质，通常在腐烂的菜叶中含有。腐烂的菜叶中含有。亚硝酸盐遇到

6、仲胺可形成亚硝酸盐遇到仲胺可形成亚硝酰，可引起消化系统癌症亚硝酰，可引起消化系统癌症 (iii) HNO2、NO2的结构如下的结构如下(V形，形，sp2杂化，有杂化，有个大个大33、34键键)。在酸性条件下是常用的氧化剂在酸性条件下是常用的氧化剂：编辑ppt亚硝酸及其盐亚硝酸及其盐既具有氧化性既具有氧化性又具有还原性，以氧化性为主。又具有还原性，以氧化性为主。N：sp2杂化杂化HNO2的结构的结构2HNO2 + 2I + 2H + 2NO + I2+ 2H2O编辑ppt5NO2 + 2MnO4+ 6H + 5NO3 + 2Mn2+ + 3H2O NO2 + Cl2 + H2O 2H + + 2

7、Cl + NO3 亚硝酸盐绝大部分无色，易溶于水，亚硝酸盐绝大部分无色，易溶于水，(AgNO2浅黄浅黄色不溶色不溶)金属活泼性差，对应亚硝酸盐稳定性差。金属活泼性差，对应亚硝酸盐稳定性差。HNO3： (1)、 制备制备 硝酸硝酸HNO3极不稳定，仅存在于冷极不稳定，仅存在于冷而稀的溶液中。而稀的溶液中。 (2)、 结构结构 sp2杂化，有个大杂化，有个大34键。键。 (3)、 性质性质：硝酸硝酸HNO3溶液中带有黄色或红棕色是由于见光或溶液中带有黄色或红棕色是由于见光或受热分解生成的受热分解生成的NO2溶解而造成的。溶解而造成的。 C.强氧化性强氧化性 (i)与非金属单质反应通常生成最高氧化态

8、的含与非金属单质反应通常生成最高氧化态的含氧酸或酸酐；氧酸或酸酐； B.强酸性强酸性: 三大强酸之一，具有酸的通性。三大强酸之一，具有酸的通性。 (ii)与金属反应产物比较复杂，主要跟硝酸的与金属反应产物比较复杂，主要跟硝酸的浓度、金属的活泼性有关：一般浓硝酸还原为浓度、金属的活泼性有关：一般浓硝酸还原为NO2，而稀硝酸为而稀硝酸为NO；浓度稀的硝酸与活泼金属反应可；浓度稀的硝酸与活泼金属反应可生成生成N2O、NH4+。 非金属单质非金属单质 + HNO3 相应的高价酸相应的高价酸 + NO编辑ppt (iii) 王水的氧化性：王水的氧化性：浓浓HNO3：浓：浓HCl为为3：1 叫做叫做王水，

9、它的氧化性比硝酸更强，可溶解金、铂等不活王水，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泼金属（实际上是多种氧化剂+配位剂配位剂Cl在起作用）在起作用） D.硝化反应硝化反应 与有机化合物发生反应，生成与有机化合物发生反应，生成硝基化合物硝基化合物(RNO2).硝酸盐硝酸盐NO3: (i) 结构结构: 正三角形，正三角形，sp2杂化，有个大杂化，有个大36键键(ii) 性质：性质： B. 常温下，水溶液或固体都比较稳定；但加热常温下，水溶液或固体都比较稳定；但加热也容易分解，而且分解产物各异但有规律；也容易分解，而且分解产物各异但有规律；K-Ca-Na、Mg-Al-Zn

10、-Fe-Sn-Pb-Cu、Hg-Ag-Pt-Au:A. 一般都是离子化合物，易溶于水一般都是离子化合物，易溶于水; C. 在常温下，固体硝酸盐和水溶液在常温下，固体硝酸盐和水溶液 无氧化性；无氧化性；但加热或酸性条件时表现出氧化性。但加热或酸性条件时表现出氧化性。2. 磷的氧化物磷的氧化物 A. 三氧化二磷三氧化二磷P4O6 为双聚分子，易氧化，为双聚分子，易氧化，在冷水中生成亚磷酸在冷水中生成亚磷酸H3PO3；在热水中发生歧化反应。；在热水中发生歧化反应。结构如下：结构如下：P4O6 + H2O（冷水）（冷水） 2H3PO3P4O6 + H2O（热水）（热水） H3PO4 + PH3 (or

11、 P) B. 五氧化二磷五氧化二磷P4O10 也是双聚分子，是磷酸也是双聚分子，是磷酸的酸酐，具有强烈的吸水性和脱水性，的酸酐，具有强烈的吸水性和脱水性，白色固体，白色固体，常用常用在气体、液体干燥剂。结构如图所示。在气体、液体干燥剂。结构如图所示。P4O10 + H2O（冷水）（冷水） HPO3 （剧毒）（剧毒）P4O10 + H2O（热水）（热水） H3PO4（无毒）（无毒）P4O10 + H2SO4 H3PO4 + SO3P4O10 + H2NO3 H3PO4 + N2O5编辑ppt A. 次磷酸次磷酸H3PO2、亚磷酸、亚磷酸H3PO3了解其结构了解其结构3. 磷的含氧酸：磷的含氧酸：

12、 B. (正正)磷酸磷酸H3PO4、偏磷酸、偏磷酸HPO3、焦磷酸、焦磷酸H4P2O7 磷酸通过脱水可生成各种磷酸。磷酸通过脱水可生成各种磷酸。POOHHOOHx编辑ppt物性：物性： 无色透明晶体，有吸湿性，与水以任意比互溶。无色透明晶体，有吸湿性，与水以任意比互溶。化性：化性：是一种三元中强酸是一种三元中强酸 ( 电离不完全电离不完全 )高沸点非氧化性酸高沸点非氧化性酸(可用于制可用于制HI、HBr、H2S 还原性挥发性酸还原性挥发性酸).磷酸比硝酸稳定，不易分解磷酸比硝酸稳定，不易分解 磷酸与硫酸是等电子体磷酸与硫酸是等电子体：四面体结构，高沸点：四面体结构，高沸点酸，与水任意比混溶，易

13、缩合成多聚磷或硫酸。酸，与水任意比混溶，易缩合成多聚磷或硫酸。Ca3(PO4)2 + 3H2SO42H3PO4 + 3CaSO4工业制法：工业制法：磷酸（磷酸（H3PO4）4. 磷酸盐：磷酸盐： 磷酸盐的主要作用磷酸盐的主要作用磷肥（过磷酸钙是一种混磷肥（过磷酸钙是一种混合物）；合物）； 磷酸盐的溶解性和配位能力；磷酸盐的溶解性和配位能力； 磷酸根离子的鉴别。磷酸根离子的鉴别。2PO43 + 3 Ca2+ = Ca3(PO4)2 HPO42 + Ca2+ = CaHPO4 H2PO4 + Ca2+ = 不沉淀不沉淀(加入加入NH3H2O沉淀沉淀)PO43HPO42 + Ag+ Ag3PO4 (黄黄) 可溶于硝酸可溶于硝酸H2PO4 （AgI (黄黄) 不溶于硝酸）不溶于硝酸）编辑ppt熟悉两个主要的方程式：熟悉两个主要的方程式：5NaBiO3+2Mn2+14H+ 2M