氮族元素知识点整理

1、氮族元素，第V主族：元素符号核电荷数电子层结构原子半径pm主要化合价氮N72 570-3、+1、+2、+3、+4、+5磷P152 8 5110-3、+3、+5砷As332 8 18 5121-3、+3、+5锑Sb512 8 18 18 5141+3、+5铋Bi832 8 18 32 185152+3、+5【最外层电子排布、元素化合价共同点】最外层电子都有5个，最高价+5，最低价-3最高价氧化物R2O5，气态氢化物RH3【原子半径、金属性、非金属性的递变规律】原子半径随着电子层数的增加而增大，得电子能力减弱非金属性减弱失电子能力增强金属性增强氮、磷：较显著的非金属性砷：较弱的金属性和非金属性锑、

2、铋：较显著的金属性氮族元素的非金属性比同周期的氧族和卤族元素弱氮气N21、 氮元素的存在：单质：氮气，占大气体积的78%，总质量的75%化合物：无机物（硝酸盐、铵盐、氮的氧化物）有机物（蛋白质、核酸）2、 物理性质：无色、无味、气体标况下，密度=1.25g/L（比空气略小，但相近，只能用排水法收集）沸点：-195.8 无色液体（液氮） 难液化熔点：-209.86 雪状固体难溶于水（1：0.02）3、 氮分子的结构：分子式：N2电子式：结构式：用元素符号和短线来表示分子中原子结合的式子 （一根短线表示一对共用电子，即共价键）氮分子的结构很稳定，破坏分子中的共价键需要很大的能量通常情况下，N2的化

3、学性质很不活泼，很难跟其他物质发生化学反应一定条件下（高温、放电），获得足够能量，能跟H2、O2、金属等反应4、 化学性质：高温高压催化剂1、 与H2反应：N2+ 3H22NH3+ Q （工业合成氨）【注】反应要加热，不一定是吸热反应2、 与O2反应： (无色、有毒、不溶于水)3、 与金属反应：高温时，N2能跟钾、钠、镁、钙、锶、钡等金属化合-3 （式量100：CaCO3、KHCO3） 氮化镁、灰色【镁在空气中燃烧】（微量）（主要产物，因O2比N2活泼）【氮化镁遇水】（非氧化还原）5、 用途1、 利亚N2的稳定性（化学性质不活泼）：代替稀有气体作焊接金属时的保护气 充填灯泡，防止钨丝氧化，减慢

4、钨丝的挥发 充氮包装，食品保鲜2、 利用液氮的低温：深度冷冻物质提供超导材料的工作环境保存待移植的活性器官冷冻麻醉开刀3、 利用一定条件下的反应： 合成氨、制硝酸、氮肥、炸药、塑料、药品、染料等6、 氮的固定（固氮）【定义】把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程生物固氮自然固氮大气固氮固氮途径化学模拟生物固氮人工固氮工业固氮1、 生物固氮豆科植物根部的根瘤菌中存在固氮酶，能把空气中游离的氨变成氨（铵态氮肥）2、 大气固氮“雷电发庄稼”闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥）3、 工业固氮“先合成氨，再生产各种化肥”高温高压催化剂N2+ 3H2 2NH3氨NH3一、

5、氨分子的结构：氮的气态氢化物分子式：NH3电子式：结构式：分子空间构型：三角锥形氮原子位于锥顶，3个氢原子位于锥底，键角107°18，极性分子二、物理性质：1、无色、刺激性气味、气体2、比空气轻，标况下，密度=0.771g/L3、极易溶于水（1:700），形成氨水难溶不易溶能（可）溶易溶极易溶H2、CON2O2CO2 1:1Cl2 1:2H2S 1:2.6SO2 1:40HCl 1:500NH3 1:700 【喷泉实验】视频现象：气体体积迅速减小，烧杯里的酚酞溶液由玻璃管喷入烧瓶，形成红色喷泉结论： 氨气极易溶于水 氨水溶液呈碱性 原理：气体能被胶头滴管中挤出的少量液体快速吸收，使烧

6、瓶内气体压强远远低于外界大气压 关键： 烧瓶、预先吸液的滴管、长直玻璃管外部都要干燥 气体要充满圆底烧瓶 装置气密性好，不漏气，止水夹要夹紧烧瓶中气体Cl2CO2H2SNO2+NOHCl滴管中液体浓NaOH浓NaOH浓NaOH浓NaOHH2O4、易液化，成无色液体，放出大量的热（常温冷却到-33.5、常温加压到700-800kPa）（易液化的气体还有：Cl2、SO2、HF）液氨气化时要吸收大量热，能使周围温度剧降制冷剂三、化学性质：1、 与水反应：NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH-化学平衡 电离平衡 【氨水中有6种微粒，3分3离】NH3、H2O、NH3·

7、;H2ONH4+、OH-、H+（极少量）【氨水与液氨的区别】液氨是纯净物，只有NH3分子氨水是混合物，含6种微粒【氨水的性质】弱碱性：氨气本身不显碱性 弱电解质溶液：电解质是NH3·H2O不稳定性：刺激性气味：游离的氨分子挥发性：NH3易挥发（浓氨水瓶口有白雾）保存：密封、阴暗处密度小于纯水，越浓密度越小（28%，密度=0.91g/cm3） 同酒精计算氨水的浓度，以NH3计算 沉淀性：很好的沉淀剂，制取Al(OH)3、Fe(OH)3 弱还原性： 离子方程式书写：反应物，写化学式生成物：浓溶液+加热NH3+H2O稀溶液+不加热化学式2、 与酸反应：视频白烟（挥发出的氨跟氯化氢化合生成的

8、微小的氯化铵晶体）硝铵 白烟 硫胺 无白烟 碳铵 无白烟【注】NH3与挥发性酸反应生成铵盐，有白烟【氨跟强酸溶液反应的本质】3、 与氧气反应：（最低价，具有还原性）（Pt、Cr2O3） 氨的催化氧化（接触氧化），工业制硝酸的基础 【现象】虽然停止加热，催化剂仍能保持红热 圆底烧瓶内出现红棕色气体 紫色石蕊溶液变红 烧瓶内有时会看到白色烟雾 圆底烧瓶内红棕色不明显 4、与其他氧化剂反应： 氨气过量 工厂检验氯气 氯气过量H2O2、KMnO4均可氧化NH3四、制法1、 自然界：动植物体内的蛋白质腐败产生高温高压催化剂2、 工业制法：原理： N2 + 3H2 2NH3【注】可逆反应，得到的产品是3者

9、的混合物，利用NH3易液化的特点将其分离后，N2和H2可循环使用N2：蒸馏液态空气 H2：焦炭与高温水蒸气反应 3、 实验室制法：、1） 固态铵盐与固体强碱加热【原料】常用消石灰，不用烧碱： 在加热条件下烧碱对玻璃的腐蚀作用更强，试管易碎裂 烧碱价格昂贵【原理】 强碱制弱碱 【装置】固固加热，同O2【干燥】碱石灰干燥管、U型管（不能用浓硫酸、无水氯化钙CaCl2·8NH3）【收集】只能用向下排空气（集气试管口棉花作用：防止气体对流，有利于集满）【检验】 湿润的红色石蕊试纸，变蓝 把气体通入酚酞试液，试液变红氨气是中学化学唯一的碱性气体 蘸有浓盐酸的玻璃棒，白烟【验满】 湿润的红色石蕊

10、试纸放在集气瓶口，变蓝 蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，白烟 【尾气】用水浸湿的棉花团2） 在生石灰（或固体烧碱）中加入浓氨水 生石灰（或固体烧碱）遇到浓氨水放出大量热，使一水合氨分解。温度升高，氨气的溶解度降低。3） 直接加热浓氨水气体的溶解度随温度升高而减小；氨水越浓越易挥发出NH3五、用途作制冷剂、制氮肥、硝酸、炸药、纯碱、合成纤维、塑料、染料、药物铵盐1、 铵根离子的结构电子式：结构式：空间构型：正四面体，键角109°282、 物理性质：都是离子晶体，能溶于水，呈无色溶液，易被农作物吸收铵盐是由铵根离子和酸根离子构成的盐，都是非金属元素。但属于离子晶体，存在离子键、共价键、配位键

11、。3、 化学性质：1、 受热分解：视频挥发性酸的铵盐：氨气与酸一起挥发，冷却时又重新结合成铵盐【现象】试管底部的NH4Cl晶体渐渐减少，试管上端的壁上有白色固体附着 （在试管上部冷却时，又重新结合生成白色的氯化铵晶体）【思考】碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘；氯化铵受热分解生成的气体遇冷仍变成氯化铵，本质是否相同？碘升华是物理变化；氯化铵分解是化学变化难挥发性酸的铵盐：氨呈气态逸出，酸残留在加热容器中不稳定且无强氧化性酸的铵盐：氨气、酸的分解产物不稳定且有强氧化性酸的铵盐：温度不同，产物不同【注】铵盐只有在固态时，才能较好地受热分解，溶液时很难不是所有铵盐受热分解都产生NH3 铵态氮肥要低

12、温保存、避免受热、深施盖土2、 跟碱反应（视频） 铵盐跟可溶性强碱溶液反应的本质：该性质的应用： 1）实验室制取氨气2）检验NH4+：【注】实验室不能用加热分解铵盐的方法检验NH4+： 1）可能爆炸 2）并不是所有的铵盐分解都产生氨气 3）识别铵态氮肥（与熟石灰混合）【注】铵盐晶体和固体碱同样能反应逸出氨气铵态氮肥不能跟碱性物质（草木灰）混合使用或保存，会降低肥效（跑氨现象） 【铵态氮肥注意事项】低温保存、避免受热、深施盖土不能跟碱性物质（草木灰）混合使用或保存（跑氨现象）3、 铵盐的水解： NH4+ + H2O NH3·H2O + H+4、 用途：作氮肥5、 贮存：密封包装，并放在

13、阴凉通风处氮的氧化物氮的化合价：-3 0 +1 +2 +3 +4 +5N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5【N2O】氧化亚氮、一氧化二氮、笑气无色、有甜味、气体能溶于水，但不与水作用可用作麻醉剂【N2O3】红棕色气体、蓝色液体熔点-102-20表现稳定，于3.5即分解，生成NO和NO2 把NO和NO2混合，并使温度低于-21即可制得【N2O5】熔点30（常温下为固体） 沸点47（易分解成NO2和O2） 溶于水，与水反应生成硝酸（酸酐）1、 NO1、 物理性质： 无色、无刺激性气味、气体 不成盐氧化物，既不（微）溶于水，也不溶于酸和碱 有毒，会使血红蛋白变质2、 化学性质： 在常温

14、下很容易跟空气中的氧气反应生成红棕色的具有刺激性气味的NO2 2NO + O2 2NO2 N2O4 + Q 红棕色 无色 3体积 2体积 1体积 若将20mlO2注入贮有40ml的NO针筒中，最后将得到多少体积气体？ 20V403、 制备：氨的催化氧化：铜与浓硝酸：二、NO21、 物理性质： 红棕色、有刺激性气味、气体 易溶于水 有毒2、 化学性质：不是硝酸的酸酐 2NO2 N2O4 + Q3、 制备： 铜与浓硝酸：4、 NO2、NO、O2各种组合的混合气体溶于水硝酸一、 制法1、实验室制法【原理】高沸点制低沸点硝石（固体）【装置】同HCl【注意】不能强热（500），硝酸不稳定2、工业制法（氨

15、氧化法）：【注意】1、 因工业生产上尾气要循环使用，所以可理解为理论上氮元素没有损耗，所以实际计算时： NH3HNO3 2NH3NH4NO32、 尽管采用循环使用，但一定还有尾气排出，主要成分是NO和NO2，常用碱来吸收 NaNO2是有毒物质，但外观很难与NaCl区分（咸肉） 二、物理性质：（纯）无色、有刺激性气味、液体 易挥发 密度=1.50g/cm3 沸点低：83 能与水以任意比例互溶 常用的浓硝酸浓度大约是69%（16.4mol/L），浓度在98%以上的浓硝酸通常叫做发烟硝酸（硝酸里逸出的硝酸蒸气遇到空气里的水蒸气，生成大量极微小的硝酸液滴）3、 化学性质1、 酸的通性： 与碱反应： 与

16、碱性氧化物反应：CuO 与盐反应：2、 不稳定性：常温见光分解，受热分解更快 【注意】不稳定性是化学变化，挥发性是物理变化 通常看到的浓硝酸呈黄色 （分解生成的NO2溶于硝酸） 保存：棕色瓶，黑暗低温处 不能单纯用加热蒸发溶剂的方法进行浓缩，需同时加入Mg(NO3)2或浓硫酸作吸水剂，可将50%96%以上3、 氧化性：无论浓稀，都有氧化性；越浓氧化性越强 1）与金属反应（金、铂除外）既表现酸性，又表现氧化性（视频1、2）剧烈生成红棕色气体 溶液呈蓝绿色（黄+蓝） 溶有NO2缓慢生成无色气体，该气体与空气接触就变成红棕色（接近液面处颜色浅，试管口较深） 溶液呈蓝色【钝化】铝、铁在常温下与浓硝酸、

17、浓硫酸钝化（化学变化），但加热条件下反应仍能进行【王水】浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比1：3），氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属溶解（金、铂）【氧化性酸】氧化性来自中心原子 （硝酸、浓硫酸、高锰酸HMnO4）【酸的氧化性】来自H+ 酸性2） 与非金属反应仅表现氧化性 硝酸足量3） 与低价化合物反应（Fe2+、I-、S2-）表现氧化性4）与有机物反应（松节油、木锯末）硝酸盐一、 物理性质：都易溶于水二、 化学性质：受热易分解，产生氧气 （Hg、Ag） （MgCu） （KNa）三、用途：作氧化剂（硝酸钾是火药、烟火的组成部分）作肥料四、贮存：与易燃物隔离存放（分解放出O2）化肥肥料三要素：氮、磷、钾一、氮肥：铵态氮肥：NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3、NH3（aq）注意：低温保存，深施盖土、避免受热不可与碱性物质混用（草木灰）硝态氮肥：KNO3、NH4NO3有机氮肥：（NH2）2CO 白色晶体含氮量高：47%中性，对土壤的破坏作用小在微生物作用下跟水缓慢反应生成碳酸铵，肥效持久 制备：*氮肥的有效成分常以氮元素的质量分数