氮族元素概述以及化合物

1、氮族元素概述以及化合物14.5 盐类的热分解14.4 砷、锑、铋的 化合物14.3 磷及其化合物14.2 氮及其化合物14.1 氮族元素概述教学目的与要求：掌握氮和磷氢化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途；掌握砷分族元素及其化合物性质的递变规律；学会判断比较不同盐类受热分解的方式和难易性。重点：氮的氢化物、含氧酸及盐；磷的含氧酸及盐，砷分族元素及其化合物性质递变规律；含氧酸盐的热稳定性。14.1 氮族元素概述氮族(VA)： N P As Sb Bi价电子构型： ns2np3NH3 PH3 AsH3 SbH3 BiH3 共价半径： 依次电负性、I1： 依次 金属性： 非 非 准 (

2、准)金 金惰性电子对效应：同族元素自上而下低氧化态(n-2)化合物比高氧化态(n)化合物稳定性增加的现象。例如，从NBi，+3化合物稳定性 N、P不易形成N3+、P3+（易水解） 而Sb、BiSb3+、Bi3+（盐） +5 含氧阴离子稳定性从P Bi， N、P能以NO3- ,PO43- 存在而Bi()的化合物为强氧化剂成键情况：最高氧化态+5；np轨道半充满，电离势较高，以形成共价化合物为特征，随半径增大，形成离子键趋势有所增强。配位数：N最大为4，其余最高为6 ？氮14.2 氮和它的化合物14.2.1 氮的成键特征电负性 x =3.04 仅次于O、F与 x 较低的金属化合离子型氮化物与 x

3、较高的非金属化合共价键 P643 14 -214.2.2 氮在自然界的存在分布和单质1、存在与分布地壳中氮的质量分数0.0046%单质：N2，空气中体积比78%，总量约41015 T化合物：NaNO3，土壤中含硝酸盐， 蛋白质的重要组成元素自然界中的氮循环？参阅化学与社会氮气 物理性质：无色、无臭、无味的气体。沸点为 C。微溶于水。2、 氮气分子结构： NN：制取？P646 化学性质：稳定，常温下化学性质极不活泼，作保护气，加热时与活泼金属Li，Ca，Mg等反应，生成离子型化合物。制取：工业：分馏液态空气实验室：P647关于固氮：固氮把空气中的氮转化为可利用的含氮化合物。人工固氮合成氨、氰氨法

4、等；（高能固氮）生物固氮根瘤菌和某些藻类植物在常温常压下 高效率转化氮为氨。模拟生物固氮模拟固氮菌实现常温常压下固氮。关于等电子体：等电子体分子（或离子）含有相同的电子数目。化合物异、同？14.1.3 氮的化合物结构：N：不等性sp3杂化，三角锥形1.氮的氢化物100.8pm107.3o氨 (NH3)结构特点：强极性、具孤电子对、易成氢键； 呈最低氧化数（-3）制备工业：制备：实验室：性质：具有特殊刺激性臭味，一些物理性质反常； 易溶于水，易形成一元弱碱放热、熵减过程，反应条件？加合 气化热大，作致冷剂；电的不良导体，但可自电离氨合电子，蓝色，可导电 取代反应催化NH2-NH2联氨(肼)，NH

5、 亚氨基，N 氮化物 加合反应（NH3为Lewis碱）第一类：NH3分子中的氢可依次被取代；第二类：以NH2或亚氨基取代其它物质中 的原子或原子团；光气尿素还原 强还原性铵盐黄色火焰合成硝酸检查氯气管道制氮气铵盐一般为无色晶体，绝大多数易溶于水铵盐气室法，石蕊试纸 (红蓝)的结构：现象：红棕到深褐Nessler试剂法 (K2HgI4)N：sp3杂化，正四面体的鉴定：O3H7II(s)NH HgHg O4OH2HgINH22244+-+水解： + H2O H3O+ + NH3热分解挥发性非氧化性酸的铵盐NH3+酸非挥发性酸铵盐NH3酸或酸式盐 热稳定性差？化肥失效、“气肥”、密封贮存氧化物氧化性

6、酸铵盐分解出的NH3被氧化联氨？羟氨？2.氮的氧化物铂丝网 一氧化氮(NO)制备：性质：无色气体，水中溶解度较小。NO ：N以sp杂化奇电子分子（价电子=11）NO2 二氧化氮(NO2)N：价电子2s22p3 sp2杂化后 有毒，有特殊臭味的红棕色气体 溶于水 用碱吸收结构：性质：（无色）（红棕色）422ON 2NO冷却奇分子含氧酸3.氮的含氧酸及其盐N：sp2杂化后：亚硝酸（HNO2）制备：结构：性质亚硝酸(HNO2)NO+NO2性质： 弱酸(淡蓝色) 不稳定22_NOH HNO+4_100.6=223222NONOOH ONOH 2HNO+鉴定亚硝酸盐？END性质： 绝大部分无色, 易溶于

7、水, (AgNO2 浅黄色不溶)； 极毒，是致癌物。 金属活泼性差,对应亚硝酸盐稳定性差主AgNO2 MNO3棕色环实验棕色环棕色溶液红色HAc，对氨基苯磺酸，-萘胺低浓度磷白磷红磷 P4化学性质活泼，空气中自燃，溶于非极性溶剂。剧毒。 较稳定，400以上燃烧，不溶于有机溶剂。磷的燃烧磷和它的的化合物14.3.1 磷的同素异形体ENDAsSbBi 氮、磷为非金属，砷、锑为准金属，铋为金属。白磷的结构红磷的结构黑磷的结构思思考题：1、从结构上讨论为什么白磷有较高的化学活性？2、实验室如何保存白磷、红磷？3、什么是“磷光现象”？白磷中毒如何解毒？4、以磷灰石为原料制取磷酸？5、指出下列酸各为几元酸

8、？6、如何区别7、比较 和 的酸性强弱？磷化合物14.3.2 磷的化合物1.磷的氢化物 (膦 PH3)结构：与NH3相似性质：无色气体，似大蒜臭味，剧毒 强还原性：制备：次磷酸钾22324PO2KHPHO3H3KOHP+对比极性： 小 大水中溶解度： 小 大碱性：水解性： 极易配位性： 还原性： PH3NH3衍生物：联膦联胺氧化物2.磷的氧化物O2(足)P4O6白色易挥发的蜡状，易溶于有机溶剂，吸潮滑腻感、强毒性、水解P4O10白色雪花状晶体，强吸水性，作干燥剂。性质性质：歧化作干燥剂含氧酸次磷酸( H3PO2)及其盐性质：一元中强酸3.磷的含氧酸及其盐结构：AgNO3 HgCl2 CuCl2

9、 NiCl2AgHgCuNi- 0.499V)PO/HPO(H2333=-.565V1)PO/H(HPO2223-=强还原剂=1.010-2亚亚磷酸 (H3PO3)及其盐性质：二元中强酸：结构：强还原性：磷酸磷酸 H3PO4特性：脱水缩合后形成 焦磷酸、聚磷酸、(聚)偏磷酸。结构：性质：三元中强酸焦焦磷酸 H4P2O7+H2O焦（重）两分子酸缩合一分子水聚取代基的吸电子能力H，使OH上O的电子密度，酸性聚磷酸聚磷酸(n个磷酸脱n-1个H2O) n=2 焦磷酸 n=3 三(聚)磷酸偏(聚)偏磷酸(聚)偏磷酸 (n个H3PO4脱n个H2O)偏磷酸：HPO3(n=1)，四(聚)偏磷酸：(HPO3)4

10、+4H2O磷酸盐磷酸盐配位性聚磷酸盐具有配位性：或六偏磷酸钠(格氏盐)硬水软化阻(去)垢剂卤化物4.磷的卤化物 PX3 PX5结构： 三角锥 三角双锥 分子晶体 离子晶体PCl3 PCl5杂化类型： 不等性sp3 sp3d水解重要性质：水解(制备H3PO3或HBr)潮气中冒烟区别卤氧化磷：作非水溶剂、配位剂、合成磷酸酯、制杀虫农药区别使蛋白沉淀的鉴定：磷肥：过磷酸钙（普钙）重钙：过磷酸钙14.414.4 砷、锑、铋的 化合物AsSbBiAs Sb Bi砷分族硫化物矿： 雌黄 雄黄 辉锑矿 辉铋矿单质制备：硫化物 氧化物 M 硫化物 M煅烧CFe与IIIA的Ga、In化合 半导体材料；武德合金（

11、Bi、Pb、Sn、Cd）熔点低，作保险丝；Pb-Bi合金增加硬度，作子弹、轴承。氢化物熔沸点 低 高 AsH3 SbH3 BiH3碱性 强 弱自燃：化学性质：无色气体，有恶臭；稳定性 高 低月 月胂 弟 必缺氧分解：1.砷、锑、铋的氢化物结构 三角锥形，键角依次应用AsH3的性质应用：马氏试砷法：试样、锌和盐酸或硫酸混合，产生气体导入热玻璃管。砷镜古氏试砷法：可检出2O3Sb类似，但砷镜可溶于NaClO，而Sb不溶。氧化物Zn缺O2加热AsAgO2 自燃M(III)的氧化物和氢氧化物2. 砷、锑、铋的氧化物及其水合物两性两性：ENDM(V)的氧化物和氢氧化物对应水合物极不稳定三元中强酸 一元弱

12、酸 小结小结：(两性偏酸)(两性)(碱性)(酸性)(两性偏酸)氧化性还原性碱性酸性氧还性M(III)的还原性(由As到Bi还原性减弱)可用H2O2代替Cl23.砷、锑、铋的化合物的氧化还原性 铋（V）BiO3-(V)的氧化性(由As到Bi氧化性增强)(鉴定Mn2+)小结小结：As() Sb() Bi()As() Sb() Bi()碱性增强还原性增强酸性增强氧化性增强碱性增强酸性增强盐4.砷、锑、铋的盐盐类水解氧化性(弱)(鉴定Sb3+)(鉴定Bi3+)阴离子盐阳离子盐硫化物5.砷、锑、铋的硫化物酸化后颜色 黄 黄 橙红 橙红 (棕)黑浓HCl 不溶 不溶 溶 溶 溶NaOH 溶 易溶 溶 溶

13、不溶溶 易溶 溶 易 溶 不溶溶 不溶 溶 不溶 不溶性质均不溶于水和稀酸。As2S3、As2S5不溶性质：氧化性酸(HNO3)溶解(浓HCl)配位溶解碱溶NaOH(M=As，Sb)Na2S(M=As，Sb)Bi2S3不溶碱溶氧化碱溶(M=As，Sb)2MS3SSM-33-232+2MS3SSM-34-252+盐热分解14.5 盐类的热分解无机盐含氧酸盐非含氧酸盐14.5.1 无机含氧酸盐热分解的类型和规律含氧酸盐含水盐无水盐脱水水解分解为氧化物或酸和碱缩聚反应自身氧化还原反应歧化反应解释14.5.2 无机含氧酸盐热分解的本质和某些规律的解释1、含水盐的热分解结晶水配位水 与M以配位键结合晶格水 占据晶格位置，较弱，易失去 阴离子水与阴离子通过氢键结合， 较牢固，难失去。END2、无水含氧酸盐的热分解本质M2+争夺含氧酸根中