氮族元素化学竞赛课件

14.1.5砷、锑、铋的化合物14.1.4磷的化合物14.1.3氮的化合物14.1.2氮族元素的单质14.1.1氮族元素概述

氮族元素14.1.5砷、锑、铋的化合物14.1.4磷的114.1.1氮族元素概述氮族(VA)：N，P，As，Sb，Bi价电子构型：ns2np3NH3PH3

AsH3

SbH3

BiH3

14.1.1氮族元素概述氮族(VA)：N，P，As，S2

氮气是无色、无臭、无味的气体。沸点为-195.8°C。微溶于水。常温下化学性质极不活泼，加热时与活泼金属Li，Ca，Mg等反应，生成离子型化合物。14.1.2氮族元素的单质氮气是无色、无臭、无味的气体。沸点为-193白磷红磷磷的同素异形体

P4化学性质活泼，空气中自燃，溶于非极性溶剂。

较稳定，400℃以上燃烧，不溶于有机溶剂。磷的燃烧白磷红磷磷的同素异形体P4化学性质活泼，空气中自燃，4AsSbBi

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AsSbBi氮、磷为非金属，砷、锑为准金属，514.1.3氮的化合物结构：N：sp3杂化，三角锥形1.氮的氢化物100.8pm107.3o氨(NH3)14.1.3氮的化合物结构：N：sp3杂化，三角锥形16工业：制备：实验室：性质：①易溶于水，易形成一元弱碱②强还原性_OHNH

OHNH

OHNH42323+++点燃工业：制备：实验室：性质：①易溶于水，易形成一元弱碱②强7④取代反应

催化③加合反应NH2-NH2联氨(肼)，NH亚氨基，N氮化物

④取代反应 催化③加合反应NH2-NH2联氨(肼)，8①铵盐一般为无色晶体，绝大多数易溶于水铵盐石蕊试纸法(红→蓝)的结构：现象：红棕到深褐(K2HgI4)试剂法N：sp3杂化，正四面体的鉴定：O3H7I]I(s)NH

HgHg

[O4OH]2[HgINH22244++++---+水解：

+H2OH3O++NH3①铵盐一般为无色晶体，绝大多数易溶于水铵盐石蕊试纸法(红9挥发性非氧化性酸铵盐非挥发性，非氧化性酸铵盐②热稳定性差挥发性非氧化性酸铵盐非挥发性，非氧化性酸铵盐②热稳定性差10氧化性酸铵盐催化剂氧化性酸铵盐催化剂112.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。2.氮的氧化物铂丝网一氧化氮(NO)制备：性质：12二氧化氮(NO2)N：价电子2s22p3sp2杂化后①有毒，有特殊臭味的红棕色气体③溶于水④用碱液吸收结构：：性质：②（无色）（红棕色）422ON

2NO冷却二氧化氮(NO2)N：价电子2s22p3①有毒，有特133.氮的含氧酸及其盐N：sp2杂化后：亚硝酸（HNO2）制备：结构：3.氮的含氧酸及其盐N：sp2杂化后：亚硝酸（HNO2）制备14亚硝酸(HNO2)NO+NO2性质：②弱酸(蓝色)①不稳定22_NOH

HNO++4_100.6×=223222NONOOH

ONOH

2HNO+++亚硝酸NO+NO2性质：②弱酸(蓝色)①不稳定22_15亚硝酸盐制备：碱吸收法

性质：①绝大部分无色,易溶于水,(AgNO2

浅黄色不溶)极毒是致癌物。③金属活泼性差,对应亚硝酸盐稳定性差主AgNO2<NaNO2

0.98V)/NO)(HNO(2A=EO2HI2NO

4H2I2NO22--2+++++OHFeNO

2HFeNO232-2+++++++O3H2Mn5NO

6H2MnO5NO22-3

-4-2++++++②氧化还原性亚硝酸盐制备：碱吸收法性质16硝酸(HNO3)物理性质：纯硝酸：无色液体，密度为1.53g·cm-3浓硝酸：含HNO369%，密度1.4g·cm-3

硝酸挥发而产生白烟——发烟硝酸，溶有过量NO2的浓硝酸产生红烟，且硝酸常带黄色或红棕色。结构：N：sp2杂化后硝酸(HNO3)物理性质：结构：N：sp2杂化后17HNO3的化学性质①强氧化性HNO3的化学性质①强氧化性18

大部分金属可溶于硝酸，硝酸被还原的程度与金属的活泼性和硝酸的浓度有关。O2H2NO)Cu(NO)浓(4HNOCu22233+++O4H2NO)3Cu(NO)稀(8HNO3Cu2233+++铜与浓硝酸反应大部分金属可溶于硝酸，硝酸被还原的程度与金属19规律：HNO3越稀，金属越活泼，HNO3

被还原的氧化值越低。活泼金属：O2H2NO)Zn(NO)(4HNOZn22233+++浓O4H2NO)3Zn(NO)2:1(HNO83Zn2233+++稀·+OH5ON)4Zn(NO)L,2mol(0HNO14Zn22231-3++较稀O3HNONH)4Zn(NO10):1,(0HNO14Zn234233+++很稀规律：HNO3越稀，金属越活泼，HNO3活泼金属：O2H220③与有机化合物发生硝化反应多为黄色TNT(三硝基甲苯)△②热稳定性差，保存在棕色瓶中冷的浓硝酸使Fe,Al,Cr钝化王水：（氧化配位溶解）③与有机化合物发生硝化反应多为黄色TNT(三硝基甲苯)△②21硝酸盐的结构：N：sp2杂化后4个p轨道硝酸盐的结构：N：sp2杂化后4个p轨道22性质：①易溶于水；

②水溶液在酸性条件下才有氧化性， 固体在高温时有氧化性；

③热稳定性差。性质：①易溶于水；23亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比●酸性：●热稳定性：●氧化性：活泼金属MNO2>MNO31.04V/NO)(HNO2=E0.96V/NO)(NO-3=E亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比●酸性：●热稳定性：●氧化2414.1.4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+++14.1.4磷的化合物1.磷的氢化物(膦PH3252.磷的氧化物O2(足)2.磷的氧化物O2(足)26性质：P4O6白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂。P4O10白色雪花状晶体，强吸水性。歧化性质：P4O6白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂。歧化27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：AgNO3HgCl2CuCl2NiCl2AgHgCuNi-0.499V)PO/HPO(H2333=--.565V1)PO/H(HPO2223-=强还原剂=1.0×10-2次磷酸(H3PO2)及其盐性质：一元中强酸3.磷的含氧酸及28亚磷酸(H3PO3)及其盐性质：二元中强酸：结构：2106.3-×=7100.2-×==-0.76V)PO/HPO(H3343=-1.12V)/HPO(PO-23-34++++++2H2AgPOHOH2AgPOH43233强还原性：亚磷酸(H3PO3)及其盐性质：二元中强酸：结构：21029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：三元中强酸磷酸H3PO4特性：脱水缩合后形成结构：性质：三元中强酸30焦磷酸H4P2O7+H2O焦磷酸H4P2O7+H2O31聚磷酸聚磷酸(n个磷酸脱n-1个H2O)n=2焦磷酸n=3三(聚)磷酸聚磷酸聚磷酸(n个磷酸脱n-1个H2O)n=2焦磷32(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+4H2O(聚)偏磷酸(聚)偏磷酸(n个H3PO4脱n个H2O)+33酸性变化一般规律缩合度增加，酸性增强。同一元素不同氧化态，高价偏酸，但磷酸的含氧酸例外。酸性变化一般规律缩合度增加，酸性增强。同一元素不同氧化态，高34磷酸盐磷酸盐35聚磷酸盐具有配位性：或六偏磷酸钠(格氏盐)硬水软化聚磷酸盐具有配位性：或六偏磷酸钠(格氏盐)硬水软化364.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 sp3d4.磷的卤化物 PX3 PX5分子晶37PCl5离子晶体PCl5固体中含有[PCl4]+和[PCl6]-离子[PCl4]+：P：sp3杂化四面体[PCl6]-：P：sp3d2杂化八面体同样：PBr5晶体中有[PBr4]+和Br-离子，分子构型为三角双锥。PCl5离子晶体PCl5固体中含有[PCl4]+和[PCl638重要性质：水解(制备H3PO3或HBr)重要性质：水解(制备H3PO3或HBr)39碱性强 弱14.1.5砷、锑、铋的化合物熔沸点低 高

AsH3 SbH3 BiH3自燃：化学性质：稳定性高 低缺氧分解：1.砷、锑、铋的氢化物碱性强 弱14.1.5砷、锑、40AsH3 的性质应用：马氏试砷法：

试样、锌和盐酸混合，产生气体导入热玻璃管。砷镜古氏试砷法：AsH3 的性质应用：马氏试砷法：砷镜古氏试砷法：41M(III)的氧化物和氢氧化物2.砷、锑、铋的氧化物及其水合物M(III)的氧化物和氢氧化物2.砷、锑、铋的氧化物及其水42两性：两性：43M(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酸

M(V)的氧化物和氢氧化物对应极不稳定三元中强酸一元44小结：(两性偏酸)(两性)(碱性)(酸性)(两性偏酸)小结：(两性偏酸)(两性)(碱性)(酸性)(两性偏酸)45M(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

M(III)的还原性(由As到Bi还原性减弱)可用H2O2代46M(V)的氧化性(由As到Bi氧化性增强)(鉴定Mn2+)M(V)的氧化性(由As到Bi氧化性增强)(鉴定Mn2+)47

H3AsO4在强酸性的溶液中才有明显氧化性。=0.5748VI2+2e-2I-=0.5345VH3AsO4在强酸性的溶液中才有明显氧化性。48小结：As(Ⅲ)Sb(Ⅲ)Bi(Ⅲ)As(Ⅴ)Sb(Ⅴ)Bi(Ⅴ)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小结：As(Ⅲ)Sb(Ⅲ)Bi(Ⅲ494.砷、锑、铋的盐盐类水解氧化性(弱)(鉴定Sb3+)(鉴定Bi3+)4.砷、锑、铋的盐盐类水解氧化性(弱)(鉴定Sb3+)(鉴定505.砷、锑、铋的硫化物均不溶于水和稀酸。As2S3、As2S5不溶性质：氧化性酸(HNO3)溶解(浓HCl)配位溶解5.砷、锑、铋的硫化物均不溶于水和稀酸。As2S3、As2S51NaOH(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+NaOH(M=As，Sb)Na2S(M=As，Sb)碱溶氧化5214.1.5砷、锑、铋的化合物14.1.4磷的化合物14.1.3氮的化合物14.1.2氮族元素的单质14.1.1氮族元素概述

氮族元素14.1.5砷、锑、铋的化合物14.1.4磷的5314.1.1氮族元素概述氮族(VA)：N，P，As，Sb，Bi价电子构型：ns2np3NH3PH3

AsH3

SbH3

BiH3

14.1.1氮族元素概述氮族(VA)：N，P，As，S54

氮气是无色、无臭、无味的气体。沸点为-195.8°C。微溶于水。常温下化学性质极不活泼，加热时与活泼金属Li，Ca，Mg等反应，生成离子型化合物。14.1.2氮族元素的单质氮气是无色、无臭、无味的气体。沸点为-1955白磷红磷磷的同素异形体

P4化学性质活泼，空气中自燃，溶于非极性溶剂。

较稳定，400℃以上燃烧，不溶于有机溶剂。磷的燃烧白磷红磷磷的同素异形体P4化学性质活泼，空气中自燃，56AsSbBi

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AsSbBi氮、磷为非金属，砷、锑为准金属，5714.1.3氮的化合物结构：N：sp3杂化，三角锥形1.氮的氢化物100.8pm107.3o氨(NH3)14.1.3氮的化合物结构：N：sp3杂化，三角锥形158工业：制备：实验室：性质：①易溶于水，易形成一元弱碱②强还原性_OHNH

OHNH

OHNH42323+++点燃工业：制备：实验室：性质：①易溶于水，易形成一元弱碱②强59④取代反应

催化③加合反应NH2-NH2联氨(肼)，NH亚氨基，N氮化物

④取代反应 催化③加合反应NH2-NH2联氨(肼)，60①铵盐一般为无色晶体，绝大多数易溶于水铵盐石蕊试纸法(红→蓝)的结构：现象：红棕到深褐(K2HgI4)试剂法N：sp3杂化，正四面体的鉴定：O3H7I]I(s)NH

HgHg

[O4OH]2[HgINH22244++++---+水解：

+H2OH3O++NH3①铵盐一般为无色晶体，绝大多数易溶于水铵盐石蕊试纸法(红61挥发性非氧化性酸铵盐非挥发性，非氧化性酸铵盐②热稳定性差挥发性非氧化性酸铵盐非挥发性，非氧化性酸铵盐②热稳定性差62氧化性酸铵盐催化剂氧化性酸铵盐催化剂632.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。2.氮的氧化物铂丝网一氧化氮(NO)制备：性质：64二氧化氮(NO2)N：价电子2s22p3sp2杂化后①有毒，有特殊臭味的红棕色气体③溶于水④用碱液吸收结构：：性质：②（无色）（红棕色）422ON

2NO冷却二氧化氮(NO2)N：价电子2s22p3①有毒，有特653.氮的含氧酸及其盐N：sp2杂化后：亚硝酸（HNO2）制备：结构：3.氮的含氧酸及其盐N：sp2杂化后：亚硝酸（HNO2）制备66亚硝酸(HNO2)NO+NO2性质：②弱酸(蓝色)①不稳定22_NOH

HNO++4_100.6×=223222NONOOH

ONOH

2HNO+++亚硝酸NO+NO2性质：②弱酸(蓝色)①不稳定22_67亚硝酸盐制备：碱吸收法

性质：①绝大部分无色,易溶于水,(AgNO2

浅黄色不溶)极毒是致癌物。③金属活泼性差,对应亚硝酸盐稳定性差主AgNO2<NaNO2

0.98V)/NO)(HNO(2A=EO2HI2NO

4H2I2NO22--2+++++OHFeNO

2HFeNO232-2+++++++O3H2Mn5NO

6H2MnO5NO22-3

-4-2++++++②氧化还原性亚硝酸盐制备：碱吸收法性质68硝酸(HNO3)物理性质：纯硝酸：无色液体，密度为1.53g·cm-3浓硝酸：含HNO369%，密度1.4g·cm-3

硝酸挥发而产生白烟——发烟硝酸，溶有过量NO2的浓硝酸产生红烟，且硝酸常带黄色或红棕色。结构：N：sp2杂化后硝酸(HNO3)物理性质：结构：N：sp2杂化后69HNO3的化学性质①强氧化性HNO3的化学性质①强氧化性70

大部分金属可溶于硝酸，硝酸被还原的程度与金属的活泼性和硝酸的浓度有关。O2H2NO)Cu(NO)浓(4HNOCu22233+++O4H2NO)3Cu(NO)稀(8HNO3Cu2233+++铜与浓硝酸反应大部分金属可溶于硝酸，硝酸被还原的程度与金属71规律：HNO3越稀，金属越活泼，HNO3

被还原的氧化值越低。活泼金属：O2H2NO)Zn(NO)(4HNOZn22233+++浓O4H2NO)3Zn(NO)2:1(HNO83Zn2233+++稀·+OH5ON)4Zn(NO)L,2mol(0HNO14Zn22231-3++较稀O3HNONH)4Zn(NO10):1,(0HNO14Zn234233+++很稀规律：HNO3越稀，金属越活泼，HNO3活泼金属：O2H272③与有机化合物发生硝化反应多为黄色TNT(三硝基甲苯)△②热稳定性差，保存在棕色瓶中冷的浓硝酸使Fe,Al,Cr钝化王水：（氧化配位溶解）③与有机化合物发生硝化反应多为黄色TNT(三硝基甲苯)△②73硝酸盐的结构：N：sp2杂化后4个p轨道硝酸盐的结构：N：sp2杂化后4个p轨道74性质：①易溶于水；

②水溶液在酸性条件下才有氧化性， 固体在高温时有氧化性；

③热稳定性差。性质：①易溶于水；75亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比●酸性：●热稳定性：●氧化性：活泼金属MNO2>MNO31.04V/NO)(HNO2=E0.96V/NO)(NO-3=E亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比●酸性：●热稳定性：●氧化7614.1.4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+++14.1.4磷的化合物1.磷的氢化物(膦PH3772.磷的氧化物O2(足)2.磷的氧化物O2(足)78性质：P4O6白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂。P4O10白色雪花状晶体，强吸水性。歧化性质：P4O6白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂。歧化79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：AgNO3HgCl2CuCl2NiCl2AgHgCuNi-0.499V)PO/HPO(H2333=--.565V1)PO/H(HPO2223-=强还原剂=1.0×10-2次磷酸(H3PO2)及其盐性质：一元中强酸3.磷的含氧酸及80亚磷酸(H3PO3)及其盐性质：二元中强酸：结构：2106.3-×=7100.2-×==-0.76V)PO/HPO(H3343=-1.12V)/HPO(PO-23-34++++++2H2AgPOHOH2AgPOH43233强还原性：亚磷酸(H3PO3)及其盐性质：二元中强酸：结构：21081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：三元中强酸磷酸H3PO4特性：脱水缩合后形成结构：性质：三元中强酸82焦磷酸H4P2O7+H2O焦磷酸H4P2O7+H2O83聚磷酸聚磷酸(n个磷酸脱n-1个H2O)n=2焦磷酸n=3三(聚)磷酸聚磷酸聚磷酸(n个磷酸脱n-1个H2O)n=2焦磷84(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+4H2O(聚)偏磷酸(聚)偏磷酸(n个H3PO4脱n个H2O)+85酸性变化一般规律缩合度增加，酸性增强。同一元素不同氧化态，高价偏酸，但磷酸的含氧酸例外。酸性变化一般规律缩合度增加，酸性增强。同一元素不同氧化态，高86磷酸盐磷酸盐87聚磷酸盐具有配位性：或六偏磷酸钠(格氏盐)硬水软化聚磷酸盐具有配位性：或六偏磷酸钠(格氏盐)硬水软化884.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 sp3d4.磷的卤化物 PX3 PX5分子晶89PCl5离子晶体PCl5固体中含有[PCl4]+和[PCl6]-离子[PCl4]+：P：sp3杂化四面体[PCl6]-：P：sp3d2杂化八面体同样：PBr5晶体中有[PBr4]+和Br-离子，分子构型为三角双锥。PCl5离子晶体PCl5固体中含有[PCl4]+和[PCl690重要性质：水解(制备H3PO3或HBr)重要性质：水解(制备H3PO3或HBr)91碱性强 弱14.1.5砷、锑、铋的化合物熔沸点