蘇州大學(xué)《無機(jī)化學(xué)》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、 銻銻Sb、 鉍鉍Bi氮族元素的價(jià)層電子構(gòu)型：氮族元素的價(jià)層電子構(gòu)型：第十四章第十四章 p區(qū)元素（二）區(qū)元素（二）ns2np31. 由非金屬由非金屬(N、P、As)向金屬向金屬(Sb、Bi )過渡過渡 2. 氧化值一般為氧化值一般為+3、+5，且，且從上到下從上到下+5價(jià)化合價(jià)化合物穩(wěn)定性降低，而物穩(wěn)定性降低，而+3價(jià)化合物的穩(wěn)定性增強(qiáng)價(jià)化合物的穩(wěn)定性增強(qiáng)(惰性電子惰性電子對效應(yīng)對效應(yīng)) 。3. 形成的化合物主要是共價(jià)化合物。形成的化合物主要是共價(jià)化合物。編輯ppt 等電

2、子體一般具有相似的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，因?yàn)樗鼈兊入娮芋w一般具有相似的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，因?yàn)樗鼈兊姆肿恿亢头肿娱g的作用力相近。的分子量和分子間的作用力相近。如如N2-CO-CN-NO+; CH4-NH3; 等電子體：等電子體： 具有相同價(jià)電子數(shù)的分子或離子具有相同價(jià)電子數(shù)的分子或離子PO33-、SO32-、ClO3- 均為三角錐形均為三角錐形BO33 、CO32 、NO3 均為平面三角形均為平面三角形ClO4 、 SO42、PO43 、SiO44 均為四面體均為四面體自己用自己用VSEPR理論論證理論論證2. 氮的主要化合物：氮的主要化合物：NH3 (i)制備制備 實(shí)驗(yàn)室用銨鹽與強(qiáng)堿共熱；工業(yè)上用實(shí)驗(yàn)室用銨鹽

3、與強(qiáng)堿共熱；工業(yè)上用N2+H2合成得到。合成得到。 (ii)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 三角錐形，三角錐形，sp3不等性雜化形成三個(gè)不等性雜化形成三個(gè)鍵、鍵、一對孤對電子。一對孤對電子。氨氣的物理性質(zhì)：氨氣的物理性質(zhì)：無色、有剌激性氣味的氣體無色、有剌激性氣味的氣體比空氣輕比空氣輕極易溶于水極易溶于水(極性極性+氫鍵氫鍵)易液化易液化(分子間作用力大分子間作用力大) (iii) 性質(zhì)性質(zhì) 銨鹽銨鹽NH4+ ： (i) 與堿金屬的鉀鹽性質(zhì)相似與堿金屬的鉀鹽性質(zhì)相似(K+、NH4+半徑相近半徑相近) 如溶解性如溶解性 (ii) 固體銨鹽受熱易分解固體銨鹽受熱易分解不穩(wěn)定性不穩(wěn)定性 分解產(chǎn)物與組成銨鹽的酸的性質(zhì)有關(guān)：

4、分解產(chǎn)物與組成銨鹽的酸的性質(zhì)有關(guān)： 1、分為揮發(fā)性酸分為揮發(fā)性酸HCl(NH3+HCl) 2、不易揮發(fā)性酸不易揮發(fā)性酸H2SO4、H3PO4(氨氨+酸或酸式鹽酸或酸式鹽) 3、氧化性酸氧化性酸HNO3（氮?dú)饣蛞谎趸ǖ獨(dú)饣蛞谎趸?NH4Cl = NH3 + HClNH4HCO3 = NH3 + H2O + CO2NH4NO3 N2O + 2H2O或或4NH4NO3 3N2 + NO2 + 8H2O編輯ppt (iii) NH4+ 的鑒別：的鑒別： A. 若若NH4+量多，可用加強(qiáng)堿加熱，用濕潤的藍(lán)量多，可用加強(qiáng)堿加熱，用濕潤的藍(lán)色石蕊試紙（變蘭）檢驗(yàn)氣體；色石蕊試紙（變蘭）檢驗(yàn)氣體

5、； B. 若若NH4+量少，加量少，加Nessler試劑試劑(K2HgI4的的KOH溶液溶液)檢驗(yàn)（通常為檢驗(yàn)（通常為紅棕色紅棕色）與堿溶液的反應(yīng)：與堿溶液的反應(yīng)：NH4 + OH = NH3 + H2O+-鹽溶液顯酸性（水解）鹽溶液顯酸性（水解）NH4+ HgI42-+ OH-HgHgO NH2IHNO2、NO2-： (i) NO + NO2在冷水中可生成亞硝酸，在冷水中可生成亞硝酸，HNO2極不極不穩(wěn)定，僅存在于冷而稀的溶液中。穩(wěn)定，僅存在于冷而稀的溶液中。 (ii) NO2則比較穩(wěn)定，但卻是致癌物質(zhì)，通常在則比較穩(wěn)定，但卻是致癌物質(zhì)，通常在腐爛的菜葉中含有。腐爛的菜葉中含有。亞硝酸鹽遇到

6、仲胺可形成亞硝酸鹽遇到仲胺可形成亞硝酰，可引起消化系統(tǒng)癌癥亞硝酰，可引起消化系統(tǒng)癌癥 (iii) HNO2、NO2的結(jié)構(gòu)如下的結(jié)構(gòu)如下(V形，形，sp2雜化，有雜化，有個(gè)大個(gè)大33、34鍵鍵)。在酸性條件下是常用的氧化劑在酸性條件下是常用的氧化劑：編輯ppt亞硝酸及其鹽亞硝酸及其鹽既具有氧化性既具有氧化性又具有還原性，以氧化性為主。又具有還原性，以氧化性為主。N：sp2雜化雜化HNO2的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2HNO2 + 2I + 2H + 2NO + I2+ 2H2O編輯ppt5NO2 + 2MnO4+ 6H + 5NO3 + 2Mn2+ + 3H2O NO2 + Cl2 + H2O 2H + + 2

7、Cl + NO3 亞硝酸鹽絕大部分無色，易溶于水，亞硝酸鹽絕大部分無色，易溶于水，(AgNO2淺黃淺黃色不溶色不溶)金屬活潑性差，對應(yīng)亞硝酸鹽穩(wěn)定性差。金屬活潑性差，對應(yīng)亞硝酸鹽穩(wěn)定性差。HNO3： (1)、 制備制備 硝酸硝酸HNO3極不穩(wěn)定，僅存在于冷極不穩(wěn)定，僅存在于冷而稀的溶液中。而稀的溶液中。 (2)、 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) sp2雜化，有個(gè)大雜化，有個(gè)大34鍵。鍵。 (3)、 性質(zhì)性質(zhì)：硝酸硝酸HNO3溶液中帶有黃色或紅棕色是由于見光或溶液中帶有黃色或紅棕色是由于見光或受熱分解生成的受熱分解生成的NO2溶解而造成的。溶解而造成的。 C.強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性 (i)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)通常生成最高氧化態(tài)

8、的含與非金屬單質(zhì)反應(yīng)通常生成最高氧化態(tài)的含氧酸或酸酐；氧酸或酸酐； B.強(qiáng)酸性強(qiáng)酸性: 三大強(qiáng)酸之一，具有酸的通性。三大強(qiáng)酸之一，具有酸的通性。 (ii)與金屬反應(yīng)產(chǎn)物比較復(fù)雜，主要跟硝酸的與金屬反應(yīng)產(chǎn)物比較復(fù)雜，主要跟硝酸的濃度、金屬的活潑性有關(guān)：一般濃硝酸還原為濃度、金屬的活潑性有關(guān)：一般濃硝酸還原為NO2，而稀硝酸為而稀硝酸為NO；濃度稀的硝酸與活潑金屬反應(yīng)可；濃度稀的硝酸與活潑金屬反應(yīng)可生成生成N2O、NH4+。 非金屬單質(zhì)非金屬單質(zhì) + HNO3 相應(yīng)的高價(jià)酸相應(yīng)的高價(jià)酸 + NO編輯ppt (iii) 王水的氧化性：王水的氧化性：濃濃HNO3：濃：濃HCl為為3：1 叫做叫做王水，

9、它的氧化性比硝酸更強(qiáng)，可溶解金、鉑等不活王水，它的氧化性比硝酸更強(qiáng)，可溶解金、鉑等不活潑金屬（實(shí)際上是多種氧化劑潑金屬（實(shí)際上是多種氧化劑+配位劑配位劑Cl在起作用）在起作用） D.硝化反應(yīng)硝化反應(yīng) 與有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng)，生成與有機(jī)化合物發(fā)生反應(yīng)，生成硝基化合物硝基化合物(RNO2).硝酸鹽硝酸鹽NO3: (i) 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): 正三角形，正三角形，sp2雜化，有個(gè)大雜化，有個(gè)大36鍵鍵(ii) 性質(zhì)：性質(zhì)： B. 常溫下，水溶液或固體都比較穩(wěn)定；但加熱常溫下，水溶液或固體都比較穩(wěn)定；但加熱也容易分解，而且分解產(chǎn)物各異但有規(guī)律；也容易分解，而且分解產(chǎn)物各異但有規(guī)律；K-Ca-Na、Mg-Al-Zn

10、-Fe-Sn-Pb-Cu、Hg-Ag-Pt-Au:A. 一般都是離子化合物，易溶于水一般都是離子化合物，易溶于水; C. 在常溫下，固體硝酸鹽和水溶液在常溫下，固體硝酸鹽和水溶液 無氧化性；無氧化性；但加熱或酸性條件時(shí)表現(xiàn)出氧化性。但加熱或酸性條件時(shí)表現(xiàn)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 為雙聚分子，易氧化，為雙聚分子，易氧化，在冷水中生成亞磷酸在冷水中生成亞磷酸H3PO3；在熱水中發(fā)生歧化反應(yīng)。；在熱水中發(fā)生歧化反應(yīng)。結(jié)構(gòu)如下：結(jié)構(gòu)如下：P4O6 + H2O（冷水）（冷水） 2H3PO3P4O6 + H2O（熱水）（熱水） H3PO4 + PH3 (or

11、 P) B. 五氧化二磷五氧化二磷P4O10 也是雙聚分子，是磷酸也是雙聚分子，是磷酸的酸酐，具有強(qiáng)烈的吸水性和脫水性，的酸酐，具有強(qiáng)烈的吸水性和脫水性，白色固體，白色固體，常用常用在氣體、液體干燥劑。結(jié)構(gòu)如圖所示。在氣體、液體干燥劑。結(jié)構(gòu)如圖所示。P4O10 + H2O（冷水）（冷水） HPO3 （劇毒）（劇毒）P4O10 + H2O（熱水）（熱水） H3PO4（無毒）（無毒）P4O10 + H2SO4 H3PO4 + SO3P4O10 + H2NO3 H3PO4 + N2O5編輯ppt A. 次磷酸次磷酸H3PO2、亞磷酸、亞磷酸H3PO3了解其結(jié)構(gòu)了解其結(jié)構(gòu)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 磷酸通過脫水可生成各種磷酸。磷酸通過脫水可生成各種磷酸。POOHHOOHx編輯ppt物性：物性： 無色透明晶體，有吸濕性，與水以任意比互溶。無色透明晶體，有吸濕性，與水以任意比互溶?；裕夯裕菏且环N三元中強(qiáng)酸是一種三元中強(qiáng)酸 ( 電離不完全電離不完全 )高沸點(diǎn)非氧化性酸高沸點(diǎn)非氧化性酸(可用于制可用于制HI、HBr、H2S 還原性揮發(fā)性酸還原性揮發(fā)性酸).磷酸比硝酸穩(wěn)定，不易分解磷酸比硝酸穩(wěn)定，不易分解 磷酸與硫酸是等電子體磷酸與硫酸是等電子體：四面體結(jié)構(gòu)，高沸點(diǎn)：四面體結(jié)構(gòu)，高沸點(diǎn)酸，與水任意比混溶，易

13、縮合成多聚磷或硫酸。酸，與水任意比混溶，易縮合成多聚磷或硫酸。Ca3(PO4)2 + 3H2SO42H3PO4 + 3CaSO4工業(yè)制法：工業(yè)制法：磷酸（磷酸（H3PO4）4. 磷酸鹽：磷酸鹽： 磷酸鹽的主要作用磷酸鹽的主要作用磷肥（過磷酸鈣是一種混磷肥（過磷酸鈣是一種混合物）；合物）； 磷酸鹽的溶解性和配位能力；磷酸鹽的溶解性和配位能力； 磷酸根離子的鑒別。磷酸根離子的鑒別。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 (黃黃) 可溶于硝酸可溶于硝酸H2PO4 （AgI (黃黃) 不溶于硝酸）不溶于硝酸）編輯ppt熟悉兩個(gè)主要的方程式：熟悉兩個(gè)主要的方程式：5NaBiO3+2Mn2+14H+ 2M