高中化學競賽 無機化學 第4章氮族元素（共33頁）ppt課件

1、4.1 氮族元素概述NPAsSbBi+5+5+5(+5)+3+3+3+3氧化值+5|-3-3-3(-3)最大配位數(shù)46666M2O3酸性酸性兩性兩性 堿性 氨 膦 胂 SbH3 BiH3MH3堿性減弱，穩(wěn)定性下降第4章 氮族元素 A N P As Sb Bi ns2np3 氮半徑小，易構(gòu)成雙鍵、叁鍵 -3 -2 -1 -1/3 NH3 N2H4 NH2OH HN3氫化物的酸堿性取決于與氫直接相連的原子上的電子云密度, 電子云密度越小，酸性越強。4.2 氮的氫化物(g)2NHO2HCaClCa(OH)Cl2NH322241. 氨 Fe,Ru2N2+3H2=NH3 Haber F. 獲獲1916年

2、諾貝爾獎年諾貝爾獎O6HNO45O4NHO6H2N3O4NH2Pt(2322)(23)空氣純22C5703H2NaNH2Na2NH )Ag(NHNH2Ag233 取代反響：取代反響： 1. 將將 NH3 分子看作三元酸分子看作三元酸 2. 其他化合物中的原子或原子團被氨基或亞氨基所取代其他化合物中的原子或原子團被氨基或亞氨基所取代 加合反響加合反響(路易斯堿路易斯堿)： 氧化反響氧化反響: :COCl2 + 2NH3 = CO(NH2)2 + 2HCl 銨鹽的分解銨鹽的分解: :銨鹽的一個重要性質(zhì)是它的熱穩(wěn)定性差 NH4HCO3 NH3 CO2 H2O NH4Cl NH3 HCl (NH4)2

3、SO4 NH3 NH4HSO4 (NH4)3PO4 3NH3 H3PO4假設相應的酸具氧化性，那么分解出來的NH3會立刻被氧化 NH4NO3 N2O 2H2O 2NH4NO3 2N2 O2 4H2O2. 聯(lián)氨(肼、羥胺OH-NH2N2H4 無色液體無色液體NH2OH 白色固體白色固體水溶液為堿性水溶液為堿性NH3 N2H4 NH2OH K10-16N2H62+OH-不穩(wěn)定，易分解不穩(wěn)定，易分解 N2H4 = N2 +H2(或或NH3) 3NH2OH = NH3+3H2O + N2 (N2O) + + +H2O H2O H2O K 10-5 NH4+OH- K10-6 N2H5+OH- K10-

4、9NH3OH+OH-+H2O 既可以作氧化劑，又可作復原劑為主。 2NH2OH+2AgBr = 2Ag+ N2(N2O)+2HBr+2H2O N2H4+4CuO = 2Cu2O+N2+2H2ON2H4(l) + O2 (g) = N2 (g) + 2H2O rH= -621.5kJmol-1N2H4(l)+2H2O2(l) = N2 (g)+4H2O(g) 作為火箭推進劑NH2OH可與醛、酮構(gòu)成肟，是聚酰胺纖維和尼龍的中間體NH3 N2H4 NH2OH構(gòu)成配合物 Pt(NH3) 2(N2H4) 2Cl Zn(NH2OH) 2Cl構(gòu)成配合物的才干強弱？3. 疊氮酸 HN3 無色液體或氣體 AgN

5、3、Cu(N3) 2 、Pb(N3)2 、Hg(N3) 2作為雷管引爆劑；NaN3、KNO3、SiO2為主要成分用于汽車平安氣囊，在汽車遭到撞擊的一剎那，由于猛烈碰撞，NaN3分解，氣袋迅速膨脹彈出，從而維護司乘人員。撞擊撞擊 NaOH NaN3N2 +H2 ZnZn(N3)2+H2N2H4+HNO2=HN3+2H2Osp2 雜化雜化 sp雜化雜化 34 1 2 3 NNN H NCl3: NH3+3Cl2=NCl3+3HCl 在90：爆炸分解： NCl3= N2+ 3/2Cl2 rH= -295.5kJmol-14.3 鹵 化 物NF3 NCl3 sp3雜化，三角錐形雜化，三角錐形FFF N

6、. . 1.氮氧化物：N2O, NO, N2O3, NO2, N2O4, N2O5, NO3NO2 ： sp2雜化雜化344.4 氮的含氧化合物NO：(2s)2 (*2s)2 (2px)2 (2py)2 (2pz)2 (*2py)1 順磁性順磁性 2NO 3I2 4H2O = 2NO3 8H 6I4NO2 H2S = 4NO SO3 H2O10NO2 2MnO4 2H2O =2Mn2 10NO3 4H氮氧化物是大氣污染物之一，可以引起光化學煙霧，破環(huán)臭氧層。氮氧化物是大氣污染物之一，可以引起光化學煙霧，破環(huán)臭氧層。N2O + O = N2 + O2 N2 + O2 = 2NO NO + O3

7、= NO2 + O2 NO2 + O = NO + O2 總反響式總反響式 O3 + O = 2O2 NO 氣體還具有治療哮喘和關節(jié)炎，抵御腫瘤，殺死感性氣體還具有治療哮喘和關節(jié)炎，抵御腫瘤，殺死感性細菌、真菌和寄生蟲的才干。細菌、真菌和寄生蟲的才干。Ferid Murad、Louis J. Ignarro 、Robert F. Furchgott三位美國藥理學家由于發(fā)現(xiàn)三位美國藥理學家由于發(fā)現(xiàn)NO的藥理作用的藥理作用而獲得而獲得1998年諾貝爾醫(yī)學獎。年諾貝爾醫(yī)學獎。NO被評為當年的被評為當年的“明星分子。明星分子。N：sp2雜化雜化N2O3+ H2O 2HNO2(藍色)NO + NO2 +

8、 H2O2. 亞硝酸及其鹽HNO2的構(gòu)造亞硝酸及其鹽既具有氧化性又具有復原性，以氧化性為主。2HNO2 + 2I- + 2H+ = 2NO + I2+ 2H2O5NO2 - + 2MnO4- + 6H+ = 5NO3- + 2Mn2+ + 3H2ONO2-+Cl2+H2O = 2H+ 2Cl- +NO3-亞硝酸鹽絕大部分無色亞硝酸鹽絕大部分無色, 易溶于水易溶于水, (AgNO2淺黃色不溶淺黃色不溶)金屬活潑性差,對應亞硝酸鹽穩(wěn)定性差。亞硝酸鹽遇到仲胺可構(gòu)成亞硝酸鹽遇到仲胺可構(gòu)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N：sp2雜化N：sp2雜化3. 硝酸及其鹽 HNO3的構(gòu)造 N

9、O3-的構(gòu)造34 46 HNO3越稀，金屬越活潑， HNO3 被復原的氧化值越低。Zn(NO3)2 +2NO2+2H2 OZn +4HNO3濃=3Zn(NO3)2+2NO+4H2O3Zn + 8HNO3稀1:2=4Zn(NO3)2+N2O+5H2O4Zn+10HNO3(較稀2mol.L-1) =4Zn+10HNO3(很稀1:10)=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O活潑金屬O2H10NO6HIO3I10HNO5NO(g)PO3H3P5HNO2323433非金屬單質(zhì)非金屬單質(zhì) + HNO3 = 相應的高價酸相應的高價酸 + NO 硝酸鹽在高溫下顯示氧化性，一切金屬的硝酸鹽加熱硝酸鹽在高溫

10、下顯示氧化性，一切金屬的硝酸鹽加熱分解都產(chǎn)生分解都產(chǎn)生O2 O2 ： MgMg及及MgMg之前元素：之前元素： 2KNO3 = 2KNO2 + O22KNO3 = 2KNO2 + O2 Mg Mg后后CuCu前元素：前元素： 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 2Pb(NO3)2 = 2PbO + 4NO2 + O2+ O2 Cu Cu之后元素：之后元素： 2AgNO3 = 2Ag + 2AgNO3 = 2Ag + 2NO2 +O22NO2 +O2 NH4NO3 NH4NO3 可用作炸藥，其熱分解屬氮本身的低氧化可用作炸藥，其熱分解屬氮本身的低氧化態(tài)物種與高氧化態(tài)物種之間的氧化復原

11、反響：態(tài)物種與高氧化態(tài)物種之間的氧化復原反響： NH4NO3 = N2O + 2 NH4NO3 = N2O + 2 H2OH2O4.5 磷的化合物 P-P-P=60 具有張力紅磷：紅磷：1. 單質(zhì)黑磷：黑磷：石墨狀的片狀構(gòu)造，可導電。白磷黃磷：白磷黃磷： 2P 3X2 = 2PX3 PX3 X2 = PX5 P43NaOH3H2O = PH3 3NaH2PO2冷P4 10CuSO4 16H2O = 10Cu 4H3PO4 10H2SO4 11P 15CuSO4 24H2O = 5Cu3P 6H3PO4 15H2SO4 -解白磷之毒解白磷之毒 P4 6H2 = 4PH3P4 + 10 I2 +

12、16 H2O = 4 H3PO4 + 20 HI2. 磷的鹵化物PX3分子晶體PX5離子晶體PCl5固體中含有PCl4+和PCl6-ClPClClClP：sp3d2雜化 PClClClClClCl-P：sp3雜化 P4O10+6H2SO4=6SO3+4H3PO4 P4O10+12HNO3=6N2O5 +4H3PO43. 磷的氧化物P4+3O2=P4O6點擊右圖點擊右圖觀看動畫觀看動畫+2O2=P4O10 H3PO2 H3PO3 H3PO4 次 亞 正P4O6+6H2O(冷)=4H3PO3 4H3PO3=3H3PO4+PH3P4+Ba(OH) 2+H2O PH3+Ba(H2PO2) 2 H2SO

13、4 H3PO2+BaSO4 O|PHO | H H一元酸 +1 +3 +5 4. 磷的含氧酸O|PHO | OH H二元酸 O | HO POH | OHP: sp3雜雜化化3s 3p 3dO:O:O:O:HHH O HOPOH OH兩個兩個d-p反響反響H3PO4H3PO4構(gòu)造構(gòu)造SO42-、ClO4-含含d-p反響反響H3PO4 -H2O2H3PO4H4P2O7+H2O3H3PO4H5P3O10+2H2OHPO3偏偏(HPO3)n焦磷酸、焦磷酸、 聚磷酸、偏磷酸聚磷酸、偏磷酸點擊方程式，觀看動畫 簡單磷酸鹽：簡單磷酸鹽： 復雜磷酸鹽：可以是直鏈復雜磷酸鹽：可以是直鏈,支鏈支鏈, 環(huán)狀環(huán)狀,

14、 P-O四面體根本構(gòu)造單元四面體根本構(gòu)造單元 PO43-HPO42- + Ag+ Ag3PO4 (黃黃) 可溶于硝酸可溶于硝酸H2PO4 -2PO43 - + 3 Ca2+ = Ca3(PO4)2 HPO42- + Ca2+ = CaHPO4 H2PO4- + Ca2+ = 不沉淀不沉淀AgI (黃) 不溶于硝酸(參與參與NH3H2O沉淀沉淀)5. 磷的含氧酸鹽三聚磷酸鈉三聚磷酸鈉Na5P3O10Na5P3O106H2ONa5P3O10 M2 Na3MP3O10 2Na (M=Ca2、Mg2、Fe2等等)Na5P3O10 M2 MP3O10 3- 5Na格氏鹽格氏鹽偏磷酸鈉偏磷酸鈉(NaPO3

15、)n絡合水中的絡合水中的Ca2，Mg2；有；有較強的緩沖才干；較強的緩沖才干；能與外表活性劑起協(xié)同作用，能與外表活性劑起協(xié)同作用，改善洗滌劑的功能。改善洗滌劑的功能。直鏈偏磷酸鹽直鏈偏磷酸鹽Ca2ONaP雄黃雄黃 As4S4 雌黃雌黃 As2S3輝銻礦 Sb2S3輝鉍礦 Bi2S31. 存在及成鍵特征4.6 砷、銻、鉍自然界以硫化物方式存在 氧化態(tài)通常是3和5，由于惰性電子對效應加強，鉍的5氧化態(tài)化合物是強氧化劑。 砷、銻、鉍能與堿金屬和堿土金屬組成氧化態(tài)為3的化合物有的類似合金。 砷、銻、鉍可以生成一系列簇狀離子，如Bi53、Bi42、Bi73、Sb73、As53等。As2S3(黃黃) As

16、2S5(淡黃淡黃)Sb2S3(橙橙) Sb2S5(橙黃橙黃)Bi2S3 (棕黑棕黑)As4O6(白白) As2O5Sb4O6(白白) Sb2O5(淡黃淡黃Bi2O3(紅棕紅棕)兩性偏酸堿性酸性兩性偏酸堿性酸性2. 氧化物與硫化物的酸堿性As2O3+6Zn+6H2SO4 =2AsH3+6ZnSO4+3H2O As+H2 -馬氏試砷法-古氏試砷法12Ag(s)12HNOOAs O3H12AgNO2AsH3322333. 氫化物M2S3 6OH = MO33 MS33 + 3H2O M=As、Sb 3M2S5 6OH = MO3 5 MS3 3H2O M=As、Sb M2S3 3Na2S = 2 N

17、a3MS3 (M=As、Sb) M2S5 3Na2S = 2 Na3MS4 (M=As、Sb) 2(NH4)3SbS4 6HCl = Sb2S5 3H2S 6NH4Cl4. 硫化物5. 三價與五價的轉(zhuǎn)化H3AsO3+I2 H3AsO4+2I-H+OH-EH3AsO4/H3AsO3= 0.56V23433 (H AsO ) (H )0.0592lg2(H AsO )EEcccEI2/I-=0.54VpH9NaBiO3+6HCl(濃) = Bi3+ Cl2+ Na+ + 3H2O+ 4Cl-Bi(OH)3+Cl2+3NaOH=NaBiO3+2NaCl+3H2O5NaBiO3+2Mn2+14H+ =2MnO4- +5Bi3+7H2O +5Na+H3SbO4+2HCl = H3SbO3+Cl2+H2O -惰性電子對效應 2Sb3 + 3Sn = 2Sb + 3Sn22Bi3 +3Sn(OH)42 + 6OH = 2Bi + 3Sn(OH)621.羥基磷灰石 是骨骼、牙齒的主要成分。在口腔發(fā)生以下化學反響被蛀： Ca5(PO4)3(OH)(s) + 4 H3O+(aq) 5 Ca2