氮族元素知識點(diǎn)整理

1、氮族元素，第V主族：元素符號核電荷數(shù)電子層結(jié)構(gòu)原子半徑pm主要化合價氮N72 570-3、+1、+2、+3、+4、+5磷P152 8 5110-3、+3、+5砷As332 8 18 5121-3、+3、+5銻Sb512 8 18 18 5141+3、+5鉍Bi832 8 18 32 185152+3、+5【最外層電子排布、元素化合價共同點(diǎn)】最外層電子都有5個，最高價+5，最低價-3最高價氧化物R2O5，氣態(tài)氫化物RH3【原子半徑、金屬性、非金屬性的遞變規(guī)律】原子半徑隨著電子層數(shù)的增加而增大，得電子能力減弱非金屬性減弱失電子能力增強(qiáng)金屬性增強(qiáng)氮、磷：較顯著的非金屬性砷：較弱的金屬性和非金屬性銻、

2、鉍：較顯著的金屬性氮族元素的非金屬性比同周期的氧族和鹵族元素弱氮?dú)釴21、 氮元素的存在：單質(zhì)：氮?dú)?，占大氣體積的78%，總質(zhì)量的75%化合物：無機(jī)物（硝酸鹽、銨鹽、氮的氧化物）有機(jī)物（蛋白質(zhì)、核酸）2、 物理性質(zhì)：無色、無味、氣體標(biāo)況下，密度=1.25g/L（比空氣略小，但相近，只能用排水法收集）沸點(diǎn)：-195.8 無色液體（液氮） 難液化熔點(diǎn)：-209.86 雪狀固體難溶于水（1：0.02）3、 氮分子的結(jié)構(gòu)：分子式：N2電子式：結(jié)構(gòu)式：用元素符號和短線來表示分子中原子結(jié)合的式子 （一根短線表示一對共用電子，即共價鍵）氮分子的結(jié)構(gòu)很穩(wěn)定，破壞分子中的共價鍵需要很大的能量通常情況下，N2的化

3、學(xué)性質(zhì)很不活潑，很難跟其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)一定條件下（高溫、放電），獲得足夠能量，能跟H2、O2、金屬等反應(yīng)4、 化學(xué)性質(zhì)：高溫高壓催化劑1、 與H2反應(yīng)：N2+ 3H22NH3+ Q （工業(yè)合成氨）【注】反應(yīng)要加熱，不一定是吸熱反應(yīng)2、 與O2反應(yīng)： (無色、有毒、不溶于水)3、 與金屬反應(yīng)：高溫時，N2能跟鉀、鈉、鎂、鈣、鍶、鋇等金屬化合-3 （式量100：CaCO3、KHCO3） 氮化鎂、灰色【鎂在空氣中燃燒】（微量）（主要產(chǎn)物，因O2比N2活潑）【氮化鎂遇水】（非氧化還原）5、 用途1、 利亞N2的穩(wěn)定性（化學(xué)性質(zhì)不活潑）：代替稀有氣體作焊接金屬時的保護(hù)氣 充填燈泡，防止鎢絲氧化，減慢

4、鎢絲的揮發(fā) 充氮包裝，食品保鮮2、 利用液氮的低溫：深度冷凍物質(zhì)提供超導(dǎo)材料的工作環(huán)境保存待移植的活性器官冷凍麻醉開刀3、 利用一定條件下的反應(yīng)： 合成氨、制硝酸、氮肥、炸藥、塑料、藥品、染料等6、 氮的固定（固氮）【定義】把大氣中游離態(tài)的氮轉(zhuǎn)化為氮的化合物的過程生物固氮自然固氮大氣固氮固氮途徑化學(xué)模擬生物固氮人工固氮工業(yè)固氮1、 生物固氮豆科植物根部的根瘤菌中存在固氮酶，能把空氣中游離的氨變成氨（銨態(tài)氮肥）2、 大氣固氮“雷電發(fā)莊稼”閃電時，大氣中的氮轉(zhuǎn)化為氮的氧化物，經(jīng)降水生成極稀的硝酸（硝態(tài)氮肥）3、 工業(yè)固氮“先合成氨，再生產(chǎn)各種化肥”高溫高壓催化劑N2+ 3H2 2NH3氨NH3一、

5、氨分子的結(jié)構(gòu)：氮的氣態(tài)氫化物分子式：NH3電子式：結(jié)構(gòu)式：分子空間構(gòu)型：三角錐形氮原子位于錐頂，3個氫原子位于錐底，鍵角107°18，極性分子二、物理性質(zhì)：1、無色、刺激性氣味、氣體2、比空氣輕，標(biāo)況下，密度=0.771g/L3、極易溶于水（1:700），形成氨水難溶不易溶能（可）溶易溶極易溶H2、CON2O2CO2 1:1Cl2 1:2H2S 1:2.6SO2 1:40HCl 1:500NH3 1:700 【噴泉實(shí)驗(yàn)】視頻現(xiàn)象：氣體體積迅速減小，燒杯里的酚酞溶液由玻璃管噴入燒瓶，形成紅色噴泉結(jié)論： 氨氣極易溶于水 氨水溶液呈堿性 原理：氣體能被膠頭滴管中擠出的少量液體快速吸收，使燒

6、瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于外界大氣壓 關(guān)鍵： 燒瓶、預(yù)先吸液的滴管、長直玻璃管外部都要干燥 氣體要充滿圓底燒瓶 裝置氣密性好，不漏氣，止水夾要夾緊燒瓶中氣體Cl2CO2H2SNO2+NOHCl滴管中液體濃NaOH濃NaOH濃NaOH濃NaOHH2O4、易液化，成無色液體，放出大量的熱（常溫冷卻到-33.5、常溫加壓到700-800kPa）（易液化的氣體還有：Cl2、SO2、HF）液氨氣化時要吸收大量熱，能使周圍溫度劇降制冷劑三、化學(xué)性質(zhì)：1、 與水反應(yīng)：NH3 + H2O NH3·H2O NH4+ + OH-化學(xué)平衡 電離平衡 【氨水中有6種微粒，3分3離】NH3、H2O、NH3·

7、;H2ONH4+、OH-、H+（極少量）【氨水與液氨的區(qū)別】液氨是純凈物，只有NH3分子氨水是混合物，含6種微粒【氨水的性質(zhì)】弱堿性：氨氣本身不顯堿性 弱電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)是NH3·H2O不穩(wěn)定性：刺激性氣味：游離的氨分子揮發(fā)性：NH3易揮發(fā)（濃氨水瓶口有白霧）保存：密封、陰暗處密度小于純水，越濃密度越小（28%，密度=0.91g/cm3） 同酒精計算氨水的濃度，以NH3計算 沉淀性：很好的沉淀劑，制取Al(OH)3、Fe(OH)3 弱還原性： 離子方程式書寫：反應(yīng)物，寫化學(xué)式生成物：濃溶液+加熱NH3+H2O稀溶液+不加熱化學(xué)式2、 與酸反應(yīng)：視頻白煙（揮發(fā)出的氨跟氯化氫化合生成的

8、微小的氯化銨晶體）硝銨 白煙 硫胺 無白煙 碳銨 無白煙【注】NH3與揮發(fā)性酸反應(yīng)生成銨鹽，有白煙【氨跟強(qiáng)酸溶液反應(yīng)的本質(zhì)】3、 與氧氣反應(yīng)：（最低價，具有還原性）（Pt、Cr2O3） 氨的催化氧化（接觸氧化），工業(yè)制硝酸的基礎(chǔ) 【現(xiàn)象】雖然停止加熱，催化劑仍能保持紅熱 圓底燒瓶內(nèi)出現(xiàn)紅棕色氣體 紫色石蕊溶液變紅 燒瓶內(nèi)有時會看到白色煙霧 圓底燒瓶內(nèi)紅棕色不明顯 4、與其他氧化劑反應(yīng)： 氨氣過量 工廠檢驗(yàn)氯氣 氯氣過量H2O2、KMnO4均可氧化NH3四、制法1、 自然界：動植物體內(nèi)的蛋白質(zhì)腐敗產(chǎn)生高溫高壓催化劑2、 工業(yè)制法：原理： N2 + 3H2 2NH3【注】可逆反應(yīng)，得到的產(chǎn)品是3者

9、的混合物，利用NH3易液化的特點(diǎn)將其分離后，N2和H2可循環(huán)使用N2：蒸餾液態(tài)空氣 H2：焦炭與高溫水蒸氣反應(yīng) 3、 實(shí)驗(yàn)室制法：、1） 固態(tài)銨鹽與固體強(qiáng)堿加熱【原料】常用消石灰，不用燒堿： 在加熱條件下燒堿對玻璃的腐蝕作用更強(qiáng)，試管易碎裂 燒堿價格昂貴【原理】 強(qiáng)堿制弱堿 【裝置】固固加熱，同O2【干燥】堿石灰干燥管、U型管（不能用濃硫酸、無水氯化鈣CaCl2·8NH3）【收集】只能用向下排空氣（集氣試管口棉花作用：防止氣體對流，有利于集滿）【檢驗(yàn)】 濕潤的紅色石蕊試紙，變藍(lán) 把氣體通入酚酞試液，試液變紅氨氣是中學(xué)化學(xué)唯一的堿性氣體 蘸有濃鹽酸的玻璃棒，白煙【驗(yàn)滿】 濕潤的紅色石蕊

10、試紙放在集氣瓶口，變藍(lán) 蘸有濃鹽酸的玻璃棒接近瓶口，白煙 【尾氣】用水浸濕的棉花團(tuán)2） 在生石灰（或固體燒堿）中加入濃氨水 生石灰（或固體燒堿）遇到濃氨水放出大量熱，使一水合氨分解。溫度升高，氨氣的溶解度降低。3） 直接加熱濃氨水氣體的溶解度隨溫度升高而減??；氨水越濃越易揮發(fā)出NH3五、用途作制冷劑、制氮肥、硝酸、炸藥、純堿、合成纖維、塑料、染料、藥物銨鹽1、 銨根離子的結(jié)構(gòu)電子式：結(jié)構(gòu)式：空間構(gòu)型：正四面體，鍵角109°282、 物理性質(zhì)：都是離子晶體，能溶于水，呈無色溶液，易被農(nóng)作物吸收銨鹽是由銨根離子和酸根離子構(gòu)成的鹽，都是非金屬元素。但屬于離子晶體，存在離子鍵、共價鍵、配位鍵

11、。3、 化學(xué)性質(zhì)：1、 受熱分解：視頻揮發(fā)性酸的銨鹽：氨氣與酸一起揮發(fā)，冷卻時又重新結(jié)合成銨鹽【現(xiàn)象】試管底部的NH4Cl晶體漸漸減少，試管上端的壁上有白色固體附著 （在試管上部冷卻時，又重新結(jié)合生成白色的氯化銨晶體）【思考】碘受熱變成蒸氣，蒸氣遇冷又變成晶體碘；氯化銨受熱分解生成的氣體遇冷仍變成氯化銨，本質(zhì)是否相同？碘升華是物理變化；氯化銨分解是化學(xué)變化難揮發(fā)性酸的銨鹽：氨呈氣態(tài)逸出，酸殘留在加熱容器中不穩(wěn)定且無強(qiáng)氧化性酸的銨鹽：氨氣、酸的分解產(chǎn)物不穩(wěn)定且有強(qiáng)氧化性酸的銨鹽：溫度不同，產(chǎn)物不同【注】銨鹽只有在固態(tài)時，才能較好地受熱分解，溶液時很難不是所有銨鹽受熱分解都產(chǎn)生NH3 銨態(tài)氮肥要低

12、溫保存、避免受熱、深施蓋土2、 跟堿反應(yīng)（視頻） 銨鹽跟可溶性強(qiáng)堿溶液反應(yīng)的本質(zhì)：該性質(zhì)的應(yīng)用： 1）實(shí)驗(yàn)室制取氨氣2）檢驗(yàn)NH4+：【注】實(shí)驗(yàn)室不能用加熱分解銨鹽的方法檢驗(yàn)NH4+： 1）可能爆炸 2）并不是所有的銨鹽分解都產(chǎn)生氨氣 3）識別銨態(tài)氮肥（與熟石灰混合）【注】銨鹽晶體和固體堿同樣能反應(yīng)逸出氨氣銨態(tài)氮肥不能跟堿性物質(zhì)（草木灰）混合使用或保存，會降低肥效（跑氨現(xiàn)象） 【銨態(tài)氮肥注意事項(xiàng)】低溫保存、避免受熱、深施蓋土不能跟堿性物質(zhì)（草木灰）混合使用或保存（跑氨現(xiàn)象）3、 銨鹽的水解： NH4+ + H2O NH3·H2O + H+4、 用途：作氮肥5、 貯存：密封包裝，并放在

13、陰涼通風(fēng)處氮的氧化物氮的化合價：-3 0 +1 +2 +3 +4 +5N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5【N2O】氧化亞氮、一氧化二氮、笑氣無色、有甜味、氣體能溶于水，但不與水作用可用作麻醉劑【N2O3】紅棕色氣體、藍(lán)色液體熔點(diǎn)-102-20表現(xiàn)穩(wěn)定，于3.5即分解，生成NO和NO2 把NO和NO2混合，并使溫度低于-21即可制得【N2O5】熔點(diǎn)30（常溫下為固體） 沸點(diǎn)47（易分解成NO2和O2） 溶于水，與水反應(yīng)生成硝酸（酸酐）1、 NO1、 物理性質(zhì)： 無色、無刺激性氣味、氣體 不成鹽氧化物，既不（微）溶于水，也不溶于酸和堿 有毒，會使血紅蛋白變質(zhì)2、 化學(xué)性質(zhì)： 在常溫

14、下很容易跟空氣中的氧氣反應(yīng)生成紅棕色的具有刺激性氣味的NO2 2NO + O2 2NO2 N2O4 + Q 紅棕色 無色 3體積 2體積 1體積 若將20mlO2注入貯有40ml的NO針筒中，最后將得到多少體積氣體？ 20V403、 制備：氨的催化氧化：銅與濃硝酸：二、NO21、 物理性質(zhì)： 紅棕色、有刺激性氣味、氣體 易溶于水 有毒2、 化學(xué)性質(zhì)：不是硝酸的酸酐 2NO2 N2O4 + Q3、 制備： 銅與濃硝酸：4、 NO2、NO、O2各種組合的混合氣體溶于水硝酸一、 制法1、實(shí)驗(yàn)室制法【原理】高沸點(diǎn)制低沸點(diǎn)硝石（固體）【裝置】同HCl【注意】不能強(qiáng)熱（500），硝酸不穩(wěn)定2、工業(yè)制法（氨

15、氧化法）：【注意】1、 因工業(yè)生產(chǎn)上尾氣要循環(huán)使用，所以可理解為理論上氮元素沒有損耗，所以實(shí)際計算時： NH3HNO3 2NH3NH4NO32、 盡管采用循環(huán)使用，但一定還有尾氣排出，主要成分是NO和NO2，常用堿來吸收 NaNO2是有毒物質(zhì)，但外觀很難與NaCl區(qū)分（咸肉） 二、物理性質(zhì)：（純）無色、有刺激性氣味、液體 易揮發(fā) 密度=1.50g/cm3 沸點(diǎn)低：83 能與水以任意比例互溶 常用的濃硝酸濃度大約是69%（16.4mol/L），濃度在98%以上的濃硝酸通常叫做發(fā)煙硝酸（硝酸里逸出的硝酸蒸氣遇到空氣里的水蒸氣，生成大量極微小的硝酸液滴）3、 化學(xué)性質(zhì)1、 酸的通性： 與堿反應(yīng)： 與

16、堿性氧化物反應(yīng)：CuO 與鹽反應(yīng)：2、 不穩(wěn)定性：常溫見光分解，受熱分解更快 【注意】不穩(wěn)定性是化學(xué)變化，揮發(fā)性是物理變化 通?？吹降臐庀跛岢庶S色 （分解生成的NO2溶于硝酸） 保存：棕色瓶，黑暗低溫處 不能單純用加熱蒸發(fā)溶劑的方法進(jìn)行濃縮，需同時加入Mg(NO3)2或濃硫酸作吸水劑，可將50%96%以上3、 氧化性：無論濃稀，都有氧化性；越濃氧化性越強(qiáng) 1）與金屬反應(yīng)（金、鉑除外）既表現(xiàn)酸性，又表現(xiàn)氧化性（視頻1、2）劇烈生成紅棕色氣體 溶液呈藍(lán)綠色（黃+藍(lán)） 溶有NO2緩慢生成無色氣體，該氣體與空氣接觸就變成紅棕色（接近液面處顏色淺，試管口較深） 溶液呈藍(lán)色【鈍化】鋁、鐵在常溫下與濃硝酸、

17、濃硫酸鈍化（化學(xué)變化），但加熱條件下反應(yīng)仍能進(jìn)行【王水】濃硝酸和濃鹽酸的混合物（體積比1：3），氧化能力更強(qiáng)，能使一些不溶于硝酸的金屬溶解（金、鉑）【氧化性酸】氧化性來自中心原子 （硝酸、濃硫酸、高錳酸HMnO4）【酸的氧化性】來自H+ 酸性2） 與非金屬反應(yīng)僅表現(xiàn)氧化性 硝酸足量3） 與低價化合物反應(yīng)（Fe2+、I-、S2-）表現(xiàn)氧化性4）與有機(jī)物反應(yīng)（松節(jié)油、木鋸末）硝酸鹽一、 物理性質(zhì)：都易溶于水二、 化學(xué)性質(zhì)：受熱易分解，產(chǎn)生氧氣 （Hg、Ag） （MgCu） （KNa）三、用途：作氧化劑（硝酸鉀是火藥、煙火的組成部分）作肥料四、貯存：與易燃物隔離存放（分解放出O2）化肥肥料三要素：氮、磷、鉀一、氮肥：銨態(tài)氮肥：NH4Cl、(NH4)2SO4、NH4HCO3、NH4NO3、NH3（aq）注意：低溫保存，深施蓋土、避免受熱不可與堿性物質(zhì)混用（草木灰）硝態(tài)氮肥：KNO3、NH4NO3有機(jī)氮肥：（NH2）2CO 白色晶體含氮量高：47%中性，對土壤的破壞作用小在微生物作用下跟水緩慢反應(yīng)生成碳酸銨，肥效持久 制備：*氮肥的有效成分常以氮元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)