【正文】 第十三章 氮族元素 Nitrogen Family Elements Ⅴ A Ⅵ A Ⅶ A 0族 2He 氮 7N 8O 9F 10Ne 磷 15P 16S 17Cl 18Ar 砷 33As 34Se 35Br 36Kr 銻 52Sb 52Te 53I 54Xe 鉍 83Bi 84Po 85At 86Rn 學(xué)習(xí)要求 。 ２、掌握氮、磷以及它們的氫化物，含氧酸及其鹽的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備和用途。 ３、熟悉本族元素不同氧化態(tài)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系， ４、掌握砷、銻、鉍單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)遞變規(guī)律。 ５、從結(jié)構(gòu)特點上分析理解本族元素的通性和特性。 第一節(jié) 通性 第二節(jié) 氮及其化合物 第三節(jié) 磷及其化合物 第四節(jié) 砷 銻 鉍 第五節(jié) 惰性電子對效應(yīng) 請選擇 本章講解內(nèi)容 第一節(jié) 通性 Ordinary Character 一、原子價層電子結(jié)構(gòu)特點 N P As Sb Bi ?? ? ? ? nS2 np3 第二周期 N原 子沒有 d軌道 P、 As、 Sb、 Bi 原子有（ n1） d 空軌道 二、氧化態(tài)及成鍵特征 N 3, 2, 1, +1, +2, +3, +4, +5 P 3， +1， +3， +5 As 3， +3， +5 Sb +3， +5 Bi +3， +5 非金屬 半金屬 金屬 低價化合物趨于穩(wěn)定 氧化態(tài) 成鍵特征 離子鍵 共價鍵 配位鍵 ?? ? ? ? nS2 np3 N P As Sb Bi 只有 N和 P可以與 活潑金屬形成 3 氧化物的離子化 合物，它們只能 存在于干態(tài) ,水溶 液中強烈水解 Li3N Mg2N3 Ca3N2 Na3P Ca3P2 Sb2(SO4)3 Bi(NO3)3 N3 + H2O ==NH3 + OH Ca3P2 + 6H2O==3Ca(OH)2 +2 PH3? Bi3+和 Sb3+離子只存 在于強酸溶液中， 水溶液中強烈水解 為 SbO+和 BiO+，或 堿式鹽或氫氧化物 Sb3+ + H2O ==SbO+ + 2H+ SbO+ +2 H2O==Sb(OH)3 + H+ 共價鍵 配位鍵 單鍵 重鍵 NH3 PH3 N2H4 NCl3 PCl5 SbCl5 N?N N?N=NH O=P(OH)3 [Pt(NH3)2(N2H4)2]2+、 [Cu(NH3)4]2+ N原子可以進行 SP SP2 、 SP等多種雜化態(tài)，因而表現(xiàn)為最多的氧化態(tài)，半徑大的其他元素主要以SP3雜化， 三、元素性質(zhì)變化規(guī)律 N P As Sb Bi 電負性、第一電離勢逐漸變小 nS電子對的活潑性降低 As、 Sb、 Bi的性質(zhì)較為類似，與 N、 P的差別較大 砷族 ： +3氧化數(shù)化合物的穩(wěn)定性增強 砷族 ： +5氧化數(shù)的氧化性增強 隨著原子半徑 的增大， nS和 (n1)d電子的能 量差增大 ,所以 S價電子的成 鍵能力由上往 下減弱 ,表現(xiàn)為 高價態(tài)物質(zhì)趨 于不穩(wěn)定 ,低價 態(tài)趨于穩(wěn)定 ,這 現(xiàn)象稱為 隋電 子對現(xiàn)象 砷族元素 第二節(jié) 氮及其化合物 Nitrogen and pounds of nitrogen 2氮單質(zhì) 自然界氮的存在形態(tài) 空氣中 N2的 體積含量為 78% 化合態(tài)氮普遍 存在于有機體 中，是組成動 植物體的蛋白 質(zhì)和核酸的重 要元素 氮在地殼中的質(zhì)量 百分含量是 0. 46% 氮氣的性質(zhì)和用途 物理性質(zhì) 單質(zhì)氮在常況下是一種無色無臭的氣體，在標準情況下的氣體密度是 dm,熔點 63K,沸點 75K，臨界溫度為 126K，它是個難于液化的氣體。在水中的溶解度很小，在 283K時，一體積水約可溶解 N2。 化學(xué)性質(zhì) N2: [KK(?2s)2 (?*2s)2 (? 2P)4 (? 2P)2] 結(jié)構(gòu)式 :N? N 由于 N2分子中存在叁鍵 N≡N，所以 N2分子具有很大的穩(wěn)定性，將它分解為原子需要吸收 946 kJ?mol1的能量。 N2分子是已知的雙原子分子中最穩(wěn)定的。 液態(tài)氮是一種常 用的低溫冷卻 劑 N2的主應(yīng)主要是高溫反應(yīng) 主要反應(yīng) 加熱加壓催化劑 N2+3H2===========2NH3 放電 N2+O2====2NO 6Li+N2==2Li3N (常溫 ) 3Ca+N2====Ca3N2 (熾熱 )(Mg Sr Ba類似 ) 2B+N2====2BN (白熱 ) （大分子化合物） 用于合 成氨 電力發(fā) 達地方 用于制硝酸 鋰與空氣常溫下反應(yīng) ,保存應(yīng)注意 主要用途 化肥工業(yè) 硝酸工業(yè) 冷凍劑 炸藥 保護氣 N2 氨 NH3 實驗室制法 工業(yè)制法是分鎦液化空氣而得到。 △ １、 NH4Cl+NaNO2 ===NH4NO2+NaCl NH4NO2 ==N2↑ ＋ 2H2O △ ２、 (NH4)2Cr2O3===N2↑ ＋ Cr2O3+4H2O △ ３、 2NH3+3CuO===Cu+N2↑ ＋ 3H2O 2氨及其衍生物 一、氨 物理性質(zhì) 熔沸點較低 ： .= .= 溶解度大 ： 273K時 1體積水能溶解 1200體積的氨 ,一般市售濃氨水的密度是 ，含 NH3約 28% 偶極矩較大 ,介電常數(shù)較大。 液氨是極性溶劑，它可以溶解堿金屬形成藍色溶液， 在金屬氨溶液中存在有氨合電子和氨合離子它能導(dǎo)電，是強還原劑 Na Na+ + e Na+ +xNH3 Na(NH3)x+ e + yNH3 e(NH3)y 氨的分子結(jié)構(gòu) (NH4)2SO4 (s) + Ca(OH)2 (s) == CaSO4 (s) + 2 NH3↑+ 2H2O 實驗室制法 化學(xué)性質(zhì) 還原性反應(yīng) 弱堿性反應(yīng) 取代反應(yīng) 3Cl2+2NH3==N2+6HCl 3Cl2(過量 )+NH3==NCl3+3HCl 配位反應(yīng) NH3分子中的孤電子對傾向于和別的分子或離子形成配位鍵AgCl+2NH3==Ag(NH3)2+ Cu2+ +4NH3==Cu(NH3)42+ 300~700?105 Pa N2+3H2========2NH3 773K 鐵觸媒 工業(yè)制法 氨的制備 想一想：把 Ag+（或 Cu2+） 滴入氨溶液和把氨溶液滴入 Ag+（或 Cu2+） 溶液有什么不同現(xiàn)象？ 弱堿性反應(yīng) 取代反應(yīng) :NH3+H2O==NH4+ + OH K＝ 105 NH3和氯化氫 HCl在氣態(tài)或水溶液中都能直接化合生成氯化銨 NH4Cl ： NH3 + HCl ==== NH4Cl NH3和其它酸作用得到相應(yīng)的銨鹽。 2Na+2NH3===2NaNH2+H2↑ NH4Cl+3Cl2 ==4HCl+NCl3 (三氯化氮 ) NH3+NH2Cl+OH = N2H4 (聯(lián)氨 )+Cl+H2O COCl2(光氣 ) +4NH3=CO(NH2)2 (尿素 ) +2NH4Cl SOCl2+4NH3==SO(NH2)2 (亞硫胺 ) +2NH4Cl HgCl2+2NH3=Hg(NH2)Cl↓(白 ) (氨基氯化汞 ) +NH4Cl NH3分子中的 H可以被其 它原子或基團取代，生成 氨基 NH2，亞氨基 =NH 和氮化物 N的衍生物。 氨基 以 NH2 或亞氨基 =NH取 代其它化合物中的原子或基團 . 這類反應(yīng)又稱氨解反應(yīng) . 該反應(yīng)可用于區(qū)別 Hg2+鹽 想一想 :如何區(qū)別 KNO AgNO Hg(NO3) 2溶液 ? 想一想 :NH3和 H2O比較，奪取質(zhì)子能力哪個強？ 二、氨鹽 物理性質(zhì) 一般是無色或白色晶體，易容于水，其性質(zhì)與鉀鹽類似 化學(xué)性質(zhì) NH4++H2O===NH3H2O＋ H+ 在任何銨鹽的溶液中加入強堿并加熱，就會釋放出 NH3，這是檢驗是否是銨鹽的反應(yīng)。 NH++OH ==NH3+H2O 想一想：如何利用上述反應(yīng)設(shè)計檢驗銨鹽的操作？ 銨鹽的另一種鑒定方法是奈斯勒試劑法 Hg NH4+ + 2[HgI4]2 + 4OH =[O NH2]I↓ +7I + 3H2O Hg (紅棕色 ) 濕的紅色石蕊試紙變藍示有NH4+ （奈斯勒試劑是 [HgI4]2 與 KOH的混合溶液） NaOH+NH3加熱 石蕊試紙 反應(yīng) NH4HCO3===NH3↑