元素的基本性質(zhì)(編輯修改稿)
2024-10-27 15:48 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ===2HNO2 NaNO2+H2SO4===HNO2+NaHSO4 氮的含氧化合物 亞硝酸，淡灰藍(lán)色、 很不穩(wěn)定 ，僅存在于冷的稀溶液中，微熱甚至冷時(shí)便分解為 NO、NO2和 H2O。 亞硝酸是一種弱酸，但比醋酸略強(qiáng)， HNO2?H++NO2 Ka=5 104(291K) 亞硝酸鹽，特別是堿金屬和減土金屬的亞硝酸鹽，都有 很高的熱穩(wěn)定性 。 NaNO3===NaNO2+O2 Pb+KNO3===KNO2+PbO 氮的含氧化合物 除了淺黃色的不溶鹽 AgNO2外，一般亞硝酸鹽易溶于水。亞硝酸鹽均有毒，易轉(zhuǎn)化為致癌物質(zhì)亞硝胺。氮原子的氧化態(tài)是處于中間氧化態(tài)，因此它既具有 還原性 (主要產(chǎn)物是 NO3)，又有氧化性 (主要產(chǎn)物是 NO)。 例如， NO2在溶液中能將 I氧化為單質(zhì)碘。 2NO2+2I+4H+===2NO+I2+2H2O 這個(gè)反應(yīng)可以定量地進(jìn)行 ,能用于測(cè)定亞硝酸鹽含量。 2MnO4+5NO2+6H+===2Mn2++5NO3+3H2O Cl2+NO2+H2O===2H++2Cl+NO3 NO2是很好的配體： Co3++6NO2→[Co(NO2)6]3→K3[Co(NO2)6]↓(黃色） 此方法可用于檢出 K+離子。 氮的含氧化合物 三、硝酸及其鹽 1．硝酸的制法 工業(yè)上制硝酸是氨的催化氧化即氮和過(guò)量空氣混合，通過(guò)裝有鉑銠合金的絲網(wǎng)，氮在高溫下被氧化為 NO。 4NH3+5O2======4NO+6H2O ?rH? =904kJ/mol 2NO+O2===2NO2 ?rH? =113kJ/mol 3NO2+H2O===2HNO3+NO 在實(shí)驗(yàn)室中，用硝酸鹽與濃硫酸反應(yīng)來(lái)制備少量硝酸。此法過(guò)去曾用于工業(yè)生產(chǎn)上。 NaNO3+H2SO4(濃 )===NaHSO4+HNO3 氮的含氧化合物 由于硝酸易揮發(fā) ,可從反應(yīng)混合物中把它蒸餾出來(lái)。 NaHSO4+NaNO3===Na2SO4+HNO3 需要在 773K左右進(jìn)行，這時(shí)硝酸會(huì)分解，因此這個(gè)反應(yīng)只能利用 H2SO4中的一個(gè)氫。 氮的含氧化合物 2．硝酸的性質(zhì) (1)不穩(wěn)定性 : 濃硝酸受熱或見光就逐漸分解，生成NO O2和 H2O， 使溶液呈黃色。溶解過(guò)量 NO2的濃硝酸呈紅棕色為發(fā)煙硝酸。發(fā)煙硝酸具有很強(qiáng)的氧化性。 (2)氧化性 : 非金屬元素如碳、硫、磷、碘等都能被濃硝酸氧化成氧化物或含氧酸。 C+4HNO3===CO2?+4NO2?+2H2O S+6HNO3===H2SO4+6NO2?+2H2O P+5HNO3===H3PO4+5NO2?+H2O 3P+5HNO3(稀 )+2H2O===3H3PO4+5NO? I2+10HNO3===2HIO3+10NO2?+4H2O 3I2+10HNO3(稀 )===6HIO3+10NO?+2H2O 除金、鉑等金屬外，硝酸幾乎可氧化所有金屬。 Fe、Al、 Cr等能溶于稀硝酸，與冷濃硝酸鈍化 (鈍態(tài) )。經(jīng)濃硝酸處理后的“鈍態(tài)”金屬，就不易再與稀酸作用。 氮的含氧化合物 HNO3與 Sn、 Sb、 As、 Mo、 W和 U等偏酸性的金屬反應(yīng)后生成氧化物。 3Sn+4HNO3+H2O===3SnO2H2O↓+4NO↑ 其余金屬與硝酸反應(yīng)則生成硝酸鹽。 很稀的硝酸與 Mg、 Zn等較活潑的金屬反應(yīng)會(huì)生成 HNO、 NH4+等產(chǎn)物。但我們一般只寫： 4Zn+10HNO3===NH4NO3+4Zn(NO3)2+3H2O 鐵 與不同濃度 HNO3反應(yīng)時(shí)的還原產(chǎn)物。可見硝酸的反應(yīng)是較復(fù)雜的。 氮的含氧化合物 氮的含氧化合物 (3)制王水 : 濃硝酸與濃鹽酸的混合液(體積比為 1:3)稱為王水，可溶解不能與硝酸作用的金屬，如： Au+HNO3+4HCl===H[AuCl4]+NO↑+2H2O 3Pt+4HNO3+18HCl===3H2[PtCl6]+4NO↑+8H2O Au3++3e===Au ?? = [AuCl4]+3e===Au+4Cl ?? = 還原型的還原能力增強(qiáng)。 (4)硝化作用 : N O 2H N O 3H 2 S O 4 ( 濃 )+ + H 2 O硝基苯氮的含氧化合物 (5)硝酸 的分子結(jié)構(gòu) : HNO3中的 N以 sp2雜化有一個(gè) ∏34， NO3中 的 N也以 sp2雜化有一個(gè) ∏46如圖。 NOOOH硝酸分子的結(jié)構(gòu) ppsNs p 2氮的含氧化合物 (5)硝酸鹽 : 易溶于水，水溶液無(wú)氧化性，固體加熱則有氧化性。 2NaNO3===2NaNO2+O2↑ Pb(NO3)2===PbO+2NO2+O2↑ 2AgNO3===2Ag+2NO2+O2↑ 氮的其它化合物 一、氮化物 氮在高溫時(shí)能與許多金屬或非金屬反應(yīng)而生成氮化物如： 3Mg+N2===Mg3N2 2B+N2===2BN IA、 IIA族元素的氮化物屬于 離子型氮化物 ，可以在高溫時(shí)由金屬與 N2直接化合，它們化學(xué)活性大，遇水即分解為氨與相應(yīng)的堿， Li3N+3H2O===3LiOH+NH3 IIIA、 IVA族的氮化物如屬于 共價(jià)型氮化物， BN、AlN、 Si3N Ge3N4是固態(tài)的聚合物，其中 BN、 AlN為巨型分子具有金剛石型結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)很高 (2273— 3273K)，它們一般是絕緣體或半導(dǎo)體。 氮的其它化合物 過(guò)渡金屬的氮化物如 TiN、 ZrN、 Mn5N W2N3， 氮原子填充在金屬結(jié)構(gòu)的間隙中合金的結(jié)構(gòu)沒(méi)有變，具有金屬的外形，且更充實(shí)了，所以性質(zhì)更穩(wěn)定一般不易與水、酸起反應(yīng)，不被空氣中的氧所氧化，熱穩(wěn)定性高，能導(dǎo)電并具有高熔點(diǎn)，適合用于作高強(qiáng)度的材料。它們稱為 間充型氮化物 。 氮的其它化合物 二、氮的鹵化物 已經(jīng)分離和鑒定過(guò)的氮的鹵化物只有 NF3和NCl3 。 NF3是無(wú)色氣體，沸點(diǎn) 154K， 化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，在水和堿溶液中均不水解。雖然 NF3分子中 N原子上有孤對(duì)電子，但由于 F的電負(fù)性很大，所以 NF3幾乎不具有路易斯堿性。 NCl3 是由 NH3和過(guò)量 Cl2 反應(yīng)制得，它是黃色液體，沸點(diǎn) 334K， 超過(guò)沸點(diǎn)或受振動(dòng)即發(fā)生爆炸性分解。 氮的其它化合物 NCl3 在水和堿溶液中水解，其水解產(chǎn)物和同一族的 PCl3不同： NCl3 + 3H2O === NH3 + HOCl PCl3 + 3H2O === H3PO3 + 3HCl NC lC lC l?+?+?+?OHH?
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