第十四章 氮族元素.ppt

14 5盐类的热分解 14 4砷 锑 铋的化合物 14 3磷及其化合物 14 2氮及其化合物 14 1氮族元素概述 第十四章氮族元素 教学目的与要求 掌握氮和磷氢化物 氧化物 含氧酸及其盐的结构 性质 制备和用途 掌握砷分族元素及其化合物性质的递变规律 学会判断比较不同盐类受热分解的方式和难易性 重点 氮的氢化物 含氧酸及盐 磷的含氧酸及盐 砷分族元素及其化合物性质递变规律 含氧酸盐的热稳定性 14 1氮族元素概述 氮族 VA NPAsSbBi 价电子构型 ns2np3 共价半径 依次 电负性 I1 依次 金属性 非非准 准 金金 惰性电子对效应 同族元素自上而下低氧化态 n 2 化合物比高氧化态 n 化合物稳定性增加的现象 P788 799 例如 从N Bi 3化合物稳定性 N P不易形成N3 P3 易水解 而Sb Bi Sb3 Bi3 盐 5含氧阴离子稳定性从P Bi N P能以NO3 PO43 存在 而Bi 的化合物为强氧化剂 成键情况 最高氧化态 5 np轨道半充满 电离势较高 以形成共价化合物为特征 随半径增大 形成离子键趋势有所增强 配位数 N最大为4 其余最高为6 氮 14 2氮和它的化合物 14 2 1氮的成键特征 电负性x 3 04仅次于O F 与x较低的金属化合 离子型氮化物与x较高的非金属化合 共价键P64314 2 14 2 2氮在自然界的存在分布和单质 1 存在与分布 地壳中氮的质量分数0 0046 单质 N2 空气中体积比78 总量约4 1015T化合物 智利硝石NaNO3 土壤中含硝酸盐 蛋白质的重要组成元素 自然界中的氮循环 参阅 化学与社会 氮气 物理性质 无色 无臭 无味的气体 沸点为 195 8 C 微溶于水 2 氮气 制取 P646 化学性质 稳定 常温下化学性质极不活泼 作保护气 加热时与活泼金属Li Ca Mg等反应 生成离子型化合物 制取 工业 分馏液态空气 实验室 P647 关于固氮 固氮 把空气中的氮转化为可利用的含氮化合物 人工固氮 合成氨 氰氨法等 高能固氮 生物固氮 根瘤菌和某些藻类植物在常温常压下高效率转化氮为氨 模拟生物固氮 模拟固氮菌实现常温常压下固氮 关于等电子体 等电子体 分子 或离子 含有相同的电子数目 化合物 异 同 14 1 3氮的化合物 结构 N 不等性sp3杂化 三角锥形 1 氮的氢化物 氨 NH3 结构特点 强极性 具孤电子对 易成氢键 呈最低氧化数 3 制备 工业 制备 实验室 性质 具有特殊刺激性臭味 一些物理性质反常 易溶于水 易形成一元弱碱 放热 熵减过程 反应条件 加合 气化热大 作致冷剂 电的不良导体 但可自电离 氨合电子 蓝色 可导电 取代反应 催化 加合反应 NH3为Lewis碱 第一类 NH3分子中的氢可依次被取代 第二类 以 NH2或亚氨基取代其它物质中的原子或原子团 还原 强还原性 铵盐 黄色火焰 合成硝酸 检查氯气管道 制氮气 铵盐一般为无色晶体 绝大多数易溶于水 铵盐 气室法 石蕊试纸 红 蓝 的结构 N sp3杂化 正四面体 的鉴定 热分解 挥发性非氧化性酸的铵盐 NH3 酸 非挥发性酸铵盐 NH3 酸或酸式盐 热稳定性差 化肥失效 气肥 密封贮存 氧化物 氧化性酸铵盐 分解出的NH3被氧化 联氨 羟氨 爆炸 制炸药 2 氮的氧化物 铂丝网 一氧化氮 NO 制备 性质 无色气体 水中溶解度较小 N O N以sp杂化 奇电子分子 价电子 11 NO2 二氧化氮 NO2 N 价电子2s22p3sp2杂化后 有毒 有特殊臭味的红棕色气体 溶于水 用碱吸收 结构 性质 奇分子 含氧酸 3 氮的含氧酸及其盐 N sp2杂化后 亚硝酸 HNO2 制备 结构 性质 气态或室温下主要以反式平面结构形式存在 亚硝酸 HNO2 NO NO2 性质 弱酸 淡蓝色 不稳定 鉴定 亚硝酸盐 END 结构 ONO 115 4 V字形结构 有离域的 34键 制备 Pb 粉 NaNO3 PbO NaNO22NaNO3 2NaNO2 O2 性质 绝大部分无色 易溶于水 AgNO2浅黄色不溶 极毒 是致癌物 金属活泼性差 对应亚硝酸盐稳定性差 AgNO2 NaNO2 氧化还原性 配位性 黄色 鉴定K 硝酸 硝酸 HNO3 物理性质 纯硝酸 无色易挥发液体 密度为1 53g cm 3浓硝酸 含HNO369 密度1 4g cm 3 15mol L 1硝酸挥发而产生白烟 发烟硝酸 溶有过量NO2的浓硝酸产生红烟 且硝酸常带黄色或红棕色 结构 N sp2杂化后 不稳定 受热或光照时分解 久置变黄 如何保存 制取 制取 氨催化氧化法 电弧法 实验室法 359K分解 化性 HNO3的化学性质 强氧化性 金属 大部分金属可溶于硝酸 硝酸被还原的程度与金属的活泼性和硝酸的浓度有关 铜与浓硝酸反应 Zn 4HNO3 浓 Cu Cu NO3 2 2NO2 2H2O8HNO3 稀 3Cu 3Cu NO3 2 2NO 4H2O6Hg 8HNO3 稀 3Hg2 NO3 2 2NO 4H2O 规律 HNO3越稀 金属越活泼 HNO3被还原的氧化值越低 活泼金属 其它 与有机化合物发生硝化反应 多为黄色 热稳定性差 保存在棕色瓶中 冷的浓硝酸使Fe Al Cr Co Ni Ti V钝化王水 氧化配位溶解 盐 硝酸盐 的结构 N sp2杂化后 4个p轨道 性质 性质 易溶于水 水溶液在酸性条件下才有氧化性 固体在高温时有氧化性 热稳定性差 制烟火 炸药 对比 亚硝酸 硝酸及其盐的性质对比 酸性 热稳定性 氧化性 活泼金属 MNO2 MNO3 棕色环实验 棕色环 棕色溶液 磷 P4化学性质活泼 空气中自燃 溶于非极性溶剂 剧毒 较稳定 400 以上燃烧 不溶于有机溶剂 磷的燃烧 14 3磷和它的的化合物 14 3 1磷的同素异形体 END As Sb Bi 氮 磷为非金属 砷 锑为准金属 铋为金属 白磷的结构 红磷的结构 黑磷的结构 思 思考题 1 从结构上讨论为什么白磷有较高的化学活性 2 实验室如何保存白磷 红磷 3 什么是 磷光现象 白磷中毒如何解毒 4 以磷灰石为原料制取磷酸 5 指出下列酸各为几元酸 6 如何区别7 比较和的酸性强弱 磷化合物 14 3 2磷的化合物 1 磷的氢化物 膦PH3 结构 与NH3相似 性质 无色气体 似大蒜臭味 剧毒强还原性 制备 次磷酸钾 对比 极性 小大 水中溶解度 小大 碱性 水解性 极易 配位性 还原性 PH3 NH3 衍生物 联膦 联胺 氧化物 2 磷的氧化物 O2 足 P4O6白色易挥发的蜡状 易溶于有机溶剂 吸潮滑腻感 强毒性 水解 P4O10白色雪花状晶体 强吸水性 作干燥剂 性质 性质 歧化 作干燥剂 含氧酸 次磷酸 H3PO2 及其盐 性质 一元中强酸 3 磷的含氧酸及其盐 结构 强还原剂 1 0 10 2 亚 亚磷酸 H3PO3 及其盐 性质 二元中强酸 结构 强还原性 磷酸 磷酸H3PO4 特性 脱水缩合后形成焦磷酸 聚磷酸 聚 偏磷酸 结构 性质 三元中强酸 焦 焦磷酸H4P2O7 焦 重 两分子酸缩合一分子水 聚 取代基的吸电子能力 H 使OH上O的电子密度 酸性 聚磷酸 聚磷酸 n个磷酸脱n 1个H2O n 2焦磷酸n 3三 聚 磷酸 偏 聚 偏磷酸 聚 偏磷酸 n个H3PO4脱n个H2O 偏磷酸 HPO3 n 1 四 聚 偏磷酸 HPO3 4 磷酸盐 磷酸盐 配位性 聚磷酸盐具有配位性 或六偏磷酸钠 格氏盐 硬水软化阻 去 垢剂 卤化物 4 磷的卤化物 PX3PX5结构 三角锥三角双锥 分子晶体 离子晶体 PCl3PCl5 杂化类型 不等性sp3sp3d 水解 重要性质 水解 制备H3PO3或HBr 潮气中冒烟 区别 卤氧化磷 作非水溶剂 配位剂 合成磷酸酯 制杀虫农药 区别 使蛋白沉淀 的鉴定 磷肥 过磷酸钙 普钙 重钙 过磷酸钙 14 4 14 4砷 锑 铋的化合物 As Sb Bi AsSbBi 砷分族 硫化物矿 雌黄雄黄辉锑矿辉铋矿 单质制备 硫化物氧化物M硫化物M 煅烧 C Fe 与IIIA的Ga In化合 半导体材料 武德合金 Bi Pb Sn Cd 熔点低 作保险丝 Pb Bi合金增加硬度 作子弹 轴承 氢化物 AsH3SbH3BiH3 自燃 化学性质 无色气体 有恶臭 缺氧分解 1 砷 锑 铋的氢化物 结构三角锥形 键角依次 应用 AsH3的性质应用 马氏试砷法 试样 锌和盐酸或硫酸混合 产生气体导入热玻璃管 砷镜 古氏试砷法 可检出0 005mgAs2O3 Sb类似 但砷镜可溶于NaClO 而Sb不溶 氧化物 M III 的氧化物和氢氧化物 2 砷 锑 铋的氧化物及其水合物 两性 两性 END M V 的氧化物和氢氧化物 三元中强酸一元弱酸 小结 小结 氧化性 还原性 碱性 酸性 氧还性 M III 的还原性 由As到Bi还原性减弱 可用H2O2代替Cl2 3 砷 锑 铋的化合物的氧化还原性 铋 V BiO3 V 的氧化性 由As到Bi氧化性增强 鉴定Mn2 小结 小结 As Sb Bi As Sb Bi 碱性增强 还原性增强 酸性增强 氧化性增强 碱性增强 酸性增强 盐 4 砷 锑 铋的盐 盐类水解 氧化性 弱 鉴定Sb3 鉴定Bi3 阴离子盐 阳离子盐 硫化物 5 砷 锑 铋的硫化物 酸化后 颜色黄黄橙红橙红 棕 黑 浓HCl不溶不溶溶溶溶 NaOH溶易溶溶溶不溶 溶易溶溶易溶不溶 溶不溶溶不溶不溶 性质 均不溶于水和稀酸 As2S3 As2S5不溶 性质 氧化性酸 HNO3 溶解 浓HCl 配位溶解 碱溶 NaOH M As Sb Na2S M As Sb Bi2S3不溶 碱溶 氧化碱溶 M As Sb 盐热分解 14 5盐类的热分解 14 5 1无机含氧酸盐热分解的类型和规律 解释 14 5 2无机含氧酸盐热分解的本质和某些规律的解释 1 含水盐的热分解 结晶水 配位水 与M以配位键结合 晶格水 占据晶格位置 较弱 易失去 阴离子水 与阴离子通过氢键结合 较牢固 难失去 END 2 无水含氧酸盐的热分解 本质 M2 争夺含氧酸根中的O2 同种含氧酸盐的热分解温度 过渡金属 碱土金属 碱金属 外界正电场 增强 极化作用过渡金属 碱土金属 碱金属 的正电场 对的反极化作用 则易分解 3 为什么硫酸盐通常比碳酸盐稳定 成酸元素的电场越强 则对的极化作用强 含氧酸越稳定