第六章 氮族第一部分PPT参考课件.ppt

第六章 氮族元素及其性质 1 氮族元素性质列表 氢化物和最高氧化态水合物的酸性的递变规律及原因 2 1 氮族元素的原子位置 结构及性质特点 氮族元素在周期表中的位置 第2至第6周期 A族 氮族元素的原子结构 相似性 最外层电子数相同 均为5e 递变性 随原子序数的增加 自上而下 核电荷数依次增大 电子层数依次增多 原子半径依次增大 3 主要化合价 P As为 3 3 5价 Sb Bi为 3 5价 N表现 3 1 5价 多变 非金属元素都有气态氢化物 其分子式为RH3 其中氮族元素R为 3价 最高价氧化物的分子式为R2O5 元素R的化合价为 5 最高价氧化物对应水合物的分子式为HRO3 或H3RO4 4 2 性质的递变规律 从上到下 金属性和非金属性 随着电子层数的增加 原子半径逐渐增大 因而自上而下 元素得电子能力逐渐减弱 而失电子能力逐渐增强 金属性增加 单质与氢气化合的能力逐渐减弱 如热稳定性 NH3 PH3 AsH3单质与氧化合能力逐渐增强 如 最高价含氧酸的酸性逐渐减弱 HNO3 H3PO4 H3AsO4 5 3 与同周期氧族 卤族元素性质相比较 表一 N O F三元素性质比较 稳定性增加 6 表二 P S Cl三元素性质比较 7 小结 非金属性较氧族 卤族元素弱 与H2化合的条件较氧族 卤族单质困难 氢化物的稳定性较氧族 卤族元素形成的氢化物差 最高价含氧酸的酸性较氧族 卤族元素的形成的酸的酸性弱 原因 8 1 以氮为原料的重要无机产品 氮及其化合物 9 10 2 N P化合物的特点与性质对比 1 氮多变的氧化态及表现出的氧化还原性质 氮的氧化值及常见代表性化合物 氧化能力随氧化值的增加而增强 11 氮及其化合物在水溶液中的电极电势 12 讨论 酸性介质中高氧化态均有一定的氧化能力 NO3 相对稳定性好一些 从结构角度讨论 除了NH2OH N2H4有很强的还原性外 碱性介质中的稳定性比酸性介质中的好 所以 常用NH2OH N2H4作还原剂 其氧化产物为N2 很容易去除 13 氮的氧化物和含氧酸 氮原子和氧原子之间有p p 键 而其它氮族元素出现重键的情况不多 较低价的氧化物是中性的 较高价的氧化物是酸性的 14 NO气体是顺磁性 的 但它的液体和固体都是反磁性的 NO是中性氧化物而非酸酐 NO溶于水还要加HNO3才可以得到HNO2 NO2是红棕色有毒气体 棕色液体变浅无色固体顺磁性反磁性 凝聚 冷冻 氮的氧化物 15 N2O5是硝酸的酸酐 可以如下方法制得 N2O5不稳定 容易爆炸 由于不稳定 能和还原剂 金属和有机物 发生剧烈反应 生成硝酸盐和氮氧化物 16 1 亚硝酸及亚硝酸盐 稳定性 亚硝酸不稳定 但其水溶液很容易制备 含氧酸盐 注意制备方法 17 氧化还原性质 既可作氧化剂 又可作还原剂 以氧化性为主 遇强氧化剂则显示还原性 Co2 NO2 Co NO2 6 3 s K 或NO2 的检出 18 2 硝酸及硝酸盐 浓硝酸的最强烈的化学特征是强氧化性 金属与硝酸的反应产物与反应速率 强烈依赖硝酸的浓度 反应及其复杂 产物往往不唯一 19 硝酸盐的热分解 分解产物由金属的活泼性而异 棕色环反应 硝酸根的检出 该反应机理复杂 棕色环是由中间产物FeNO2 引起的 20 反应机理 棕色环是由中间产物FeNO2 引的 而决定反应速率的是最后一个反应 21 3 氮的氢化物 氮的氧化态 NH3 氨 3 N2H4 联氨 肼 2 NH2OH 羟氨 胲 1 联氨 羟氨具有强还原性 22 还原性在碱性溶液中强于在酸性溶液中 联氨的稳定性比羟胺好 用作燃料 推进火箭 基本上不显示氧化性 羟胺的还原产物很不专一 难以预料 N2H4 l O2 N2 H2O放热621 7kJ mlo 23 2 磷的主要氧化值及常见代表化合物的性质 24 P可以形成配位数从1 9的各种配合物 很少 但其中以3 4 5较为重要 与N不同 P可以用d轨道成键 所以 可形成PF5 PO43 等 虽然处于对角线位置 但是P的卤化物 氢化物要比C的性质活泼得多 25 1 磷的氧化物和含氧酸 a P的氧化物 P4O10 P4O6 P2O5是二聚体 具有极强的脱湿能力 室温下 可使体系内PH2O 1 33 10 3Pa P2O5溶于水形成H3PO4 是工业上制备磷酸的常用方法 虽然能和碱性氧化物反应 但干燥 室温条件下并不反应 加水可以促进反应 26 六氧化四磷 六氧化四磷P4O6亚磷酸酐还原剂 3 蒸汽密度法及溶于萘测定凝固点的测定均表明 此物是以P4O6存在的 而不是P2O3 三氧化二磷是老的名称 P4O6是具有令人不愉快气味的剧毒物 27 五氧化二磷 五氧化二磷P4O10磷酸酐高效干燥剂 脱水剂 P2O5使HNO3 H2SO4脱水生成相应的酸酐N2O5 SO3 酰胺脱水生成腈RCN 28 b P的含氧酸 磷生成磷酸和亚磷酸两个系列 磷的含氧酸中 P都是4配位 一般都是正四面体结构 最简单的磷酸是正磷酸 H3PO4 其它为数众多的磷酸及其盐是共用PO4四面体的一个或二个角顶氧原子而形成的 如焦磷酸 1 三聚磷酸 2 多磷酸盐是直链化合物 PO3 n PO4 而偏磷酸盐是环状化合物 PO3 n 29 含氧酸盐的缩合规律含氧酸盐的缩合前提 有 OH 且当含氧酸或盐不表现为强酸时 才有可能缩合 分子 离子 中若有多个 OH则可发生多次缩合 一次 H2S2O7 二次 以角相连 SiO32 PO3 三次 双链 层状结构 四次 层状之间再脱水 SiO2 缩合反应的条件 用P4O10 H2SO4 浓 脱H2O 如 30 加热脱水 如 调节pH 如 缩合反应普遍存在 尤其在周期表的第四 五周期中 为什么 31 磷酸的缩合情况 2100C2H3PO4H4P2O7 H2O 2H2O加热4000C H2O2HPO3 偏磷酸 焦磷酸 正磷酸 32 缩合磷酸及其盐 缩合反应焦磷酸 33 H4P2O7焦磷酸 一缩二磷酸 H5P3P10三磷酸 二缩三磷酸 34 Hn 2PnO3n 1多磷酸 n 2 17 HPO3 4 HPO3 环 四偏磷酸 四缩四磷酸 35 HPO3 3环 三偏磷酸 三缩三磷酸 HPO3 n当n很大时 聚偏磷酸Hn 2PnO3n 1 HPO3 n 36 讨论 为什么H3PO4缺乏氧化性 不同于N的含氧酸 随着P的氧化值的升高 含氧酸 盐 的氧化性并不升高 H3PO4的结构及成键特点 两个大键 还是两个d p 键 37 作为最高氧化态 磷酸为何没有氧化性 不同的磷的含氧酸 虽然氧化数表现的不同 但只是不同的缩合形式 化合价为5不变 磷的电负性小于N和S 对O的吸引能力相对差 在反应中表现出的得电子能力比H2SO4和HNO3弱 虽然氧化数增高 但实际上是缩水组合 P的成键能力并未变化 磷酸分子中具有稳定的磷氧四面体结构 38 讨论 H3PO4的结构及成键特点 1个大键 还是1个