氮族元素PPT课件

1、2021-8-16氮族元素1 14-1 氮族元素的通性氮族元素的通性 14-4 砷、锑、铋砷、锑、铋 14-3 磷和它的化合物磷和它的化合物 14-5 盐类的热分解盐类的热分解 14-2 氮和它的化合物氮和它的化合物 2021-8-16氮族元素2 氮氮 磷磷 砷砷 锑锑 铋铋 元素符号元素符号 N P As Sb Bi 价电子构型价电子构型 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3 主要氧化数主要氧化数 -3, -2, -1, +1+ 5 -3， +1,+3, +5 -3, +3, +5 +3, +5 +3, +5 共价半径共价半径/pm 75 110 122 14

2、3 152 M3-离子半径离子半径/pm 171 212 222 245 M3+离子半径离子半径/pm 69 92 108 M5+离子半径离子半径/pm 11 34 47 62 74 电负性（电负性（Pauling） 3.04 2.19 2.18 2.05 2.02 表表14-1 14-1 氮族元素的性质氮族元素的性质 2021-8-16氮族元素3 2-1 氮的成键特征（氮的成键特征（P641） 离子键：离子键：如如Mg 3N2，Li3N等。等。 共价键：共价键： 三个共价单键，如三个共价单键，如NH3、NCl3， N以以spsp3 3杂化；杂化； 一个共价单键和一个共价双键，如一个共价单键和

3、一个共价双键，如Cl-N=O，N以以sp2杂化；杂化； 形成一个共价叁键，形成一个共价叁键，CN-；N3-中间的中间的 N原子原子以以spsp杂化；杂化； 氮的氧化物大多形成不定域大氮的氧化物大多形成不定域大键；键； NO2-、NO3- 、HNO3有大有大键。键。 3. 配位键：配位键：Cu(NH3)42+、Os(NH3)5(N2)2+、 2-2 氮元素的氧化态氮元素的氧化态-吉布斯自由能图吉布斯自由能图 （P644） N2和和 NH4+是热力学稳定状态；是热力学稳定状态； 0+5之间的氧化态易发生歧化。之间的氧化态易发生歧化。 2+ 32242 Pt(NH ) (N H ) 2021-8-1

4、6氮族元素4 N2KK( 2s)2( *2s)2( 2py)2( 2pz)2( 2p)2 N2的键能的键能941. 69kJmol-1，是最稳定的双原子分子，是最稳定的双原子分子 NH4Cl+NaNO2 = NaCl+N2+ 2H2O T1、实验室中怎样制备N2，怎样除去其中的O2、H2O、NH3 杂质?（P646647） 除除O2，使气体通过炽热的铜丝；，使气体通过炽热的铜丝； 除除NH3，使气体通过浓硫酸洗涤；，使气体通过浓硫酸洗涤； 除除H2O，使气体通过碱石灰干燥剂。，使气体通过碱石灰干燥剂。 T2、写出NH4Cl、(NH4)2SO4、(NH4)3PO4和NH4NO3热分解 反应式。（

5、P654） (NH4)2Cr2O7(s) = N2+ Cr2O3 + 4H2O 8NH3 + 3Br2(aq) = N2+ 6NH4Br 实验室法：实验室法： 其它反应：其它反应： 2021-8-16氮族元素5 T3、写出NH3、N2H4（l）、NH2OH（s）和HN3（s）的结构 式；指出N原子的杂化方式；比较碱性的大小，并说明碱 性大小原因。（P655659） 顺式联氨（肼）顺式联氨（肼） N以以sp3杂化杂化 羟氨羟氨 N以以sp3杂化杂化 氢叠氮酸氢叠氮酸 1是是sp2，2是是sp杂化杂化 氨的衍生物：氨的衍生物： NH3 N2H4 NH2OH HN3 N的氧化数：的氧化数： -3 -

6、2 -1 -1/3 K： 10-5 10-6 10-9 质子酸质子酸 与氢相连的与氢相连的N原子电子云密度小，酸性强、碱性弱。原子电子云密度小，酸性强、碱性弱。 4 3 1个个有有 1 2 3 NNN H N3- 4 3 2个个有有 2021-8-16氮族元素6 氨的衍生物制备方法：氨的衍生物制备方法： 2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3+ 2H2O 2NH3 + ClO- = N2H4 + Cl- + H2O 在催化剂作用下，在催化剂作用下，H2还原还原NO2得到得到NH2OH(s) T4、分别写出Mg3N2和Li3N的水解反应式。（思考） T5、写出NO的MO式

7、，说明键级，比较NO与N2的稳定性。 液氨溶解活泼金属生成蓝色溶液：液氨溶解活泼金属生成蓝色溶液： Na Na+ + e- Na+ + xNH3 Na(NH3)x+ e- + yNH3 (NH3)y- （蓝色）（蓝色） NOKK(2s)2 (*2s)2 (2p x) 2 (2p y) 2 (2p z) 2 (*2p y) 1 有有1个个3电子键，键级电子键，键级=2. 5，比，比N2活泼。活泼。 2-5 氮的含氧化物（氮的含氧化物（P659） 该溶液能导电，较稳定，有强还原性，蒸干得到原来的碱金该溶液能导电，较稳定，有强还原性，蒸干得到原来的碱金 属，放置产生氢气。金属液氨溶液的特性是含属，放

8、置产生氢气。金属液氨溶液的特性是含 2021-8-16氮族元素7 T6、画出N2O、NO2、N2O4、N2O3和N2O5的结构式，指出N 原子杂化方式和分子中大键情况。(p660，表14-5) 固体为固体为NO2+NO3- 2个个N原子原子sp2杂化杂化 2个个N原子原子sp2杂化杂化 2个个N原子原子sp2杂化杂化 N原子原子sp2杂化杂化中心中心N原子原子sp杂化杂化 2021-8-16氮族元素8 T7.什么棕色环反应，其用途是什么？ NO+FeSO4Fe(NO)SO4（棕色）（棕色） 检验NO3- T8、饱和NaNO2与稀H2SO4反应时，一开始显淡蓝色然后 又消失，为什么？ 2HNO2

9、（冷）（冷）= N2O3 （蓝蓝）+ H2O N2O3=NO2+NO T9、分别写出NaNO2与MnO4-、I-、Cl2、Ag+的反应方程式。 （p663） T10画出NO2+、NO2和NO2-的结构，说明N的杂化方式。(p663) 硫酸亚硝酰合铁（硫酸亚硝酰合铁（） NO2+NO2NO2- 直线形 V形 3 3 1个个有有 4 3 2个个有有 V形 4 3 1个个有有 2021-8-16氮族元素9 T11画出HNO3和NO3-结构式，说明大键情况。 H O O N O -氢键- 4 3 6 4 T12写出Zn（或Fe）与HNO3的反应式。 Zn +4HNO3（浓浓）=Zn(NO3)2 +2N

10、O2+2H2 O 3Zn + 8HNO3（稀稀1:2）=3Zn(NO3)2+2NO+4H2O 4Zn +10HNO3（热、稀热、稀）= 4Zn(NO3)2+N2O+5H2O 4Zn +10HNO3（稀稀1:10）= 4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O N以以sp2杂化杂化 （气室法检验（气室法检验NH4+） 2021-8-16氮族元素10 T13分别写出NaNO3、Pb（NO3）2和AgNO3的热分解反应 式，用离子极化理论说明产物不同的原因。（p668-669） T14说明为什么Au、Pt易溶于王水，写出反应方程式（P667-） 离子极化能力：离子极化能力：Ag Pb2Na+ Au

11、+ HNO3 + 3HCl =AuCl3 + NO + 2H2O AuCl3 + HCl=HAuCl4 3Pt + 4HNO3 + 12HCl = 3PtCl4 + 4NO + 8H2O PtCl4 + 2HCl = H2PtCl6 有配合物和气体生成，金、铂的还原型增强而会溶解。有配合物和气体生成，金、铂的还原型增强而会溶解。 产物的稳定态：产物的稳定态： Ag 、PbO、 NaNO2 2021-8-16氮族元素11 3-1 磷原子的成键特征和价键结构（磷原子的成键特征和价键结构（P670） 离子键：离子键：如如Na3P 、Zn3P2，但水溶液中不存在，但水溶液中不存在P3-离子；离子； 共

12、价键：共价键：+3 -3，P采取采取sp3杂化，形成杂化，形成3个共价单键个共价单键; +5， P采取采取sp3d杂化，如杂化，如PCl5 ; d-p键，如键，如H3PO4中。中。 配位键：配位键：P（） 有孤电子对，是配位体，如有孤电子对，是配位体，如 PH3； P（）有空）有空d轨道，为电子对接受体；轨道，为电子对接受体； 配位数为配位数为6（sp3d2杂化）如杂化）如PCl6-。 含氧化合物：含氧化合物：P4为基础的氧化物；以为基础的氧化物；以 PO43-为基础的酸或盐。为基础的酸或盐。 3-2 磷的氧化态磷的氧化态-吉布斯自由能图吉布斯自由能图*（p672） T15磷在化合物中的杂化方

13、式主要是哪两种？（P671） 磷不稳定，在碱中极易歧化为磷不稳定，在碱中极易歧化为PH3和和H2PO2-。 2021-8-16氮族元素12 磷酸钙矿：磷酸钙矿：Ca3(PO4)2H2O、氟磷灰石、氟磷灰石Ca5F(PO4)3 磷是生命元素，存在于细胞、蛋白质、骨骼、牙齿中，磷是生命元素，存在于细胞、蛋白质、骨骼、牙齿中， 所有含磷化合物大都通过氧与其它原子连接。所有含磷化合物大都通过氧与其它原子连接。 T16写出两种磷矿石的俗名和化学式。（P673） 白磷剧毒，白磷剧毒，0.1g白磷入胃足可致人死亡。白磷中毒可用白磷入胃足可致人死亡。白磷中毒可用 稀的硫酸铜溶液消解：稀的硫酸铜溶液消解： 2P

14、 + 5CuSO4 + 8H2O = 5Cu + 2H3PO4 + 5H2SO4 11P + 15CuSO4 + 24H2O = 5Cu3P + 6H3PO4 +15H2SO4 红磷用于制造火柴（面）、磷酸、农药、烟雾弹。红磷用于制造火柴（面）、磷酸、农药、烟雾弹。 T17.工业上怎样制备单质磷？（P673） 2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+P4(白磷白磷)+10CO T18写出磷与硫酸铜溶液的反应方程式，此反应有什么用途？p676 高温 2021-8-16氮族元素13 红磷白磷黑磷 隔绝空气高温高压 C400 P4, 很活泼，空气中很活泼，空气中 自燃，可溶于自燃，可

15、溶于CS2。 较稳定，较稳定，400以上燃烧，以上燃烧， 不溶于有机溶剂。不溶于有机溶剂。 T19磷有几种同素异性体？白磷为什么很活泼？（P674675） 片状片状 P-PP-P键有张力键有张力 （黄磷）（黄磷）416416，急冷，急冷 2021-8-16氮族元素14 3-4 磷化氢磷化氢 结构：结构：与与NH3相似，相似， 但但PH3的键角小。的键角小。 制备：制备：Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2PH3 （也有联膦）（也有联膦） P4 + 3KOH + 3H2O = 2KH2PO2 +PH3 性质：性质：膦是无色剧毒气体，大蒜臭味，碱性比氨弱，配位膦是无色剧毒气体，大

16、蒜臭味，碱性比氨弱，配位 能力比氨强，是强的还原剂，在空气中自燃。能力比氨强，是强的还原剂，在空气中自燃。 PH3 + 2O2 = H3PO4 鬼火：鬼火：PH3和和 P2H4的自燃现象。的自燃现象。 T20.怎样制备PH3和P2H4？说明PH3在水中的形态和水溶液的 碱性大小。（P677） PH3在水中为在水中为PH3H20形式，无形式，无PH4+，因，因P与与H+的结合力小的结合力小 。 PH4I的生成与水解。的生成与水解。PH4+叫叫鏻鏻。 分解 PH3(膦膦) P2H4（联膦）（联膦） 作业：作业：1 3 6 7 8 9 10 2021-8-16氮族元素15 T21磷的氧化物写成P4O

17、6和P4O10的原因是什么？（P679） P4O6 H3PO3酸酐酸酐 P4O10 H3PO4酸酐酸酐 P4P4O6P4O10 O2不足不足 O2充足充足 P4O6为白色易挥发性蜡状晶体，易溶于有机溶剂；为白色易挥发性蜡状晶体，易溶于有机溶剂； P4O10为白色粉末状固体，是吸水性最强的干燥剂；为白色粉末状固体，是吸水性最强的干燥剂； 红磷久置易生成氧化物而吸水，过滤之，小火烘干。红磷久置易生成氧化物而吸水，过滤之，小火烘干。 P4分子分子 黄磷弹黄磷弹 2021-8-16氮族元素16 歧化反应歧化反应 T22P4O6分别与冷水和热水反应，各得什么产物？（P679） T23P4O10溶于水很容

18、易生成H3PO4吗？（P680） 不容易，需加热和不容易，需加热和HNO3催化：催化： 不加不加HNO3，生成，生成(HPO3)x、H2P2O7 P2O10可作干燥剂，可使浓酸脱水：可作干燥剂，可使浓酸脱水： 33PO 4H 264 )O(6HOP =+ + 冷冷 343 PHPO4H+ + = 264 )O(H6OP+ +热热 43PO =4H 2104 O6HOP+ + 43342104 PO4H6SOSO6HOP+ + += 43523104 PO4HO6N12HNOOP+ + += 2021-8-16氮族元素17 三元酸三元酸 O P H H H O O O T24画出H3PO4的结构

19、式，说明磷与非羟基氧的成键特征。(P681) 两个两个d dp p键键 . 氢键氢键 3 a 106 . 7= 1 - K属于中强酸，无氧化性。属于中强酸，无氧化性。 O P OH HOO O P OH OH T25分别画出H4P2O7、H3PO3、H3PO2的结构式，指出各是几元 酸，比较酸性的强弱。（p682688） HO O P H H O O P H H H O 四元酸四元酸二元酸二元酸一元酸一元酸 3.010-25.010-21.010-2 焦磷酸焦磷酸亚磷酸亚磷酸次磷酸次磷酸 a1 K 2021-8-16氮族元素18 T26怎样鉴别磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐？（思考） 加加AgNO3溶液，都有沉淀，但颜色不同：溶液，都有沉淀，但颜色不同： Ag3PO4 Ag4P2O7 AgPO3 黄黄 白色白色 白色白色 有有HAc时，时， HPO3使蛋白液凝聚。使蛋白液凝聚。 T27多聚偏磷酸盐有哪些用途？（P686687） -2 3 3 103 -5 1033 COOCaPOP(s)CaCO+ 锅炉内加多聚偏磷酸钠锅炉内加多聚偏磷酸钠( (格氏盐格氏盐) )，不生水垢：，不生水垢： O P O O O P O O O P O O O P O O CaCa 2021-8-16氮族元素19