第十章 氮族元素

第十章氮族元素2023/3/301第一页，共三十六页，2022年，8月28日§10.1氮族元素的通性2023/3/302第二页，共三十六页，2022年，8月28日电离能变化规律元素(二）LiBeBCNOF电离能(I1)5209008011086140213141681元素（三）NaMgALSiPSCL电离能(I1)4967385787871012100012512023/3/303第三页，共三十六页，2022年，8月28日§10.2氮和氮的化合物一、氮在自然界的分布和单质氮二、氮的氢化物三、氮的含氧化物四、氮的卤化物2023/3/304第四页，共三十六页，2022年，8月28日一、氮在自然界的分布和单质氮1、自然界分布：主以单质存在于空气中。土壤中含一些铵盐、硝酸盐，也是组成动植物体中蛋白质的重要元素。P350-3512、结构：∶N≡N∶三个共价键(1,2)2023/3/305第五页，共三十六页，2022年，8月28日3、性质（非常稳定）⑴与非金属反应⑵与金属反应ⅠA6Li+N2=2Li3N(常温）ⅡA3Ca+N2=Ca3N2（加热）2023/3/306第六页，共三十六页，2022年，8月28日4、制备P351钢瓶颜色N2O2H2

氧气钢瓶为天蓝色、黑字；氮气钢瓶为黑色、黄字；压缩空气钢瓶为黑色、白字；氯气钢瓶为草绿色、白字；氢气钢瓶为深绿色、红字；氨气钢瓶为黄色、黑字；石油液化气钢瓶为灰色、红字；乙炔钢瓶为白色、红字

工业分馏液态空气：少量的O2可通过红热的铜丝除去，痕量水用P2O5吸收。实验室：NH4Cl（饱和）+NaNO2==N2↑+2H2O+NaCl(NH4)2Cr2O7==N2↑+Cr2O3+4H2O 8NH3+3Br2(aq)=N2↑+6NH4Br*2NH3+3CuO=N2↑+3H2O+3Cu（除N2中的NH3）2023/3/307第七页，共三十六页，2022年，8月28日二、氮的氢化物1、氨⑴制备P354工业：实验室：2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+2NH3↑+2H2O(NH4)2SO4+CaO==CaSO4+2NH3↑+H2O氮化物水解：Mg3N2+6H2O==3Mg(OH)2↓+2NH3↑*2023/3/308第八页，共三十六页，2022年，8月28日⑵结构

特点：sp3不等性杂化，三个N-Hσ键，一对孤对电子，强极性，易形成氢键，最低氧化数（-3）。⑶物性同族氢化物中NH3具有最高的溶沸点、凝固点、熔解热、蒸发热。(?)

2023/3/309第九页，共三十六页，2022年，8月28日的结构及鉴定

中心原子氮采用四个sp3等性，杂化轨道与四个氢原子成键，形成正四面体的空间构型。

石蕊试纸法和Nessler试剂法。在试液中加碱，加热试液使氨气逸出，用石蕊试纸检验，试纸由红变蓝，用Nessler试纸检验，试纸由白到红棕再到深褐色。反应可表示如下：

2023/3/3010第十页，共三十六页，2022年，8月28日鉴定：（气室法，红石蕊试纸变蓝）试纸由白到红棕再到深褐色2023/3/3011第十一页，共三十六页，2022年，8月28日NO(CO,N2O)中性氧化物，不成盐氧化物物性：无色有毒气体，微溶于水，但不与水作用，不助燃。化性：还原性2NO+O2=2NO2

络合性FeSO4+NO=[Fe(NO)SO4]硫酸亚硝酰合铁（Ⅱ），棕色溶液，不稳定。2023/3/3012第十二页，共三十六页，2022年，8月28日NO2

结构:sp2不等性杂化2个σ键1个Π33物性：红棕色有特殊臭味的有毒气体，易压缩成无色N2O4气体。2023/3/3013第十三页，共三十六页，2022年，8月28日2.亚硝酸及其盐P361HNO2的制备HNO2的性质⑴不稳定性：仅存在于冷的稀溶液中，浓缩或加热即分解。2023/3/3014第十四页，共三十六页，2022年，8月28日⑶氧化还原性2HNO2+2I-+2H+=2NO+I2+2H2O5HNO2+2MnO4-+H+=5NO3-+2Mn2++3H2O亚硝酸盐制备：⑵弱酸性

K=5×10-4兰色红棕色NaNO2的鉴定反应2023/3/3015第十五页，共三十六页，2022年，8月28日

亚硝酸盐的性质⑴稳定性

ⅠA、ⅡA盐的稳定性较高。⑵溶解性

AgNO2↓浅黄，其余一般溶于水。⑶氧化还原性

NO2-+Fe2++2H+=NO+Fe3++H2O

NO2-+Cl2+H2O=2H++2Cl-+NO3-⑷配位性

K3[Co(NO2)6]

工业用盐含大量NaNO2(甜但不咸）,亚硝酸盐大量用于染料和有机合成工业，均有毒，致癌。肉类加工中常加入硝酸盐和亚硝酸盐做发色剂。

2023/3/3016第十六页，共三十六页，2022年，8月28日3.硝酸及其盐P363HNO3的制法工业4NH3+5O2=4NO+6H2O2NO+O2=2NO2

2NO2+H2O=2HNO3+NO

实验室NaNO3+H2SO4=NaHSO4+HNO3HNO3的结构N：sp2等性杂化Π342023/3/3017第十七页，共三十六页，2022年，8月28日

硝酸盐NO3-的结构N：sp2等性杂化Π462023/3/3018第十八页，共三十六页，2022年，8月28日4.王水P364浓盐酸：浓硝酸=3：1,溶解Au、Pt3Pt+4HNO3+18HCI=3H2[PtCI6]+4NO↑+8H2O2023/3/3019第十九页，共三十六页，2022年，8月28日§10.3

磷和它的化合物一、磷在自然界的分布和单质磷二、磷的含氧化合物三、磷的卤化物2023/3/3020第二十页，共三十六页，2022年，8月28日一、磷在自然界的分布和单质磷1.自然界分布:矿物-磷酸钙、氟磷灰石。另存在于细胞、蛋白质、骨骼和牙齿中。2023/3/3021第二十一页，共三十六页，2022年，8月28日2.制备P366

2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=6CaSiO4+10CO+P4(g)

将生成的P4气体通入水面下冷却，即得到凝固的白磷（化学式：P4）。2023/3/3022第二十二页，共三十六页，2022年，8月28日3.磷的同素异形体及物理性质

白磷,透明蜡状固体,质软(用刀切),遇光变黄,剧毒.不溶于水，易溶于CS2.着火点40℃。红磷,暗红色粉末,无毒,不溶于水和CS2，燃点约400℃.2023/3/3023第二十三页，共三十六页，2022年，8月28日五、磷的含氧化合物1.氧化物（P4O6，P4O10）（P2O3，P2O5）2023/3/3024第二十四页，共三十六页，2022年，8月28日2.磷的含氧酸及其盐⑴正磷酸及其盐P371H3PO4的结构2023/3/3025第二十五页，共三十六页，2022年，8月28日H3PO4的制备

Ca3(PO4)2+3H2SO4=3CaSO4+2H3PO4H3PO4的性质纯磷酸为无色晶体，熔点315.3K，无固定沸点，易溶于水。市售82%粘稠液。

H3PO4无氧化性、难挥发、三元中强酸，有强配位能力。与许多金属离子形成可溶性配合物。H3[Fe(PO4)2]H[Fe(HPO4)2]H3PO4脱水可形成焦磷酸、三磷酸、偏磷酸等。2023/3/3026第二十六页，共三十六页，2022年，8月28日PO43-的鉴定P374PO43-+12MoO42+3NH4++24H+=(NH4)3[P(Mo12O40)]·6H2O↓（黄色）+6H2O思考题：Na3PO4Na2HPO4NaH2PO4AgNO3Ag3PO4↓？如析出沉淀，则溶液的酸碱性将如何变化？2023/3/3027第二十七页，共三十六页，2022年，8月28日§10.4砷、锑、铋

一、砷、锑、铋的单质二、砷、锑、铋的氢化物三、砷、锑、铋的氧化物四、砷、锑、铋的三卤化物2023/3/3028第二十八页，共三十六页，2022年，8月28日一、砷、锑、铋的单质1.自然存在：地壳中含量较少，主以硫化物矿形式存在。雌黄（As2S3）、雄黄（As4S4）、辉锑矿（Sb2S3）、辉铋矿（Bi2S3）等。2.物性：P375

熔点及颜色3.化性：常温稳定，不与稀酸作用，能与强氧化性酸如：热浓硫酸、硝酸和王水等反应。在高温可与许多非金属作用。2023/3/3029第二十九页，共三十六页，2022年，8月28日二、砷、锑、铋的氢化物氢化物AsH3SbH3BiH3熔点/K156.1185.0─沸点/K210.5254.6298.8氢化物，沸点随相对分子量的增大而升高。

AsH3制备P377（检验As2O3

存在）2023/3/3030第三十页，共三十六页，2022年，8月28日AsH3(胂）-无色有大蒜味的剧毒气体P378As2O3(砒霜）+6Zn+6H2SO4=2AsH3↑+6ZnSO4+3H2O将生成气体导入热玻璃管，在缺氧条件下分解2AsH3==2As+3H2┄┄马氏试砷法亮黑色砷镜，可检出0.007mgAs

清洗砷镜：5NaClO+2As+3H2O=2H3AsO4+5NaCl2023/3/3031第三十一页，共三十六页，2022年，8月28日强还原性：P378

2AsH3+12AgNO3+3H2O=As2O3+12HNO3+12Ag

┄古氏（Gutzeit）试砷法，可检出0.005mgAs2023/3/3032第三十二页，共三十六页，2022年，8月28日As2O3-两性偏酸P378俗名砒霜，白色粉末，剧毒。致死量0.1克。微溶于水

As2O3+3H2O==2H3AsO3亚砷酸溶于酸As2O3+6HCl(浓)==2AsCl3+3H2O溶于碱As2O3+6NaOH==2Na3AsO3+3H2O1.+Ⅲ氧化态三、砷、锑、铋氧化物2023/3/3033第三十三页，共三十六页，2022年，8月28日2.+Ⅴ氧化态P379

*H3AsO4+2HI=H3AsO3+I2+H2OH3SbO4+2HCl=H3SbO3+Cl2+H2O*

2Mn2++5