第十三章P区元素教学课件

s区—ns1－2p区—ns2np1－6（He无p电子）d区—(n－1)d1－10ns1－2(Pd无s电子)f区—(n－2)f1－14(n－1)d0－2ns2结构分区周期系第ⅤA族元素包括氮、磷、砷、锑、铋5种元素，称为氮族元素。氮和磷是非金属元素，砷和锑是准金属，铋是金属元素。一、包括的元素二、特征氮族元素性质的变化是不规则的。氮族元素的价层电子构型为ns2np3，电负性不是很大，所以形成氧化值为正的化合物的趋势比较明显。第一节氮族元素概述氮族元素所形成的化合物主要是共价型的，而且原子愈小，形成共价键的趋势也愈大。氮族元素的氢化物的稳定性从NH3到BiH3依次减弱，碱性依次减弱，酸性依次增强。氮族元素氧化物的酸性随着原子序数的递增而递增。氮族元素在形成化合物时，除N原子最大配位数一般为4外，其他元素的原子的最大配位数为6。第二节氮元素一、氮的单质氮在地壳中的含量较少，主要以单质存在于大气中，约占空气体积的78％。工业上以空气为主要原料大量生产氮气，实验室制备时可用NH4Cl与NaNO2浓的混合溶液加热。氮气是无色、无臭、无味的气体，微溶于水。氮气在常温下化学性质极不活泼，不与任何元素化合，升高温度能增进氮气的化学活性。氮分子是双原子分子，两个氮原子以叁键结合。N2和CO都含有14个电子，它们是等电子体，具有相似的结构和性质。氨分子的构型为三角锥形，它是极性分子。氨是具有特殊刺激气味的无色气体，在水中溶解度极大。氨分子间可以形成氢键，因此其熔点、沸点高于同族元素磷的氢化物PH3。氨容易被液化，液氨可用作制冷剂。实验室用铵盐和强碱共热来制取氨，工业上采用合成的方法。二、氮的化合物1.

氮的氢化物A.

氨氨的化学性质较活泼，能和许多物质发生反应。a.加合反应b.取代反应c.氧化还原反应B.

铵盐氨与酸作用可以得到各种相应的铵盐。铵盐与碱金属，特别是钾盐非常相似，原因在于二者的离子半径相近。铵盐一般为无色晶体，皆溶于水，但酒石酸氢铵与高氯酸铵等少数铵盐的溶解度较小。铵盐在水中都有一定程度的水解。用Nessler试剂（K2[HgI4]的KOH溶液）可以鉴定试液中的NH4+，生成沉淀的颜色从红棕到深褐色有所不同。固体铵盐受热易分解，分解的情况因组成铵盐的酸的性质不同而不同。酸易挥发且无氧化性酸不挥发且无氧化性酸有氧化性2.

氮的氧化物氧化态化学式颜色性质＋1N2O无稳定＋2NO无反应性能适中＋3N2O3蓝不稳定，易分解为N2O和NO＋4NO2综强氧化性＋4N2O4无分解为NO2＋5N2O5无不稳定，易分解为NO2和O2A.

一氧化氮NO分子中的价电子数之和为11，为奇数，被称为奇电子分子，具有顺磁性。通常奇电子分子是有颜色的，但气态NO是无色的，液态和固态NO中有双聚分子N2O2，它有时呈蓝色是由于含有微量的N2O3。反应性能：氧化还原性配位性B.

二氧化氮和四氧化二氮NO2是红棕色气体，具有特殊的臭味并有毒T<-11.2℃固态，完全以N2O4它T>熔点N2O4部分离解（0.01%NO2)淡黄色T=沸点（21.15oC）N2O4部分离解(0.1%),深棕红色T>140℃N2O4完全离解NO2与水反应生成硝酸和NO，与碱NaOH溶液反应生成硝酸盐和亚硝酸盐的混合物。NO2是强氧化剂，氧化能力比硝酸强。NOO134oNO2的分子构型（V性）NNOOOO134oN2O4的分子构型（平面形）3.

氮的含氧酸及其盐A.

亚硝酸及其盐亚硝酸是一种弱酸，极不稳定，智能存在于很稀的冷溶液中，溶液浓缩或加热时，分解为水和三氧化二氮，后者又分解为一氧化二氮（棕色气体）和一氧化氮。（淡蓝色）（棕色）亚硝酸盐大多是无色的，除淡黄色的AgNO2外，一般都易溶于水。所有亚硝酸盐都是剧毒的，还是致癌物质。亚硝酸盐在酸性介质中具有氧化性，还原产物为NO，这一反应在分析化学中用于测定NO2-的含量。在与强氧化剂作用时，NO2-又表现出其还原性。NO2-具有一定的配位能力，可与许多金属离子形成配合物。NO2-与Co3+生成六亚硝酸根合钴(Ⅲ)配离子[Co(NO2)6]3-，可用来鉴定K+。B.

硝酸及其盐硝酸的制备普遍采用氨催化氧化法。得到的稀硝酸用硝酸镁作脱水剂进行蒸馏可制得浓硝酸。硝酸分子内的氮原子采用sp2杂化，与三个氧原子形成平面三角形，硝酸分子内则可以形成氢键。平面三角形HNOOO分子内氢键纯硝酸是无色液体。浓硝酸不稳定，受热或光照时会部分分解成NO2和O2，故需在阴凉不见光处存放。硝酸具有强酸性、强氧化性和硝化性。除了不活泼的金属如金、铂等和某些稀有金属外，它几乎能与所有的其他金属反应生成相应的硝酸盐。有些金属（如铁、铝、铬等）可溶于稀硝酸而不溶于冷的浓硝酸。原因在于浓硝酸将其金属表面氧化成一层薄而致密的氧化物保护膜（钝化膜），阻止了金属与硝酸的进一步反应。硝酸浓度和氧化性：浓

稀

强弱王水—浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比为1:3）。它的氧化性比硝酸更强，可以将金、铂等不活泼金属溶解。硝酸能与有机化合物发生硝化反应，生成硝基化合物（大多数为黄色），实际应用中常以浓硝酸和浓硫酸的混酸作为硝化剂。几乎所有的硝酸盐都易溶于水。绝大多数硝酸盐是离子型化合物。硝酸盐的水溶液几乎没有氧化性，只有在酸性介质中才有氧化性。固体在高温时分解出O2，具有氧化性。硝酸盐固体和水溶液在常温下比较稳定。固体在受热时能分解，分解产物因金属离子的性质不同而不同。最活泼金属：亚硝酸盐和氧气活泼性较差金属（位于Mg和Cu之间）：氧气、二氧化氮和相应的金属氧化物不活泼金属（比Cu更不活泼）：氧气、二氧化氮和相应的金属单质13－3磷一、磷的单质

制备：性质：白磷：是透明的、软的蜡状固体，由P4分子通过分子间力堆积起来，化学性质活泼，易被氧化，在空气中能自燃，需保存在水中。白磷剧毒。白磷与红磷1.

磷的氢化物磷在氧气不足的条件下燃烧生成P4O6，简称为三氧化二磷P2O3，它是亚磷酸的酸酐，称为亚磷酸酐。气态或液态的三氧化二磷都是二聚分子P4O6。P4O6是白色的蜡状固体，易溶于有机溶剂。A.

三氧化二磷二、磷的化合物2.

磷的氧化物POP4O6分子构型B.

五氧化二磷磷在充足的空气中燃烧时生成P4O10，简称为五氧化二磷，它是磷酸的酸酐，称为磷酸酐。五氧化二磷是二聚分子P4O10，它的构型与P4O6相似，只是在每个磷原子上多结合了一个氧原子。P4O10是白色雪花状晶体，与水反应时先生成偏磷酸，然后形成焦磷酸，最后形成正磷酸。P4O10吸收性强，常用作气体和液体的干燥剂。POP4O10分子构型3.

磷的含氧酸及其盐磷能形成多种含氧酸，按氧化值不同可分为次磷酸H3PO2、亚磷酸H3PO3、磷酸H3PO4等，其中磷的氧化值分别为+1，+3和+5。根据磷的含氧酸脱水的数目不同，又分为正、偏、聚、焦磷酸等。磷酸及其盐磷的含氧酸中以磷酸为最稳定。P4O10与水作用时，由于加合水分子数目不同，可以生成几种主要的P（Ⅴ）的含氧酸，它们可以用一个通式表示：X＝1正磷酸（脱去1分子水为偏磷酸）X＝2焦磷酸X＝3三磷酸A.

正磷酸及其盐纯净的磷酸为无色晶体，是一种高沸点酸。磷酸不形成水合物，但可与水以任何比例混溶。磷酸是三元强酸，但没有氧化性。在磷酸分子中磷原子以sp3杂化轨道与4个氧原子形成4个σ键，其中PO4原子团呈四面体构型。正磷酸可以形成三种类型的盐，即磷酸二氢盐（NaH2PO4）、磷酸一氢盐（Na2HPO4）和正盐（Na3PO4）。磷酸正盐比较稳定，一般不易分解，但酸式磷酸盐受热容易脱水成为焦磷酸盐或偏磷酸盐。大多数磷酸二氢盐都易溶于水，而磷酸一氢盐和正盐（除钠、钾及铵等少数盐外）都难溶于水。除锂外的碱金属磷酸盐都易溶于水。PO43-具有较强的配位能力，能与许多金属离子形成可溶性的配合物。如Fe3+与PO43-，HPO42-形成无色的H3[Fe(PO4)2]，H[Fe(HPO4)2]，在分析化学上常用PO43-作为Fe3+的掩蔽剂。磷酸盐与过量的钼酸铵(NH4)2MoO4及适量的浓硝酸混合后加热，可慢慢生成黄色的磷钼酸铵沉淀，用来鉴定PO43-。B.

焦磷酸及其盐焦磷酸H4P2O7是无色玻璃状物质，易溶于水，在水中，它转变为磷酸。焦磷酸是四元酸，它的酸性比磷酸强。一般说来，酸的缩和程度越大，其产物的酸性越强。焦磷酸盐常见的有两类，即M2ⅠH2P2O7和M4ⅠP2O7。P2O74-也具有配位能力，适量的Na4P2O7溶液与Cu2+等离子作用生成相应的焦磷酸盐沉淀，当Na4P2O7溶液过量时，则由于生成配合物使沉淀溶解。4.

磷的卤化物磷与适量的卤素单质作用生成三卤化磷。三卤化磷的分子构型为三角锥形，磷原子位于三角锥的顶点，采用sp3杂化与3个卤