第15章 氮族元素 大学一年级 无机化学 课件

2. 氮的氧化物
• 一氧化氮(NO) 性质： 无色气体，水中溶解度较小。
2NOO2 2NO2 2NOCl2 2NOC氯 l( 化亚硝)酰 Fe2 NO[Fe(NO2)]
制备：
4N 3 (g H 5)2 ( O g 铂8 丝 ) 0 C 网 04 NO 62 ( O H g)
3 C 8H u 3 ( 稀 )N 3O C 3 )2 u 2 (N N 42 O O H O
5H3N 3O P 3H 3P4 O 5NO(g) 2H3 N S O H 2S4 O 2NO 103 H 32 N I 6 O H 3 1I0 O 2 N 2 O H O
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。
Cu 4HNO3 (浓)
Cu(NO3 )2 2NO2 2H2O
M3g N26H 2O 2N3H 3Mg(2OH) M3g P26H 2O 2P3H 3Mg(2OH)
P4 3KOH 3H 2O
PH 3 2KH2PO 2
次磷酸钾
性质：无色气体，似大蒜臭味，剧毒
强还原性：P3 H 2O 2 H 3P4 O
2. 磷的氧化物
O2(足)
P 4 O 2( 不 足 ) P 4O 6 O 2 P 4O 10
聚磷酸(n个磷酸脱n-1个H2O)
n=3 三(聚)磷酸
O
O
n=2 焦磷酸
O
HO P O HHO P O HHO P OH
OH
OH
OH
O
O
O
HO P O P O P OH 2H2O
OH
OH
OH
•(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
价电子构型：ns2np3
氧化值
最大配 位数 M 2O 3 MH3
N
P
+5 +5
|
+3
-3
-3
As Sb Bi
+5 +5 (+5) +3 +3 +3 -3 (-3)
4
6
6
6
6
酸性 酸性 两性 两性 碱性
N氨H3 PH3膦AsH3 胂SbH3 SBbiHH33 B iH 3
碱性减弱，稳定性下降
15. 2 氮
H
N
NH
4
的鉴定：
石蕊试纸法 (红→蓝)
H HH
Nessler试剂法 (K2HgI4) 现象：红棕到深褐
NH
4
2[HgI
4
]
2
4OH
Hg [O
Hg
NH2 ]I(s)7I 3H2O
② 热稳定性差
挥发性非氧化性酸铵盐
NH 4C l NH 3(g)HCl(g) (N4H )2CO 3 2NH 3(g)CO 2(g)H2O(g) NH 4HC3O NH 3(g)CO 2(g)H2O(g)
（氧化配位溶解）
② 热稳定性差，保存在棕色瓶中
4H 3 N 4O N 2 O 2 O 22 O H
硝酸盐 的性质
① 易溶于水； ② 水溶液在酸性条件下才有氧化性；
固体在高温时有氧化性。 ③ 热稳定性差。
K ~M ： 2gN3 a N 2O N2 aO N 2 O M ~ C ： g 2 uP 3 ) 2 b ( 2 N P 4 O b 2 N O O 2 C 以 u2后 A 3 g ： 2 N A 2 O 2 N g O 2O
4Zn 10HNO3 (很稀,1:10) 4Zn(NO3 )2 NH4 NO3 3H2O
规律：HNO3越稀，金属越活泼， HNO3被还原的氧化值越低！
冷的浓硝酸使 Fe, Al, Cr 钝化。不氧化！
王水：
AH u 3 N 4O H C H l [4 A ]N u C O 22 H O l 3 P 4tH 3 1 N8O H 32 C H [Pl6]t C 4N l 8O 2 H O
亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比
● 酸性： HN3OHN2O ● 氧化性：
E (HNO2/NO) = 0.98V E (NO3- /NO) = 0.96V
● 热稳定性： HNO 3 HNO 2 活泼金属 MNO2 > MNO3
氮族元素在周期表中的位置：
N P As Sb Bi
作业P506：1，5，9，10，11 13，19，20，21
2N 2 2O N N aO 3 a N N H2 a O H N 2 OO
3.氮的含氧酸及其盐
•亚硝酸（HNO2）
结构：
H
。
102
N：sp2杂化后：
π
O
N
。
110
制备：
O
NaN 2H O2SO 4 冷 NaH4 SHON2 O
NO N2 O H2O 冷 冻2HN2 O
性质： ① 不稳定
主要 2NO2- 2I - 4H NO2- Fe2 2H 5NO2- 2MnO4- 6H
2NO I2 2H2O NO Fe3 H2O
5NO3- 2Mn2 3H2O
③ 金属活泼性差，则对应亚硝酸盐稳定性差：
AgNO2<NaNO2
•硝酸 (HNO3) 结构：
N：sp2杂化后
Π
Π4 3
结构：
NO[KK(σ2s)2(σ2s*)2(σ2p)2(πy2p)2(πz2p)2(πy2p*)1]
• 二氧化氮(NO2)
结构：
：
性质：
N：价电子2s22p3
sp2杂化后
Π3 3
Π
① 有毒，有特殊臭味的红棕色气体
② 2NO（2 红棕色）1冷40却C N 2O（4 无色）
③ 溶于水 3N 2H O 2O 2H3 N NO O ④ 用碱吸收
物理性质 ：
纯硝酸：无色液体，密度为1.53g·cm-3 浓硝酸：含HNO3 69%，密度 1.4g·cm-3
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， 硝酸常带黄色或红棕色。
HNO3的化学性质
① 强氧化性 HN 3非 O 金属 单 相质 应高 N价 O 酸 4H 3 3 N C O 3C 2(g O 4 )N 2 O 2 O H (g)
NH
4
_
OH
② 强还原性
4N 33 H 2 O (纯 ) 22 N 62 H O 4N 35 H 2 O (空 ) 气 P t 4N O 62 H O
③ 加合反应
H NH3 NH4 Ag 2NH3 [Ag(N 3)2H ]
④ 取代反应
2N 3H 2N 5 催 a 7 化C 0 2N2 aN H 2 H
磷氧化物的性质：
P4O6：白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂。 P4O10：白色雪花状晶体，强吸水性。
P 4O 662 H O 冷 )( 43 H P3O
P 4 O 6 6 H 2 O 热 ) ( 43 P H 4 O P3H 歧化
5 4 O P 6 1 H 2 6 O 热 ) ( 13 2 P4 H O 8 P P 4O 10 62 H O 43 H P4O P 4 O 1 062 S H 4 O 63 S 4 O 3 P H 4O P 4 O 1 0 123 H 6 N 2 O N 5 O 43 P H 4O
3Cu 8HNO3 (稀) 3Cu(NO3 )2 2NO 4H2O
活泼金属：
Zn 4HNO3 (浓)
Zn(NO3 )2 2NO2 2H2O
3Zn 8HNO3 (稀1: 2) 3Zn(NO3 )2 2NO 4H 2O
4Zn 10HNO3 (较稀,2mol·L-1)
4Zn(NO3 )2 N2O 5H2O
2HNO2
② 弱酸
HNO 2
H2O N2O3
(蓝色)
H
_
NO 2
K a = 6.0×10 _ 4
H2O NO NO2
•亚硝酸盐 制备：碱吸收法
N2 O NO Na O 2 N Ha 2 N H 2 O O
性质：① 绝大部分无色, 易溶于水, (AgNO2 浅黄色不溶)极毒是致癌物。
② 氧化还原性 (EA (HNO2/NO)= 0.98V)
性质：二元中强酸： K 1 = 6.3×102 K 2 = 2.0×107
强还原性：
E A (H3PO4/H3PO3) = 0.76V
E
B
(PO
34
/HPO
23
)
=
1.12V
强于次磷酸
H3PO3 2Ag H2O
H3PO4 2Ag 2H
受热 43 P H 3 歧 O Δ 3 化 3 P H 4 O P3H
一. 氮的单质
氮气是无色、无臭、无味的气体。沸点 为 -195.8°C。微溶于水。
N2常温下化学性质极不活泼。非常稳定！
但N2加热时与活泼金属Li，Ca，Mg等 反应，生成离子型化合物。
二. 氮的化合物
1. 氮的氢化物 •氨 (NH3)
结构： N：sp3杂化，三角锥形
..
N
107.3o
H
H
H
制备： 实验室：
24 N C C l H a 2 ( C O 2 a H 2C 2 O H ) 2 l3 N (gH
工业：
N 2 32H 4 ~ 5 5 0 0 C 3 0 0 F M e 2PN 3a H
性质： N2 + 3H2
2NH3
① 易溶于水，易形成一元弱碱
NH3 H2O
NH3 H2O
253
2.06
As 1.21 2.22 0.58 0.46 230
2ห้องสมุดไป่ตู้20
Sb 1.41 2.45 0.76 0.62 199