第十三章第三节 氮族元素及其化合物
氮族元素及其化合物
【本讲教育信息】一. 教学内容：氮族元素及其化合物二. 教学要求：1. 能结合元素周期律解释氮族元素单质及化合物性质的递变规律；2. 掌握氮、氮的氧化物的重要性质，特别是氮的氧化物的重要性质，对氮的氧化物的价态，相互转化关系及NO 、NO 2与HNO 3之间的计量关系要理解并能熟练运算，了解氮的氧化物对大气的污染及其防护；3. 了解磷单质及化合物的性质，了解同素异形体的概念，并能通过比较磷的两种同素异形体，理解同素异形体性质的差异及原因；4. 掌握氨气的性质，实验室制法，了解铵盐的通性，掌握铵根离子的检验；5. 掌握硝酸的性质，了解其用途，从不同角度，不同反应突出硝酸的强氧化性和其还原产物的多样性，熟练运用一些技巧如：电子守恒、质量守恒等对HNO 3参加的反应进行定量计算。
三. 重点、难点：1. 掌握N 2，NO 、NO 2重要性质，NH 3的性质、制法。
2. NH 4+检验。
3. 掌握HNO 3的性质四. 知识分析：1. 元素非金属性与非金属单质活泼性的区别：元素的非金属性是元素的原子吸引电子的能力，影响其强弱的结构因素有： （1）原子半径：原子半径越小，吸引电子能力越强； （2）核电荷数：核电荷数越大，吸引电子能力越强； （3）最外电子层：最外层电子越多，吸引电子能力越强。
但由于某些非金属单质是双原子分子，原子间以强烈的共价键相结合（如N N ≡等），当参加化学反应时，必须消耗很大的能量才能形成原子，表现为单质的稳定性很高。
这种现象不一定说明这种元素的非金属性弱。
强烈的分子内共价键恰是非金属性强的一种表现。
如按元素的非金属性：O Cl N Br >>；，而单质的活泼性：O Cl N Br 2222<<；。
因此氮元素的非金属性虽很强，但氮单质的活动性却极差。
氮元素的非金属很强表现在：① 与Mg 等金属反应生成的化合物一般为离子化合物，如Mg N 32，其电子式为Mg N Mg N Mg 23232+⨯⨯⨯-+⨯⨯⨯-+[...][...]....；② 与O 、F 等非金属性很强的元素一样，可与氢元素形成氢键；③ N -3元素的还原性较弱，不易失e -。
氮族元素PPT课件全文
（3） 叠氮酸 HN3
无色液体或气体
12
3
∶N－N＝N∶
1 sp2 杂化 2 sp杂化 π34
H
N2H4+HNO2=HN3+2H2O
NaOH Zn
撞击
NaN3 Zn(N3)2+H2↑
N2↑ +H2↑
AgN3、Cu(N3) 2 、Pb(N3)2 、Hg(N3) 2作为雷管引爆剂 NaN3、KNO3、SiO2为主要成分用于汽车安全气囊
熔点63K，沸点75K，1mL水仅溶0.023mL，标况下密度为1.25g/L
（2）N2分子中1个σ键和2个π键，无未成对电子，反磁性 （3） N2 不活泼，具有特殊的稳定性，常温下不与任何元
素化合，升高温度可促进反应活性
（4）与锂、钙、镁等活泼金属可生成离子型化合物 室温下仅有 6Li + N2 → 2Li3N
2024/8/19
NH2OH 白色固体
N2H4 无色液体
14
联氨 （NH2-NH2，肼）性质
无色发烟液体，熔点275K，沸点386.5K，极性溶剂，与水 互溶，可溶解多种盐，溶液导电性好
热稳定性差（N-N键能小），250 ℃分解为NH3、N2和H2 二元弱碱（碱性小于NH3）
N2H4 + H2O N2H5+ + OH- K1= 1.7×10-6 N2H5+ + H2O N2H6+ + OH- K2= 7.6×10-15 氧化还原性 酸性溶液中强氧化剂，碱性溶液中是强还原剂 配位性 如 Co(N2H4)6Cl2 、 Fe(N2H4)2Cl2
氮族元素
2024/8/19
氮及其化合物ppt课件
二、一氧化氮和二氧化氮
4. 氮氧化物对环境的污染 (1)NOx在紫外线作用下与碳氢化合物发生 一系列光化学反应，产生光化学烟雾。 (2)NOx排入大气中后，与水反应生成HNO3 和HNO2，随雨雪降到地面形成酸雨。 (3)破坏臭氧层：NO2可使平流层中的臭氧减 少，导致地面紫外线辐射量增加。 (4)NO与血红蛋白结合使人中毒。
硝酸的酸性比磷酸强
化合价： -3、 0、 +2、 +3、 +4、 +5
一、氮气及氮的固定
1．氮气的物理性质
颜色 无色
气味 无味
状态 气体
液氮
密度 密度比空气稍小
水溶解 难溶
一、氮气及氮的固定
2．氮气的化学性质
化学式
N2
电子式
N
N
结构式
NN
共价三键、键能大，性质稳定，难与其他物质反应
N2 表现氧化性
课堂导入
“死亡谷”之谜 青藏高原上的那棱格勒峡谷，每当牧民和牲畜进入后，风和
日丽的晴天顷刻电闪雷鸣，狂风大作，人畜常遭雷击而倒毙。奇 怪的是这里牧草茂盛，水草肥美，被当地牧民称为“死亡谷”。
考察队测定后发现，这里的磁场强度非常高。这里的地层， 除了分布着大面积的三叠纪火山喷发的强磁性玄武岩外，还有大 大小小30多个磁铁矿脉及石英闪长岩体。正是这些岩体和磁铁矿 产生了强大的地磁异常带。夏季，它使因昆仑山的阻挡而沿山谷 东西分布的雷、雨、云中的电荷常常在此汇集，形成超强磁场。 一旦遇到异物，便会发生尖端放电即产生雷击现象，使人和畜瞬 间死亡。巨大的磁力还导致了指南针失灵，仪器不准。
氮及其化合物(最新课件ppt)
不用KI淀粉试纸鉴别NO2与溴蒸气。
(3)因在常温常压下发生反应2NO2 N2O4，所以通 常“纯净”的NO2或N2O4并不纯．由于此可逆反应的发 生，通常实验测得NO2的相对分子质量大于它的实际 值。
2．氮的氧化物溶于水的计算 (1)方程式法 有关化学反应方程式 3NO2＋H2O===2HNO3＋NO① 4NO2＋O2＋2H2O＝4HNO3② 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3③ 2NO＋O2===2NO2④
3．氮的氧化物对大气的污染与防治 (1)
(2)
(3)
①无色
②无味
③不
④小
⑤N2＋O2
放电 =====
2NO
⑥N2＋3H2
高温高压 催化剂
2NH3
⑦N2＋3Mg
点燃 =====
Mg3N2
⑧
合成氨 ⑨自然固氮 ⑩无 ⑪红棕色 ⑫无 ⑬刺激性
⑭ 有 ⑮ 有 ⑯ 大 ⑰ 大 ⑱ 不 溶 ⑲ 2NO＋ O2===
一、氮气及氧化物
1．氮气
(1)物理性质
颜色 气味
溶解性
密度
①____ ②____ ③____溶于水 比空气④____
(2)化学性质
注意 (1)不能用向下排空气法收集N2， (2)N2化学性质不活泼，但N元素为活泼非金属元 素。
(3)氮的固定
2.氮的常见氧化物
思考1 如何鉴别NO2与溴蒸气？ 【提示】 由于NO2和Br2在性质上有不少相似性： ①均具有氧化性；②溶于水均有酸生成；③均可与碱反 应；④均为红棕色等。所以不能用淀粉－KI试纸、pH 试纸、NaOH溶液来鉴别，但二者性质又有差别，可以 用下列方法鉴别：①AgNO3溶液；②CCl4；③用水洗 法。
A．NO2：17mL；O2：13mL B．NO2：27mL；O2：3mL C．NO2：15mL；O2：15mL D．NO2：25mL；O2：5mL
元素及其化合物(三)氮族元素 人教版
元素及其化合物(三）氮族元素一. 本周教学内容：元素及其化合物（三） 氮族元素 二. 知识重点：1.2. 氮气（1）结构的稳定性（2）氧化性——223H N +32NH2323N Mg Mg N 点燃+（3）还原性——NO O N 222放电+（4）2N 的工业制法及氮的固定 3. 氮的氧化物 4. 磷及其化合物 （1）同素异形体 （2）磷的还原性（3）磷的氧化物——52O P （4）磷酸及偏磷酸 （5）磷酸盐的性质 5. 氨气及铵盐（1）3NH 的结构及物理性质（2）3NH 的化学性质——还原性，与水，与酸反应（3）3NH 的制法及用途 （4）铵盐的四大特点： ① 易溶于水，且吸热 ② 与碱反应 ③ 受热易分解 ④ 水解（5）+4NH 的检验6. 硝酸及硝酸盐（1）硝酸的强氧化性、不稳定性、有机反应 （2）工业制硝酸 （3）硝酸盐的性质 （4）王水【典型例题】[例1] 在一定条件下，某元素的氢化物X 可完全分解为两种单质：Y 和Z ，若已知： ① 反应前的X 与反应后生成的Z 的物质的量之比3:2)(:)(=Z n X n② 单质Y 的分子为正四面体构型 请填写下列空白。
（1）单质Y 是 ，单质Z 是 （填写名称或分子式） （2）Y 分子共含 个共价键。
（3）X 分解为Y 和Z 的化学方程式为 。
解析：此题的突破口是：单质Y 的分子为正四面体构型。
则单质为正四面体构型应为白磷分子，3PH 能分解，且分解后各物质的量之比符合条件①。
答案：（1）白磷（4P ）；氢气（2H ） （2）6 （3）24364H P PH +=[例2] 将盛有2N 和2NO 混合气体的试管倒立于水中，经过足够的时间后，试管内气体的体积缩小为原体积的一半，则原混合气体中氮气和二氧化氮的体积比是（ ）A. 1:1B. 2:1C. 3:1D. 1:3解析：依题意及有关反应来考虑。
混合气体中2NO 与水发生反应：O H NO 223+=NO HNO +32，生成的NO 不溶于水，和2N 混合为剩余气体，其体积为原混合气体的一半，则)](31)([2)()(2222NO V N V NO V N V +⨯=+，3:1)(:)(22=NO V N V 。
氮族元素PPT教学课件
（二）土壤要求与施肥
• 多年生花卉：在分株栽植时施基肥。
• 一、二年生花卉：主要在圃地培育时施肥， 移至花坛仅供短期观赏，不再施肥。
（三）修剪与整理
• 1．剪除残花、果实及枯枝黄叶 • 2．保持花坛图案：毛毡花坛需要经常修剪，
才能保持清晰的图案与适宜的高度。 • 3．秋冬季清理：宿根花卉、地被植物在秋
二、岩生花卉的应用
• 1．含义：在园林中结合土丘、山石、溪涧 等造景变化，点缀以各种岩生花卉。
• 2．应用：应用的岩生花卉主要是由露地花 卉中选取的，有些是岩生野花。岩生花卉 能耐干旱瘠薄，适于栽植于岩缝石隙及山 石嶙峋LINXUN之处。
三、草坪及地被植物的应用
• 草坪及地被植物常占据园林中很大面积。 它把树木花草、道路、建筑、山丘和水面 等各个风景要素，更好的联系与统一起来。
免空气侵人枝茎导管内而防碍吸水。 • B 花枝的切口切成斜面。 • 十字剪切或多开裂缝（枝粗或吸水弱木本花卉） • 近切口附近，切去部分皮层
（5）采后处理：
• 采收：菊花花开6－7成时采收，多头型菊花侧枝 上有3朵花透色时采收。切枝长度80－120厘米。
• 分级：去除下部1/4—1/3部分的叶片，分级
2．NO 无色有毒的气体，难溶于水，主要表现 还原性。
2NO+O2=2NO2（红棕色）（NO检验方法） 故：NO与 O2不能共存，收集NO只能用排水法 不能用排空气法。
3．NO2 红棕色，有刺激性，有毒的气体，溶于 水，跟水反应。
（l） NO2不能用排水法收集，只能用排空气法。 （2） NO2具有氧化性，可使KI淀粉试纸变蓝， 鉴别NO2和溴蒸气不能用淀粉KI试纸。可用加水 振荡法或加AgNO3溶液法。 （3）氮的氧化物都是大气污染物，其中NO2是 造成光化学污染的主要因素。
13-氮族元素
1.
2.
3.
2[HgI4]2- + NH4+ + 2OH- ─→
2-3、氮的含氧化合物
一、氮的氧化物
第十三章 氮族元素
§13-1 氮
§13-1 氮族元素的通性
一、价层电子结构和主要价态 ns2np3 主要氧化态： N： -3， -2， -1， NH3，N2H4，H2NOH ， +1，+2， +3， +4， +5 N2O，NO， N2O3， NO2， N2O5 HNO2, N2O4， HNO3
它们的共同反应物均用氨为还原剂
三、氨及铵盐 （一）氨 1、NH3 分子结构
N采用SP 3 不等性杂化 N与三个H原子分别形 成σ键,在N上有一对孤 。 对电子，键角106.6
2、性质 氨高温可被CuO氧化，常温被Cl2，o2等氧化， 说明具有还原性。例如：
CuO 2NH 3 3Cu N2 3H 2O
2.化性 （1）酸介质氧化性显著，碱介质还原性为主
① HNO2氧化性 例1： 2NO2- + 2I- + 4H+ = 2NO + I2(s) +2H2O I2 + 2S2O32- = 2I- + S4O62-
Байду номын сангаас
氧化性NO3- ＜ NO2-，以此反应可区分NO2-和NO3例2： HmFe(Ⅱ) + NO2- → HmFe(Ⅲ) 人血红素 失去载O2功能 对比： HmFe(Ⅱ)←O2 + CO= HmFe(Ⅱ)←CO + O2
氮及其化合物
一、氮族元素1．氮族元素：包括氮（N）磷（P）砷（As）锑（Sb）铋（Bi）五种元素，最外层有个电子，电子层数不同，是元素。
2．氮族元素性质比较：在周期表中从上到下性质相似，最高价态为，负价为，Sb、Bi无负价；最高价氧化物水化物（HRO3或H3RO4）呈酸性。
但非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强，从非金属元素逐渐过渡过金属元素。
二、氮元素单质及其重要化合物的主要性质、制法及应用氮元素是一种典型的变价元素，掌握氮元素形成的单质和化合物的有关知识，应抓住以下线索（N元素化合价为线索）化合价-3 0 +2 +4 +5物质NH3N2NO NO2HNO3（铵盐）（硝酸盐）1．氨气（NH3）：（1）分子结构：由极性键形成的三角锥形的极性分子，N原子有一孤对电子；N -3价，为N元素的最低价态（2）物理性质：无色、气味的气体，密度比空气，溶于水，常温常压下1体积水能溶解700体积的氨气，易液化（可作致冷剂）（3）化学性质：①溶于水并与H2O反应：，溶液呈性，氨水的成份为：，浓氨水易挥发；②与酸反应：、（有生成）；③还原性（催化氧化）：（4）实验室制法：药品和方程式，工业制法用和检验方法：或与浓氨水接近,能产生白烟现象的物质(1)挥发性的酸,如浓HCl(2)Cl2: 8NH3 + 3Cl2 =6NH4Cl + N2（5）用途：化工原料，制硝酸、氮肥等，作致冷剂例题1：某学生课外活动小组利用右图所示装置分别做如下实验：在试管中注入某红色溶液，加热试管，溶液颜色逐渐变浅，冷却后恢复红色，则原溶液可能是__________溶液；加热时溶液由红色逐渐变浅的原因是：_____________________________________。
例题2．制取氨气并完成喷泉实验。
（1）写出实验室制取氨气的化学方程式：_________________________________________________。
（2）收集氨气应使用_________________法，要得到干燥的氨气可选用_________________做干燥剂。
《氮族元素》PPT2 人教版
作业
教材第八页 一。1、3、4、7、9 二。1、2、3、4、6
（第二课时）
思考题
如何区别二氧化氮气体和溴蒸气？
水溶法、硝酸银溶液试验法、萃取法
湿润的KI一淀粉试纸?
二、磷
磷有多种同素异形体，其中主要的是白磷和红磷。
蜡状固体 白色或黄色
粉末状固体 红色
1.82
2.34
剧毒
无毒
不溶于水，易溶于CS2 不溶于水和CS2
1、五氧化二磷 (P2O5)
P2O5 + 3H2O（热）= 2H3PO4 P2O5 是白色固体，强吸湿性，是非氧化性酸性干燥剂
2、磷酸
1 、）磷酸的物理性质：无色透明晶体，熔点42.35oC， 有吸湿性，易溶于水。 2 、）化学性质: 磷酸稳定，不易分解。高沸点、中强 酸，具有酸的通性。
作业
1、阅读材料《砷的发现》和《自然界中氮循环》 2、课本第8页一。5、6 二。5、7 三 四
并倒立于水槽中，充分反应后，剩余气体的体积为原体 积的几分之几？
将充满NO2和NO混合气体 的试管倒立于水槽中，充分反 应后，若水升到1/4处，则原混合气体中NO2和NO 体积
比为多少？
将充满NO2和O2的混合气体的试管倒立于水中，若试管
的容积为10ml ,充分反应后剩余气体1ml ,求原混合气体中 的体积各为多少ml?
•
3．安南提交的报告如果能够得以通过 ，日本 就有希 望获得 常任理 事国席 位。对 此，曾 经深受 日本军 国主义 之害的 中、韩 等邻国 存有很 深的疑 虑。
•
4．娄机为人正直。关心国事。做皇太 子老师 时，向 皇太子 陈说正 直道理 ，并上 密奏章 陈述 将帅专权，对军纪的管理松懈，不 训练检 阅军队 。
氮族元素与氮族化合物的性质与应用
氮族元素与氮族化合物的性质与应用氮族元素是周期表中的第15族元素，包括氮、磷、砷、锑和钋，它们在自然界中广泛存在且具有重要的化学特性。
在本文中，我们将详细探讨氮族元素及其化合物的性质以及它们在各个领域中的应用。
1. 氮族元素的性质氮族元素的共同特点是它们都有五个电子在外层，其中三个电子参与与其他原子的共价键形成化合物。
氮是最重要的氮族元素之一，它是大气中最丰富的元素，占据了气体组成的78%。
氮具有高的电负性和稳定性，因此很难与其他元素发生直接的反应。
然而，在高温和高压条件下，氮可以与氢或氧等元素发生反应形成氨和硝酸等化合物。
磷是氮族元素中比较常见的一个，它主要存在于矿石和磷酸盐矿物中。
磷有多种同素异形体，包括白磷、红磷和黑磷。
白磷是最常见的形式，它在常温下呈黄色或白色固体，具有强烈的毒性和较高的反应活性。
红磷是一种较稳定的形式，常用于制备化学肥料和化学添加剂。
黑磷在最近几年被发现具有特殊的电子和光学性质，因此在电子器件和光电子学领域有着广泛的应用前景。
2. 氮族化合物的性质和应用氮族化合物是由氮族元素与其他元素结合形成的化合物，具有多样的结构和性质。
其中最重要的化合物是氨，它是由氮和氢组成的无色气体，具有强烈的刺激性气味。
氨是一种重要的工业化学品，广泛用于制造肥料、塑料、洗涤剂和爆炸物等。
此外，氨还可以用作溶剂、中和剂和水处理剂。
硝酸是另一种常见的氮族化合物，它是由氮、氧和氢组成的无色液体。
硝酸广泛应用于农业、医药和化工等领域。
在农业中，硝酸作为一种重要的氮肥，能够提供植物生长所需的氮营养。
在医药和化工领域，硝酸被用作溶剂、催化剂和前体化合物。
此外，氮族化合物中还有一些重要的化合物，如三氯化磷、氰化物和腈等。
三氯化磷是一种无色液体，是重要的磷化工原料和有机合成中间体。
氰化物是由氰和元素形成的化合物，其中最常见的是氢氰酸和氰化钠。
氰化物在有机合成和金属提取中有着广泛的应用。
腈是由碳和氮组成的有机化合物，具有较高的极性和溶解性，广泛用于有机合成反应中。
高中化学知识点详解大全——《氮及氮的化合物氮族元素》
高中化学知识点详解大全——《氮及氮的化合物氮族元素》氮及氮的化合物是高中化学中的重要知识点之一，下面将详细介绍氮的性质、氮的化合物以及氮族元素的一些特点。
1.氮的性质：氮是化学元素周期表中的第七元素，原子序数为7，原子符号为N。
氮气是大气的主要成分之一，占约78%。
氮气是一种无色、无味、不可燃的气体，密度较空气略大。
在高温和高压条件下，氮气可以与氢反应生成氨气。
2.氮的化合物：氮主要以N2分子形式存在于大气中，但在化学反应中，氮通常以离子形式存在。
氮的最常见的化合物是氨（NH3）和氧化亚氮（NO）。
氨是一种气体，有强烈的刺激性气味；氧化亚氮是一种无色气体，对人体有毒。
此外，氮还可以与氧形成一系列的氮氧化物，如二氧化氮（NO2）和三氧化二氮（N2O3）等。
3.氮的化合物的制备和应用：氨的制备通常是通过哈伯–博帕法制取，即将氮气与氢气通过催化剂（通常是铁）的作用下，在高温和高压条件下反应生成氨气。
氨被广泛用于制造化肥、合成纤维和塑料等工业生产中。
氧化亚氮通常是通过氧化铵制备，氧化亚氮可以用作氧化剂、爆炸药以及用于治疗心血管疾病的药物。
4.氮族元素的特点：氮族元素是位于元素周期表第15族的元素，包括氮、磷、砷、锑和铋。
这些元素的原子结构具有相似的电子排布，因此它们有一些共同的化学特性。
例如，氮族元素通常形成负电荷的离子，因为它们的原子有5个价电子。
这些元素的化合物通常具有共有键和离子键的性质。
总结：本文介绍了高中化学中关于氮及氮的化合物和氮族元素的知识点。
氮是一种常见的元素，主要以氮气的形式存在于大气中。
氮的化合物包括氨、氧化亚氮等，这些化合物有广泛的应用。
氮族元素具有一些共同的特点，包括原子结构和化学性质的相似性。
对于理解氮及氮化合物和氮族元素的特性，有助于学生进一步学习高中化学相关知识。
氮族元素及其化合物
氮族元素及其化合物
3. 氮元素的特殊性
第二周期的氮与第ⅥA氧、第ⅦA氟相似，由于电负性大、原子半 径小、电荷密度高、没有可利用成键的d轨道等特点，所以和本族其他 元素相比具有一些特殊性质，主要表现在：
(1)氮可形成离子键化合物(活泼金属的氮化物)； (2)氮易形成强的(p－p)π多重键； (3)氮的化合物比其他元素的化合物多得多，且配位数均不超过4； (4)与氧、氟相似，氮也有形成氢键的倾向。
亚硝酸及其盐中的氮原子的氧化数为+3，既有氧化性，又有还原性， 在酸性溶液中为强氧化剂，在碱性溶液中氧化能力降低。作为氧化剂能 将I-离子氧化成I2：
氮族元素及其化合物
此反应可用于定量测定硝酸盐。 亚硝酸及其盐与强氧化剂反应时，被氧化成硝酸，例如：
大多数亚硝酸盐是稳定的，特别是碱金属、碱土金属的亚硝酸 盐稳定性更高。除浅黄色的AgNO2微溶于水外，其他亚硝酸盐都易 溶于水。亚硝酸盐一般有毒，有一定的致癌性。
亚硝酸盐比亚硝酸稳定，但在其盐中加入酸，便生成HNO2， 继而分解为NO2和NO，产生红棕色气体。
氮族元素及其化合物
（2）硝酸及其盐。 纯硝酸是无色透明油状液体，沸点为356 K， 因此硝酸具有较强的挥发性。市售浓硝酸是恒沸溶液，含HNO3的质 量百分比为68％～70％，沸点为394.8 K，密度为1.42 g·cm-3，物质 的量浓度约为16 mol·L-1，因溶解有NO2而显棕黄色，称为发烟硝酸。 硝酸可以任何比例与水混合。
硝酸具有不稳定性、硝化作用和强氧化性三大化学特性。 硝酸受热或光照即逐渐分解：
氮族元素及其化合物
为了避免分解，硝酸一般应贮存在棕色瓶中，置于阴凉处。 硝酸的硝化作用是硝酸以硝基（-NO2）取代有机化合物分子中的 一个或几个氢原子。例如：
高中化学氮族元素知识点
氮族元素及其化合物1．氮和磷[氮族元素]包括氮(7N)、磷、(15P)、砷(33As)、锑(51Sb)、铋(83Bi)五种元素．氮族元素位于元素周期表中第VA族，其代表元素为氮和磷．[氮族元素的原子结构](1)相似性：①最外层电子数均为5个；②主要化合价：氮有－3、+1、+2、+3、+4、+5价；磷和砷有－3、+3、+5价；锑、铋有+3、+5价．(2)递变规律：按氮、磷、砷、锑、铋的顺序，随着核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大，失电子能力增强，得电子能力减弱，非金属性减弱，金属性增强．在氮族元素的单质中，氮、磷具有较明显的非金属性；砷虽然是非金属，但有一些金属性；锑、铋为金属．[氮族元素单质的物理性质]N2P As Sb Bi颜色无色白磷：白色或黄色红磷：红棕色灰砷：灰色银白色银白色或微显红色状态气体固体固体固体固体密度逐渐增大熔点、沸点先按N2、P、As的顺序逐渐升高，而后按Sb、Bi的顺序逐渐降低[氮气](1)氮元素在自然界中的存在形式：既有游离态又有化合态．空气中含N278％(体积分数)或75％(质量分数)；化合态氮存在于多种无机物和有机物中，氮元素是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素．(2)氮气的物理性质：纯净的氮气是无色气体，密度比空气略小．氮气在水中的溶解度很小．在常压下，经降温后，氮气变成无色液体，再变成雪花状固体．(3)氮气的分子结构：氮分子(N2)的电子式为，结构式为N≡N．由于N2分子中的N≡N键很牢固，所以通常情况下，氮气的化学性质稳定、不活泼．(4)氮气的化学性质：①N2与H2化合生成NH3N2 +3H22NH3说明该反应是一个可逆反应，是工业合成氨的原理．②N2与O2化合生成NO：N2 + O22NO说明在闪电或行驶的汽车引擎中会发生以上反应．(5)氮气的用途：①合成氨，制硝酸；②代替稀有气体作焊接金属时的保护气，以防止金属被空气氧化；⑧在灯泡中填充氮气以防止钨丝被氧化或挥发；④保存粮食、水果等食品，以防止腐烂；⑤医学上用液氮作冷冻剂，以便在冷冻麻醉下进行手术；⑥利用液氮制造低温环境，使某些超导材料获得超导性能．[NO、NO2性质的比较]氮的氧化物一氧化氮(NO) 二氧化氮(NO2)物理性质为无色、不溶于水、有毒的气体为红棕色、有刺激性气味、有毒的气体，易溶于水化学性质①极易被空气中的O2氧化：2NO + O2= 2NO2②NO中的氮为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性与H2O反应：3NO2 + H2O＝2HNO3 + NO(工业制HNO 3原理．在此反应中，NO2同时作氧化剂和还原剂)[自然界中硝酸盐的形成过程](1)电闪雷鸣时：N2+O22NO (2) 2NO + O2= 2NO2(3)下雨时：3NO2 + H2O＝2HNO3 + NO(4)生成的硝酸随雨水淋洒到土壤中，并与土壤中的矿物作用生成能被植物吸收的硝酸盐．[光化学烟雾]NO、NO2有毒，是大气的污染物．空气中的NO、NO2污染物主要来自于石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及制硝酸工厂的废气．NO2在紫外线照射下，发生一系列光化学反应，产生一种有毒的烟雾——光化学烟雾．因此，NO2是造成光化学烟雾的主要因素．光化学烟雾刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡．[磷](1)磷元素在自然界中的存在形式：自然界中无游离态的磷．化合态的磷主要以磷酸盐的形式存在于矿石中．动物的骨骼、牙齿和神经组织，植物的果实和幼芽，生物的细胞里都含有磷．(2)单质磷的化学性质：①与O2反应：4P+5O22P2O5②磷在C12中燃烧：2P+3C12(不足量) 2PCl32P+5Cl2(足量) 2PCl5[磷的同素异形体——白磷与红磷]磷的同素异形体白磷红磷说明物理性质颜色、状态无色蜡状固体红棕色粉末①白磷与红磷的结构不同是物理性质存在差别的原因②由两者物理性质的不同，证明了白磷与红磷是不同的单质密度(g·cm－3)1.822.34溶解性不溶于水，溶于CS2不溶于水，也不溶于CS2毒性剧毒无毒着火点40℃(白磷受到轻微的摩擦就会燃烧；常温时，白磷可被氧化而发光)240℃化学性质白磷、红磷在空气中燃烧，都生成白色的P2O5白磷与红磷燃烧都生成P2O5，证明它们都是由磷元素形成的单质相互转化白磷红磷证明白磷与红磷所含元素相同——互为同素异形体保存方法密封保存，少量白磷保存在水中密封保存，防止吸湿切削白磷应在水中进行用途制造高纯度磷酸；制造燃烧弹、烟幕弹制造高纯度磷酸；制农药、安全火柴[五氧化二磷、磷酸](1)五氧化二磷的性质：五氧化二磷是白色粉末状固体，极易吸水(因此可作酸性气体的干燥剂)．P2O5是酸性氧化物，与水反应：P2O5+3H2O2H3PO4(2)磷酸的性质、用途：磷酸(H3PO4)是一种中等强度的三元酸，具有酸的通性．磷酸主要用于制造磷肥，也用于食品、纺织等工业．[氮、磷元素及其单质、化合物性质的比较]元素氮(N)磷(P)自然界中存在的形式游离态和化合态只有化合态单质与O2化合的情况N2+O22NO（易）4P+5O22P2O5（难）单质与H2化合的情况N2 +3H22NH32P(蒸汽) + 3H22PH3单质的化学活泼性及原因单质活泼性：N2＜P原因：N2分子中N≡N键很牢固，故N2性质稳定、不活泼氢化物的稳定性NH3＞PH3最高价氧化物对应水化物的酸性HNO3＞H3PO4非金属性N＞P2．铵盐[氨](1)氨的物理性质：①氨是无色、有刺激性气味的气体，比空气轻；②氨易液化．在常压下冷却或常温下加压，气态氨转化为无色的液态氨，同时放出大量热．液态氨气化时要吸收大量的热，使周围的温度急剧下降；③氨气极易溶于水．在常温、常压下，1体积水中能溶解约700体积的氨气(因此，氨气可进行喷泉实验)；④氨对人的眼、鼻、喉等粘膜有刺激作用．若不慎接触过多的氨而出现病症，要及时吸入新鲜空气和水蒸气，并用大量水冲洗眼睛．(2)氨分子的结构：NH3的电子式为，结构式为，氨分子的结构为三角锥形，N原子位于锥顶，三个H原子位于锥底，键角107°18′，是极性分子．(3)氨的化学性质：①跟水反应．氨气溶于水时(氨气的水溶液叫氨水)，大部分的NH3分子与H2O分子结合成NH3·H2O(叫一水合氨)．NH3·H2O为弱电解质，只能部分电离成NH4＋和OH－：NH3 + H2O NH3·H2O NH4＋+ OH－a．氨水的性质：氨水具有弱碱性，使无色酚酞试液变为浅红色，使红色石蕊试液变为蓝色．氨水的浓度越大，密度反而越小(是一种特殊情况)．NH3·H2O不稳定，故加热氨水时有氨气逸出：NH4＋+ OH－NH3↑+ H2Ob．氨水的组成：氨水是混合物(液氨是纯净物)，其中含有3种分子(NH3、NH3·H2O、H2O)和3种离子(NH4＋和OH－、极少量的H＋)．c．氨水的保存方法：氨水对许多金属有腐蚀作用，所以不能用金属容器盛装氨水．通常把氨水盛装在玻璃容器、橡皮袋、陶瓷坛或内涂沥青的铁桶里．d．有关氨水浓度的计算：氨水虽然大部分以NH3·H2O形式存在，但计算时仍以NH3作溶质．②跟氯化氢气体的反应：NH3 + HCl ＝NH4C1说明a．当蘸有浓氨水的玻璃棒与蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时，产生大量白烟．这种白烟是氨水中挥发出来的NH3与盐酸挥发出来的HCl化合生成的NH4C1晶体小颗粒．b．氨气与挥发性酸(浓盐酸、浓硝酸等)相遇，因反应生成微小的铵盐晶体而冒白烟，这是检验氨气的方法之—．c．氨气与不挥发性酸(如H2SO4、H3PO4等)反应时，无白烟生成．③跟氧气反应：4NH3 + 5O24NO + 6H2O说明 这一反应叫做氨的催化氧化(或叫接触氧化)，是工业上制硝酸的反应原理之一． (4)氨气的用途：①是氮肥工业及制造硝酸、铵盐、纯碱的原料；②是有机合成工业如合成纤维、塑料、染料、尿素等的常用原料；③用作冰机中的致冷剂． [铵盐]铵盐是由铵离子(NH 4＋)和酸根阴离子组成的化合物．铵盐都是白色晶体，都易溶于水． (1)铵盐的化学性质：①受热分解．固态铵盐受热都易分解．根据组成铵盐的酸根阴离子对应的酸的性质的不同，铵盐分解时有以下三种情况：a ．组成铵盐的酸根阴离子对应的酸是非氧化性的挥发性酸时，则加热时酸与氨气同时挥发，冷却时又重新化合生成铵盐。
氮族元素PPT课件
实验室：氯化铵和亚硝酸钠饱和溶液相互作用 NH4Cl + NaNO2 NaCl + NH4NO2 NH4NO2 煮沸 N2(g) + 2H2O
2020/1/6
8
2、氮的氢化物
-3 -2 -1
-1/3
NH3 N2H4 NH2OH HN3
-3 -3
最大配
位数 4
6
-3 (-3) 两性 碱性
氨 膦 胂 SbH3 BiH3 碱性减弱，稳定性下降
氮、磷是非金属元素，砷和锑为准金属，铋是金属元素
氮族价电子层结构是ns2np3
最高氧化数为＋5；与电负性较大元素结合氧化值主要是+3和+5 自上而下，+3化合物稳定性增强，+5的化合物稳定性减弱
与有空轨道的化合物直接化合，如：F3B NH3、NH4+ 2）取代反应 （氨解反应）
Na + 2 NH3 623K 2NaNH2 + H2
Ca + 2 NH3
CaNH + H2
2Al + 2 NH3
2AlN + 3H2
COCl2 + 2NH3 = CO(NH2)2 + 2HCl
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11
3）氧化反应
氢化物的酸碱性取决于与氢直接相连原子上
的电子云密度, 电子云密度越小，酸性越强。
（1）氨和铵盐
NH3分子中N采取不等性sp3杂化，三角锥形分子结构 NH3制备
实验室： (NH4)2SO4 + CaO → CaSO4 + H2O + NH3 2NH4Cl Ca(OH)2 CaCl2 2H2O 2NH3 (g)
《氮族元素》课件
03
氮族元素的重要化合物
氮的化合物
01
02
03
氮的氧化物
一氧化氮、二氧化氮、三 氧化二氮等，是大气的主 要污染物之一，对人类健 康和生态环境造成危害。
氮的氢化物
氨气和联氨等，是重要的 化工原料，可用于合成化 肥、药物等。
氮的卤化物
氯化铵、溴化铵等，是重 要的无机盐，可用于制造 炸药、染料等。
氮族元素的绿色合成方法研究
绿色氢化物合成法
利用氢化物作为还原剂，在温和条件 下合成氮族元素化合物，具有节能、 环保、高效等优点。
生物合成法
利用微生物或酶催化，将氮气转化为 氮族元素化合物，具有可持续性和环 境友好性。
氮族元素在新能源领域的应用研究
燃料电池催化剂
氮族元素化合物如铂、钯等具有良好的电化学活性，可用作燃料电池的催化剂，提高电 池性能。
3
金属表面处理
氮族元素化合物可以用于金属表面处理，如镀锌 、镀铬等，可以提高金属的耐腐蚀性和美观度。
05
氮族元素的未来发展
氮族元素的新材料研究
氮化物陶瓷
氮化物陶瓷具有高硬度、高熔点、高 化学稳定性等优点，在高温、耐磨、 耐腐蚀等领域有广泛应用。
氮化物薄膜
氮化物薄膜具有良好的光学、电学和 力学性能，在光电器件、传感器、太 阳能电池等领域有潜在应用。
磷的化合物
磷的氧化物
五氧化二磷和三氧化二磷 等，是制备磷酸和磷肥的 重要原料。
磷的氢化物
磷烷和磷化氢等，是制备 磷化合物的重要中间体。
磷的卤化物
氯化磷和溴化磷等，可用 于制备有机磷农药和染料 等。
砷的化合物
砷的氧化物
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第十三章 非金属元素 化学
•
2013年4月16号
一、氮族元素的通性
N
原子序数 相对原子质量 价电子层结构 主要氧化态 共价半径/pm M3- 离子半径/pm M3+离子半径/pm M5+离子半径/pm 第一电离势/(kj· mol-1） 7 14.01 2s22p2 -3~+5 75 171 —— 11 1402.3
3.叠氨酸及其盐
• 纯叠氨酸HN为物色液体，极易爆炸分解（产物为氮气和氢气）。
叠氨酸HN的水溶液是稳定的弱酸. • 在叠氨酸HN分子中，三个N原子在一条直线上，两个N-N键的 长度不等，N-N-N键与N-H键间的夹角为110°51′。N3 -与 CO2 互为等电子体，含2个σ键和2个Ⅱ43键。HN3的结构为1-N 原子进行sp 2杂化，2-N、3-N原子进行sp杂化。 • N 2H4与HNO2作用生成HN3和H2O；H2SO4（40%）和NaN3 反应，经蒸馏可得含HN 3的水溶液(3%) • 金属叠氮化物中，NaN3比较稳定，是制备其他叠氮化物的主要 原料，通过下述反应可以制备NaN3 2NaNH2 + N2O NaN 3 + NaOH NH3 2Na2O + N2O+ NH3 NaN3+3NaOH • 重金属叠氮化物不稳定，易爆炸，如叠氮化铅广泛用作起爆剂。 通过下述反应制备： Pb(NO3)2+ 4HN3 乙醇 Pb（N3）2+ 2N2 +4NO +2H2O
• • • • • • •
• -NH2（如NaNH2）、=NH(如CaNH) 、 N（如AIN） • • • • • • • • • •
等。 2NH3 + 2Na 570℃ 2NaNH2+ H2 氧化反应：NH3中N原子氧化态为-3，在一定条件下具 有失去电子的倾向，显还原性，形成较高氧化态的物质。 例如 4NH3 + 3O2（纯） 2N2 + 6H2O 4NH3 +5O2（空气） Pt 4NO + 6H2O NH3 +3Cl2（过量） NCl3+ 3HCl 2NH3+3H 2O2 N2+ 6H2O 2NH3+2MnO4 2MnO2+ N2 +2OH -+2H2O 2NH3+ClON2H4 + Cl -+ H2O 2)铵盐 铵盐是氨与酸反应的产物，水溶液显酸性，固体和水溶 液的热稳定性较差，具有还原性。
当反应系统需惰性气氛时 常用氮气.
液氮
氮族元素的电势图
二、氮的化合物 • 氮分子中键长109.05pm。sp杂化。
• 氮的电负性很大，非金属性强，但却表现出化学反应惰性。主要
是因为氮氮三键极强的三重键，键能高达941.69kj· -1。一 mol 方面给人工固氮造成困难；另一方面也为我们提供了一种廉价的 保护气体。
氮族元素的性质 P As
15 30.97 3s2 3p3 -3、+1、+3、+5 110 212 —— 34 1011.8 33 74.92 4s 24p3 -3、+3、+5 122 222 69 47 944
Sb
51 121.8 5s 2 5p3 +3、+5 143 245 92 62 831.6
• •
•
1.氮化物 • 氮气分子与金属、非金属元素在特定条件 下反应形成的化合物称为氮化物。 • （1）离子型氮化物。氮气与碱金属、碱土金属反应
所得到的氮化物，如Li3N、Mg3N 2等。它们与水作 用可释放出氨气，水溶液呈强碱性。 • （2）共价型氮化物。氮与非金属作用生成的化合物， 如NH3 、NO、 NCl3等。 • （3）金属型氮化物。氮与过渡金属元素组成的化合 物，如VN 、TiN等，通常有高的化学稳定性、高硬 度和高熔点，是最重要的新型陶瓷材料。
2.氮的氢化物和铵盐
• • • • • • •
• 氮的氢化物包括：NH 3 、N 2H 4、NH 2OH、HN3等，氮原子的
氧化态分别是：-3、-2、-1、-1/3。氢化物的酸碱性取决于与 氢直接相连的原子上的电子云密度，电子云密度越小，酸性越强。 1）氨 氨（NH3）分子中氮原子以不等性sp3杂化轨道分别与H的1s轨 道重叠构成3个σ键，另一个sp3杂化轨道容纳孤电子对，使氨分 子具有三角锥结构和Lewis碱的性质。 氨是极性分子，易溶于水，在水中形成NH4+和OH-，使溶液呈 碱性。NH3分子间村子氢键，其熔点、沸点高于同族的膦 （PH3）。 液氨和水一样，也能发生自解离： NH 3 + NH3 NH4++NH2K=1.9*10 -33(218k) 液氨中NH4+（酸）和NH2-（碱）的许多反应，类似于H3O+和 OH-在水中的反应。 酸碱反应：NH 4Cl+KNH 2 KCl+2NH 3
HN3的结构
• N3-、CNO- 和NCO-是等电子体。N3-的性质与
卤素相似，作为配体能和金属离子形成一系列配 合物，如Na2［Sn（N3 ）6 ］、 Cu（N3） 2 （NH3） 2等。 • 4。氮的卤化物 • 氨和卤素可形成一系列化合物，如NX3 N 2F2 N 2F4等。氮族元素氟化物的熔点、沸点及键型 列入下表中。
• ②NO2为红棕色有毒气体，具有顺磁性，能发生聚合作用形成 • •
•
•
N2O4. N 2O4为无色气体，具有反磁性 2NO2 N 2O4 NO2和N 2O4之间的平衡与压力和温度密切相关。温度低于熔点 262K，则完全有N 2O2分子组成，到423K时，N 2O 4完全分解 为NO2。纯固体的N 2O4完全无色，温度升高，体系中因含有 NO2而有颜色。 NO2分子中N原子采取不等性sp2杂化。以2个sp2杂化轨道与2个 px氧的p轨道重叠形成N-Oσ键，另一个sp2杂化轨道则容纳1个 电子。N的纯pz轨道与2个氧的pz轨道（各一个电子）各个电子 平行重叠形成Ⅱ34键。 NO2的键角为134°，由于其中1个sp2杂化轨道上只有1个电子， 对成键电子的排斥力较小，使∠ONO比预期的要大。弹子的顺 磁共振谱已经证明，未成对电子在型键轨道上，由于未成对电子 主要定域于N原子上，导致NO2容易聚合。图13-9给出了价键共 振结构。
• NO分子中有1个键。1个π键和1个3电子π键，键级为 •
• • • • • • •
2.5，离解能为627.5kj· -1，键长115pm. mol NO反键轨道π* 2p上的成单电子容易丢失，形成NO+。 稳定的NO键级为3，N-O键长为106.2pm，在许多亚 硝酸盐中出现，如（NO）（HSO4）、（NO） （CIO4）、（NO）（BF4）和（NO）N3。说明NO+ 是强路易斯酸。在HNO2的酸性溶液中也存在离子NO+： HNO2+ H+ NO++H2O NO还具有氧化还原性和配位性。‘ 2NO+ O2 NO++H2O 2NO+X2(F2、CI2、Br2) 2（NO）X 2NO +3I2 +4H2O 2NO3-+8H++6I2NO +2H2 N2 +2H2O 6NO+ P4 3N2+ P4O6
• • • • • • • • • • • • •
NH4Cl NH3＋HCl 2NH4Cl＋Ca(OH)2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 3）氨的衍生物 氨分子中一个H被-OH取代的衍生物称为羟胺。氨分子中的一个 H被-NH2取代的衍生物成为联胺，也称之为肼。羟胺和肼不稳 定，易分解。它的主要性质有碱性、配位性、氧化还原性。 N2H4 N2 + 2H2(或NH3) 3NH2OH NH3 + H2O + N2 形成配合物，如［Pt(NH3) 2(N2H4)］Cl2 ,［Zn(NH2OH) ]2Cl2 等。形成配合物的能力：NH3> N2H4 >NH2OH 溶液的碱性为NH3 > N2H4 > NH2OH 肼和羟胺既可以成为氧化剂又可以作还原剂 2NH2OH+ 2 AgBr 2Ag +N2 + 2HBr+ 2H2O N2H4 +4 CuO 2Cu 2O+ N2 +2 H 2O N2H4（l）+ O2（g） N2 （g） + 2 H 2O N2H4(l) +2 H 2O2(l) N2(g)+4H 2O(g)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
• NF3的生成热为-124kj· -1，说明NF3是稳定分子， mol
几乎不表现出碱性，常温下不与稀酸反应。 • NCl3是淡黄色油状物 沸点为344K,易溶于CCl4、C6CI6 等有机溶剂。 NH4CI+3CI2 NCI3+4HCI • NCI3的生成热为230kj· -1，是热力学上不稳定的化 mol 合物，温度高于沸点或受到撞击时，会发生爆炸分解。 分解产物为Cl2和N2。 • 5.氮的氧化物、含氧酸及其盐 • 1）氧化物 • 氮和氧能生成多种化合物，如N2O、NO、N2O3、NO2、 N2O4、N2O5等、在这些化合物中，N的电负性小于O， 氧化态均为正值（+1~+5），它们的性质列于表1310中。 • ①NO的基态分子轨道式为：KK（σ2s）2（σ* 2s）2（σ2px） 2（π* ）2（π ）2（ * 2py 2pz π 2py )1， π轨道上只有一个电子，使NO为奇电子分子，显顺磁性。
• NF3和NCl3的结构与NH3类似，N采取sp2杂化， •
• •
有一对孤对电子，具有三角锥的结构。但因F、Cl、 H电负性差异导致它们在键角、分子偶极距、键 长等结构参数上有一定区别。 NF3在室温下是无色、无味的气体，沸点154K。 它可由电解熔融NH4F、HF制得，也可由NH3(g) 和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到，即 4NH3+3F2 Cu NF3+3NH4F NF3和 NH 3的分子结构如图