8氮族

第八章氮族元素

一氮与氮的化合物

1氮气分子的结构、性质制法与用途

VB：:N三N: 一个σ键，2个π键，键级为3，键能大：E=941.69kj.mol-1，抗磁性；

MO：[KK(σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2p)2一个σ键，两个π键，且σ键的能量高于π键的能量，抗磁性。

练习题

1 为了使N2活化，从理论上可以采取哪些措施？

答：（1）高温或放电情况下使分子和分子中原子运动和振动加强，N-N三键松弛：N2 + O2 == 2NO （雷雨天气庄稼长得旺）

（2）利用催化剂的吸附作用使N-N三键松弛：

N2 + 2Fe == 2N-Fe

H2 + 2Fe == 2H-Fe

2N-Fe + 6H-Fe == 8Fe + 2NH3

（3）人工模拟固氮，生成配合物，把N2中成键轨道上的电子取走或向反键轨道上填充电子。

2 写出N2与锂、镁的反应，并说明生成物与水的作用。

6Li + N2 == 2Li3N 3Mg + N2 == 2Mg3N2

2Li3N + 6H2O == 6LiOH + 2NH3↑Mg3N2 + 6H2O == 3Mg(OH)2 + 2NH3↑

3 写出实验室制取N2的方程式。

NH4NO2 == N2↑+ 2H2O

NH4Cl + NaNO2 == NaCl + 2H2O + N2↑

(NH4)2Cr2O7 == Cr2O3 + 4H2O + N2↑(火山爆发)

2NH3 + 3CuO == 3Cu +3H2O + N2

4 工业上分馏液态空气得到的N2中常含有少量的O2，如何除去？

4Cr2+ + O2 + 4H+ == 4Cr3+ + 2H2O

2Na2S2O4 + O2 + 2H2O == 4NaHSO3或2Na2S2O4 + O2 + 4NaOH == 4Na2SO3 + 2H2O 其中的少量水蒸汽可用高氯酸镁、五氧化二磷等干燥剂吸收。

5 为什么氮可形成双原子分子，而磷则以P4分子存在，且活泼性氮《磷？

答：氮原子半径小，可以形成重键，而且键能大，故N2不活泼；磷原子半径大，P轨道平行重迭程度小，不易形成多重键，而且P—P单键键能小，由于原子的P轨道互相垂直，在形成P4分子时键角为600，是一个有张力的分子，故活泼性强。

6 氮族元素的单质能形成四面体分子的是（P,As,Sb）；单质没有同素异形体的是（N）；氮族

元素

在形成共价键时，最易形成重键的是（P）；它们的氢化物给电子能力最弱的是（Sb）；既是质子接受体，也是质子提供体的氢化物是（NH3）；硫酸铜可作（白磷）的解毒剂；砷、锑及其盐的无机解毒剂是（新配制的MgO与Fe2(SO4)3溶液强烈摇动后而形成的Fe(OH)3悬浮液）；不存在五氯化物的元素是（N,Bi）；氮的最稳定二元卤化物是（NF3）；单质不与浓碱作用是（N2,Bi）；砷、锑、铋的硫化物不溶碱溶液的是（Bi2S3）。

2 氮的氢化物

（1）氨与铵盐

氨分子的结构、性质、制法与用途：

弱碱性：NH3 + H2O == NH4+ + OH-（既是质子碱，又是路易斯碱）

还原性：8NH3 + 3Cl2 == 6NH4Cl + N2（检查氯气管道漏气）

取代反应：2NH3 + 2Na == 2NaNH2 + H2

配合性：可与许多重金属离子形成可溶性配合物。

Ag+Ag(NH3)2+(sp，直线型)

Cu2+Cu(NH3)42+(dsp2，平面正方形),Cu(NH3)2+(sp，直线型)

Zn2+Zn(NH3)42+(sp3，四面体)

Cd2++ NH3→Cd(NH3)42+(sp3，四面体)

Co2+Co(NH3)62+(sp3d2，八面体)

Co3+Co(NH3)63+(d2sp3，八面体)

Ni2+Ni(NH3)62+(sp3d2，八面体)，Ni(NH3)42+(sp3，四面体) （2）联氨、羟胺、叠氮酸

分子结构：N2H4NH2OH HN3CN22-

[N-C≡N]2-（氰胺化钙CaCN2）

CaC2 + N2 = CaCN2 + C

CaCN2 + 3H2O = CaCO3 + 2NH3性质：稳定性：联氨和羟胺均不如氨稳定；

碱性：NH3> N2H4> NH2OH > HN3 (N原子的形式电荷从-3减小到-1/3电子密度减小，氢原子与氮原子的结合力减小)

K b 1.8×10-5 3.0×10-69.1×10-9Ka=1.8×10-5

氧化还原性：既具有氧化性，又具有还原性，主要表现为还原性：

2N2H4 (l) + N2O4 (l) == 3N2 (g) + 4H2O(g) (火箭燃料)

N2H4（l）+ 2H2O2 (g) == N2(g) + 4H2O(g)（火箭燃料）

2NH2OH + 2AgBr == 2Ag + N2 + 2HBr + 2H2O(氧化产物可以脱离反应系统)

3 氮的含氧化合物

（1）氧化物：N2O NO N2O3NO2N2O4N2O5

(2) 含氧酸及其盐：HNO2和HNO3及它们酸根阴离子的结构：

H O N H O O

O——N [ O O -] O——N [ N——O ]-

O O

酸性：HNO2

稳定性：HNO2

氧化性：HNO2>稀HNO3

HNO3(浓)>HNO3(稀)(一是与H+的反极化作用有关，二与NO2可传递电子

可加速反应：NO2 + e == NO2-

NO2- + H+ == HNO2

HNO2 + HNO3 == H2O + 2NO2).

含氧酸盐的溶解性、热稳定性（亚硝酸盐致癌物质）