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氮族元素PPT课件全文
NH2OH可与醛、酮形成肟，是聚酰胺纤维和尼龙的中间体
（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
（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
无机化学教学15章氮族元素PPT课件
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应；而一氧化氮与氢气反应生成氨气，氮元素从+2价降低到-3价，发
生还原反应。
氮族元素的配位反应
01
02
03
配位键的形成
氮族元素可以与配位体形 成配位键，如氮元素与氢 离子形成配位键。
配位反应的规律
配位反应遵循电子配对原 则，即电子总数为偶数的 电子对。
配位反应的实例
硫酸铵与氢氧化钡反应生 成硫酸钡沉淀和氨气，其 中硫酸根离子中的硫与氢 离子形成配位键。
砷在历史上曾用于制造杀 虫剂、防腐剂和颜料等， 但现在已被禁止或限制使 用，因为其具有剧毒性和 致癌性。
无机化学教学15章氮族元 素ppt课件
02 氮族元素的物理性质
氮族元素的原子结构
氮族元素位于元素周期表第VA 族，包括氮（N）、磷（P）、
砷（As）、锑（Sb）和铋 （Bi）。
氮族元素的原子结构特点是价电 子数为5，最外层电子排布为 ns²np³。
总结
磷的含氧酸和含氧酸盐是无机化学中重要的化合物，它们在自然界 中广泛存在，并具有多种应用，如磷肥可用于农业生产。
砷的含氧酸和含氧酸盐
含氧酸
砷酸、亚砷酸、次砷酸等。
含氧酸盐
砷酸盐、亚砷酸盐、次砷酸盐等。
总结
砷的含氧酸和含氧酸盐在无机化学中具有一定的研究价值， 它们在自然界中广泛存在，并具有潜在的应用前景，如砷 化合物在药物和农药等领域的应用。
由于价电子数相同，氮族元素的 原子半径相近，具有相似的电子
结构和性质。
氮族元素的单质和化合物
氮族元素的单质包括氮气、磷 单质、砷单质等。
氮族元素的化合物种类繁多， 包括氧化物、氢化物、含氧酸 及其盐等。
氮族元素精选教学PPT课件
2．最高价均为+5价，最高价氧化物通式为R2O5，对应水 化物通式为HRO3或H3RO4。
3．均有+3价化合物。其氧化物为R2O3，对应水化物为 HRO2或H3RO3。
4．气态氢化物通式为RH3。
特殊性 ：
1．氮元素最高价含氧酸写法为HNO3，其余为 H3RO4。
2．＋5价氮元素有较强氧化性，＋5价磷元素 则不显氧化性。
假如人生不曾相遇，我不知道自己有那样一个习惯，收集你的欢笑，收集你的感情，收集你的一切一切。 假如人生不曾相遇，我不能深刻的体会孤独和忧伤，有着莫名的感动，激荡着热泪盈眶的心情入眠。
假如人生不曾相遇，我不会保持着一个人的想象，即使这想象难免寂寞无奈，但我仍然坚持着这样的梦想。 假如人生不曾相遇，我怎会理解一个人的孤独是那样铭心，但却可以释放自我的彷徨与无助。含泪的沧桑，无限的困惑，因为遇见了你，才会有更深的意义。可为什么在爱的时候，总伴着淡淡的心伤？
3．氮元素的变价最多，其氧化物种类最多， 五种正价，但有六种氧化物。
（三）氮族元素的单质物理性质及递变规律
第一节 氮和磷
（一）氮的存在 1．
2．N2的工业制法： （1）物理方法：
（2）化学方法：
（二）氮气的物理性质： 无色无味，难溶于水，比空气稍轻。
（三）氮气的化学性质
2．氮气的化学性质
氮族元素
(一)氮族元素的名称符号及在周期表中的位置
氮族元包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、 鉍（Bi）五种元素，在周期表中位于VA族。
（二）氮族元素的相似性、递变性、特殊性
相似性
1．最外电子层上均有5个电子，能获得3个电子，在与 金属、氢气反应时显-3价，有氧化性，在与O2反应时显 正价，有还原性。
氮族元素PPT课件
（一） 氨和铵盐
1、 氨的制备
工业制备：ຫໍສະໝຸດ 催化剂N2 + 3 H2 高温、高压 2 NH3
300×105~700×105 Pa，约400~450 ℃
实验室制备: 2 NH4Cl(s) + Ca(OH)2(s) △ CaCl2(s) + 2 NH3↑+ 2 H2O
Mg3N2 + 6 H2O ＝ 3 Mg(OH)2 + 2 NH3↑
氮元素
（二）联氨（肼）
2、 联氨的制备
2 NH3 + C1O－ ＝ N2H4 + C1－ + H2O (NH2)2CO + NaClO + 2 NaOH ＝ N2H4 + NaCl +
高温高压 与氢气反应： N2 + 3 H2 催 化 剂 2 NH3
与氧气反应： 与金属反应：
放电
N2 + O2
2 NO
250℃ 6 Li + N2 △ 2 Li3N
（IA 族）
3 Ca + N2 ＝ Ca3N2 （IIA 族）
氮元素
（三）N2 的制备
1、工业制备 液体空气分馏，氮气先逸出
150×105 Pa 左右压强下钢瓶运输和使用
氮元素
2 、 氨分子的结构
不等性 sp3 杂化，有一对孤电子对 ， 分子呈三角锥形结构，键角变小至 10718’ 。
3、 氨的物理性质
气态：常温常压下是具有刺激性气味的无色气体 溶液：在 20℃ 时 l dm3 水可溶解 700 dm3 氨 液态：2NH3 NH4+ + NH2-
KӨ = 1.9 10-33（－55 ℃)
第15章-氮族元素ppt课件
NH 4Cl NaNO 2 NaCl 2H2O N2
杂质：NH3 ,NO ,O2 , H2O等
(NH4 )2 Cr2O7 (s) N2 (g) Cr2O3 4H2O
8NH3 3Br2(aq) N2(g) 6NH4Br 2NH3 2CuO(s) N2(g) 3H2O 3Cu
2Na 2NH3 350 C 2NaNH2 H2 2Mg 2NH3 Mg3N2 3H2
K3[Cr(CN)6 ] 3K 液氨 K6[Cr(CN)6 ] K2[M(CN)4 ] 2K 液氨 K4[M(CN)4] (M Ni, Pd, Pt)
4. 氨 参 与 的主要 化 学 反 应
a. 配 位 反 应 : NH3 是Lewis碱
F3B + :NH3 = F3B:NH3
NH3 + HCl → NH4Cl
Zn2 2NH2 Zn(NH2 )2 2NH2 Zn(NH2 )42
3. 形成氨合电子
活泼的碱金属或碱土金属液氨稀溶液呈蓝色, 浓溶液呈青铜色;溶液的导电能力强于任何电解质 溶液,类似金属,顺磁性,强还原性。
M1＋(x＋y)NH3 =M1(NH3)＋y ＋e(NH3)x－（蓝色） M2＋(2x＋y)NH3 =M2(NH3)2＋y ＋2e(NH3)x－（蓝色）
N2 具有很高的稳定性, 实验表明3000℃时 只有0.1%N2 解离.
N2 分子是已知的双原子分子中最稳定的.
15-1-2 N2的化学性质
一. 与活泼金属形成晶格能大的离子型化合物
室温下,N2 仅能与Li反应： 6Li + N2 = 2Li3N
( 有实际意义的反应温度为250℃)
ⅡA族金属都要在加热条件下才能形成氮化物:
第 15 章 氮族元素
杂质：NH3 ,NO ,O2 , H2O等
(NH4 )2 Cr2O7 (s) N2 (g) Cr2O3 4H2O
8NH3 3Br2(aq) N2(g) 6NH4Br 2NH3 2CuO(s) N2(g) 3H2O 3Cu
2Na 2NH3 350 C 2NaNH2 H2 2Mg 2NH3 Mg3N2 3H2
K3[Cr(CN)6 ] 3K 液氨 K6[Cr(CN)6 ] K2[M(CN)4 ] 2K 液氨 K4[M(CN)4] (M Ni, Pd, Pt)
4. 氨 参 与 的主要 化 学 反 应
a. 配 位 反 应 : NH3 是Lewis碱
F3B + :NH3 = F3B:NH3
NH3 + HCl → NH4Cl
Zn2 2NH2 Zn(NH2 )2 2NH2 Zn(NH2 )42
3. 形成氨合电子
活泼的碱金属或碱土金属液氨稀溶液呈蓝色, 浓溶液呈青铜色;溶液的导电能力强于任何电解质 溶液,类似金属,顺磁性,强还原性。
M1＋(x＋y)NH3 =M1(NH3)＋y ＋e(NH3)x－（蓝色） M2＋(2x＋y)NH3 =M2(NH3)2＋y ＋2e(NH3)x－（蓝色）
N2 具有很高的稳定性, 实验表明3000℃时 只有0.1%N2 解离.
N2 分子是已知的双原子分子中最稳定的.
15-1-2 N2的化学性质
一. 与活泼金属形成晶格能大的离子型化合物
室温下,N2 仅能与Li反应： 6Li + N2 = 2Li3N
( 有实际意义的反应温度为250℃)
ⅡA族金属都要在加热条件下才能形成氮化物:
第 15 章 氮族元素
最新十二章氮族元素精品课件
锑 黄锑 Sb4 分子晶体 灰锑 金属状晶体（层状）
铋 金属晶体，(层状)（教材P.80，图3-4）
As、Sb、Bi皆为亲硫元素→硫化物存在
As2S3, As2S5
Sb2S3, Sb2S5
Bi2S3 3.2 As、Sb、Bi与N、P的比较
N、P 氧化态 -3常见
As、Sb、Bi +3、+5为主
杂化态 sp、sp2、sp3
2 H2O
2.2 奈斯勒试剂 NH4+ + OH– = NH3 + H2O
I – Hg \
NH3+ 2 HgI42– + OH– = NH2I ↓+ 5 I– + H2O
I – Hg /
（还有其它反应） 需先Fe分3+、离C或o2掩+、蔽N。i2+、Cr3+、Ag+2和S2– 干扰， 3．热分解分3种类型（自学教材P84-85）
（2）结构： H2N-NH2是二元弱碱,结构上有二对孤对电子,易溶于水
H2N-NH2＋ H2O＝ N2H5＋ ＋ OH－ N2H5＋ ＋ H2O ＝ N2H62＋ ＋ OH－
H
H
H 1080
N-N=147pm N
H 104pm
(3) 配位作用
Pt(NH3)2(N2H4)2]Cl2
[Co(N2H4)6]Cl
类似 H2O+H2O = H3O+ + OH- 295K, Kw =1.0×10-14 ∵μ(NH3) ＜ μ(H2O) ∴极性弱的化合物在液氨中溶解度↑
例1 水中溶解度 AgF ＞ AgCl ＞ AgBr ＞ AgI
液氨中溶解度 AgF ＜ AgCl ＜ AgBr ＜ AgI
铋 金属晶体，(层状)（教材P.80，图3-4）
As、Sb、Bi皆为亲硫元素→硫化物存在
As2S3, As2S5
Sb2S3, Sb2S5
Bi2S3 3.2 As、Sb、Bi与N、P的比较
N、P 氧化态 -3常见
As、Sb、Bi +3、+5为主
杂化态 sp、sp2、sp3
2 H2O
2.2 奈斯勒试剂 NH4+ + OH– = NH3 + H2O
I – Hg \
NH3+ 2 HgI42– + OH– = NH2I ↓+ 5 I– + H2O
I – Hg /
（还有其它反应） 需先Fe分3+、离C或o2掩+、蔽N。i2+、Cr3+、Ag+2和S2– 干扰， 3．热分解分3种类型（自学教材P84-85）
（2）结构： H2N-NH2是二元弱碱,结构上有二对孤对电子,易溶于水
H2N-NH2＋ H2O＝ N2H5＋ ＋ OH－ N2H5＋ ＋ H2O ＝ N2H62＋ ＋ OH－
H
H
H 1080
N-N=147pm N
H 104pm
(3) 配位作用
Pt(NH3)2(N2H4)2]Cl2
[Co(N2H4)6]Cl
类似 H2O+H2O = H3O+ + OH- 295K, Kw =1.0×10-14 ∵μ(NH3) ＜ μ(H2O) ∴极性弱的化合物在液氨中溶解度↑
例1 水中溶解度 AgF ＞ AgCl ＞ AgBr ＞ AgI
液氨中溶解度 AgF ＜ AgCl ＜ AgBr ＜ AgI
《氮族元素》PPT课件
OH
OH
焦磷酸 四元酸
Kθ a1
3.0×10-2
06.01.2021
P
HO
H
HO
亚磷酸 二元酸
5.0×10-2
整理ppt
P
H
H
HO
次磷酸 一元酸
1.0×10-2
17
T26．怎样鉴别磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐？（思考）
加AgNO3溶液，都有沉淀，但颜色不同：
Ag3PO4
Ag4P2O7
AgPO3
黄
白色 白色
2NH3 + ClO- = N2H4 + Cl- + H2O 在催化剂作用下，H2还原NO2得到NH2OH(s)
液氨溶解活泼金属生成蓝色溶液： Na →Na+ + e- Na+ + xNH3＝ Na(NH3)x+ e- + yNH3 ＝ (NH3)y- （蓝色） 该溶液能导电，较稳定，有强还原性，蒸干得到原来的碱金
16
T24．画出H3PO4的结构式，说明磷与非羟基氧的成键特征。(P681)
O
P
HO OH
OH
三元酸
氢键
两个d←pπ键
Kθ a1
=7.6×10-3
属于中强酸，无氧化性。
T25．分别画出H4P2O7、H3PO3、H3PO2的结构式，指出各是几元
酸，比较酸性的强弱。（p682－688）
O
O
O
O
HO P O P OH
属，放置产生氢气。金属液氨溶液的特性是含“氨合电子”。
T4、分别写出Mg3N2和 Li3N的水解反应式。（思考） 2-5 氮的含氧化物（P659）
T5、写出NO的MO式，说明键级，比较NO与N2的稳定性。
无机化学(2)氮族元素ppt
本章要求： 1．掌握N2、NO、NO2的结构和实验室制法。 2．掌握NH3的结构、性质、制法和铵盐的性 质。了解氨的衍生物的性质。 3．掌握HNO2及其盐的性质；HNO3及其盐 的结构、性质；硝酸盐热分解的一般规律。 4. 掌握P4、P4O6、P4O10和H3PO4的结构、制 备、性质及用途。磷酸盐的溶解性。了解次磷酸、 亚磷酸、焦磷酸、偏磷酸结构式的书写、命名和 主要性质以及卤化磷的水解性。 5．了解砷、锑、铋及其氧化物（氢氧化物）、 硫化物、硫代酸盐的性质。了解本族元素从氮到 铋稳定氧化态的递变规律和惰性电子对效应。
与两个氧原子p轨道形成三个原子四个电子的Л 键Л 34。
原子六电子的离域Л 键Л 46。
在NO3-离子中，每个键角为120°，N-O键长为121pm
介于单键键长（143pm）和双键键长（119 pm）之间。
九、单质磷
主要有三种同素异形体:白磷（有叫黄磷）、红磷和黑磷。
白磷剧毒，误食0.1g就能致死，皮肤接触到单质磷 也会引起中毒！白磷不溶于水，易溶于CS2。 磷在低于673K的蒸汽中或在二硫化碳溶液中以四面 体状的P4分子存在。分子中P－P－P键角是60°，比纯p
N呈最低氧化数-3（还原反应） N连接有3个H（取代反应）
（1）加合反应 如:NH3 + H2O ==NH3.H2O ==NH4+ + OH加H+生成铵盐； 加OH- 释放NH3 ：实验室制NH3、鉴定
NH4+盐
Ag+ + 2NH3 ─→[Ag(NH3)2]+
Cu2+ + 4NH3 ─→[Cu(NH3)4]2+
八、硝酸及其盐 1、HNO3 制备：工业：氨氧化法 实验室：NaNO3 + H2SO4(浓） →NaHSO4 + HNO3 性质： ①纯HNO3为无色液体,具有挥发性，强酸性 ②受热或光照分解:4HNO3 4NO2↑+ O2↑+ 2H2O （NO2又可溶于HNO中 ，使之呈黄─→棕色） ③强氧化性: a. 非金属 + HNO3 → 非金属含氧酸 + NO↑(Cl2、O2除外) 如：3C + 4HNO3 ─→ 3CO2↑+ 4NO↑+ 2H2O 3P + 5HNO3 + 2H2O ─→ 3H3PO4 + 5NO↑ S + 2HNO3 ─→ H2SO4 + 2NO↑ 3I2 + 10HNO3 ─→ 6HIO3 + 10NO↑+ 2H2O
与两个氧原子p轨道形成三个原子四个电子的Л 键Л 34。
原子六电子的离域Л 键Л 46。
在NO3-离子中，每个键角为120°，N-O键长为121pm
介于单键键长（143pm）和双键键长（119 pm）之间。
九、单质磷
主要有三种同素异形体:白磷（有叫黄磷）、红磷和黑磷。
白磷剧毒，误食0.1g就能致死，皮肤接触到单质磷 也会引起中毒！白磷不溶于水，易溶于CS2。 磷在低于673K的蒸汽中或在二硫化碳溶液中以四面 体状的P4分子存在。分子中P－P－P键角是60°，比纯p
N呈最低氧化数-3（还原反应） N连接有3个H（取代反应）
（1）加合反应 如:NH3 + H2O ==NH3.H2O ==NH4+ + OH加H+生成铵盐； 加OH- 释放NH3 ：实验室制NH3、鉴定
NH4+盐
Ag+ + 2NH3 ─→[Ag(NH3)2]+
Cu2+ + 4NH3 ─→[Cu(NH3)4]2+
八、硝酸及其盐 1、HNO3 制备：工业：氨氧化法 实验室：NaNO3 + H2SO4(浓） →NaHSO4 + HNO3 性质： ①纯HNO3为无色液体,具有挥发性，强酸性 ②受热或光照分解:4HNO3 4NO2↑+ O2↑+ 2H2O （NO2又可溶于HNO中 ，使之呈黄─→棕色） ③强氧化性: a. 非金属 + HNO3 → 非金属含氧酸 + NO↑(Cl2、O2除外) 如：3C + 4HNO3 ─→ 3CO2↑+ 4NO↑+ 2H2O 3P + 5HNO3 + 2H2O ─→ 3H3PO4 + 5NO↑ S + 2HNO3 ─→ H2SO4 + 2NO↑ 3I2 + 10HNO3 ─→ 6HIO3 + 10NO↑+ 2H2O
14第十四章氮族元素-PPT精品文档
液氨溶解活泼金属生成蓝色溶液： Na →Na+ + eNa+ + xNH3＝ Na(NH3)x+ e- + yNH3 ＝ (NH3)y- （蓝色） 该溶液能导电，较稳定，有强还原性，蒸干得到原来的碱金 属，放置产生氢气。金属液氨溶液的特性是含“氨合电子”。 T4、分别写出Mg3N2和 Li3N的水解反应式。（思考） 2-5 氮的含氧化物（P659） T5、写出NO的MO式，说明键级，比较NO与N2的稳定性。
11 3.04
34 2.19
47 2.18
2019/2/25
2
§14-2 氮和它的化合物 2-1 氮的成键特征（P641）
1. 离子键：如Mg 3N2，Li3N等。 2. 共价键： 三个共价单键，如NH3、NCl3， N以sp3杂化； 一个共价单键和一个共价双键，如Cl-N=O，N以sp2杂化；
实验室法： NH4Cl+NaNO2 = NaCl+N2↑+ 2H2O 除O2，使气体通过炽热的铜丝； 除NH3，使气体通过浓硫酸洗涤； 除H2O，使气体通过碱石灰干燥剂。 其它反应： (NH4)2Cr2O7(s) = N2↑+ Cr2O3 + 4H2O 8NH3 + 3Br2(aq) = N2↑+ 6NH4Br T2、写出NH4Cl、 (NH4)2SO4、 (NH4)3PO4 和NH4NO3热分解 反应式。（P654）
2019/2/25 4
T3、写出NH3、N2H4（l）、NH2OH（s）和HN3（s）的结构 式；指出N原子的杂化方式；比较碱性的大小，并说明碱 性大小原因。（P655－659）
1 2 3
∶N＝N≡N∶
N3-
H
顺式联氨（肼） N以sp3杂化 羟氨 N以sp3杂化
11 3.04
34 2.19
47 2.18
2019/2/25
2
§14-2 氮和它的化合物 2-1 氮的成键特征（P641）
1. 离子键：如Mg 3N2，Li3N等。 2. 共价键： 三个共价单键，如NH3、NCl3， N以sp3杂化； 一个共价单键和一个共价双键，如Cl-N=O，N以sp2杂化；
实验室法： NH4Cl+NaNO2 = NaCl+N2↑+ 2H2O 除O2，使气体通过炽热的铜丝； 除NH3，使气体通过浓硫酸洗涤； 除H2O，使气体通过碱石灰干燥剂。 其它反应： (NH4)2Cr2O7(s) = N2↑+ Cr2O3 + 4H2O 8NH3 + 3Br2(aq) = N2↑+ 6NH4Br T2、写出NH4Cl、 (NH4)2SO4、 (NH4)3PO4 和NH4NO3热分解 反应式。（P654）
2019/2/25 4
T3、写出NH3、N2H4（l）、NH2OH（s）和HN3（s）的结构 式；指出N原子的杂化方式；比较碱性的大小，并说明碱 性大小原因。（P655－659）
1 2 3
∶N＝N≡N∶
N3-
H
顺式联氨（肼） N以sp3杂化 羟氨 N以sp3杂化
氮族元素基础知识要点课件
氮族元素的化合物
• 氨气（NH3） • 硝酸（HNO3） • 亚硝酸（HNO2） • 氮氧化物（NOx）
氮气的制备和应用
1
制备方法
氮气可以通过加热含氮化合物（如氨）并与空气中的氧反应，或者通过液态空气分离 获得。
2
工业应用
氮气广泛用于保护食品、制造电子产品、灭火和制造氨肥料等工业应用。
3
实验室应用
氮族元素基础知识要点 ppt课件
本课件介绍氮族元素的基础知识要点，包括原子结构和周期表中的位置，氮 族元素的常见性质，以及氮族元素在生活中的重要应用。
原子结构和周期表
原子结构
周期表
氮族元素的原子结构包括核子、 原子核和电子云，这些结构决 定了元素的化学性质。
氮族元素在周期表中位于第15 族，具有相似的电子排布和化 学性质。
氮气被用于实验室中的反应保护、干燥溶剂和制备高纯度化合物。
氮族元素室气体的 一种，对全球气候变暖 起着重要作用。
2 水体富营养化
氮肥的过度使用导致农 业污染，水体富营养化 对水生生物造成危害。
3 酸雨形成
氮氧化物和硫氧化物共 同导致酸雨的形成，对 植被和环境造成破坏。
不活泼
氮族元素在常温下较为稳定，不与大多数物 质发生反应，适合作为惰性气体使用。
氮族元素的重要应用
肥料生产
氮族元素广泛用于农业肥料的 制造，促进植物生长和提高农 作物产量。
液态氮的应用
液态氮被用于制冷冻藏食品、 保护生命器官和制造高温超导 体等领域。
爆炸物制造
一些氮族元素化合物具有爆炸 性，被广泛用于炸药和火箭推 进剂的制造。
氮分子
氮分子由两个氮原子通过共享 电子形成，具有较高的稳定性 和广泛的应用。
氮族元素PPT课件
光谱纯 N2 由叠氮化钠热分解制得 2NaN3 △ 2Na + 3N2 (g)
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
2020/1/6
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)
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
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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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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
例如，氨气与氯化银反应可以生成氯氨络合物，这是配位反应。
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
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。
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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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合成氨
但工业合成用哈伯法:
高温、高压
N2(g)+3H2(g) 催化剂 2NH3(g)
Fritz Haber
1868-1934，德国物理 化学家，因发明氮气 和氨气直接合成氨的 方法，获1918年诺贝 尔化学奖 。
合成氨
1998年两位希腊化学家George Marnellos和Michael Stoukides(阿里 斯多德大学)发明一种合成氨新方法 (Science,2 Oct. 1998)。在常压下,令 H2与用He稀释的N2分别通入一加热 到570oC的以锶-铈-钇-钙钛矿多孔陶 瓷(SCY)为固体电解质的电解池中， 用覆盖在固体电解质内外表面的多 孔钯多晶薄膜的催化，转化为氨， 转化率达到78%！比近一个世纪的 哈伯法合成氨工艺通常转化率为1015%高的多。
配位反应 氮原子上的孤电子对与其它离子或分子形成 共价配，如：[Ag(NH3)2]+和BF3·NH3 都是氨配合物
弱碱性
NH3·H2O的 Kb = 1.810-5，可与酸发生中和反应
氨的衍生物 － 肼(N2H4)
制备：次氯酸钠氧化氨(氨过量)，获得肼的稀溶液
NaClO + 2NH3＝N2H4 + NaCl + H2O 不稳定性：联氨分子中N原子都用 sp3 杂化轨道形成键。
本族元素形成正价的趋势较强，如NF3、PBr5、AsF5、 SbCl5、BiCl3、SbCl3等，形成共价化合物是本族元 素的特征。
氮气的制备
工业上制N2：分馏液态空气。制取高纯N2需将N2通过 灼热铜网以除去O2，通过P2O5除去H2O之后，储入 钢瓶，黑瓶黄字。而O2是蓝瓶黑字，最危险的是H2 瓶，深绿瓶红字。
N2H5+ + H2O ＝ N2H62+ + OH- K2=9.010-16 (H2联9氨8K分子)
氨的衍生物 － 肼-0.Βιβλιοθήκη 3氮循环大气中的N2
尿素及动
NO3-
NO3-
植物遗体
NH3 土壤中的微生物
氮素化肥
固氮
❖ 闪电时空气中N2与O2 反应生成NO，进而 转化为HNO3随雨水 降到地面为土壤氮的 主要来源，雷电合成 4～5亿吨/年（民间有 “雷雨发庄稼”之说）
❖ 生物固氮——根瘤菌
人工固氮
❖固氮酶中含有铁钼簇配合物，能 与N2配位，削弱氮氮三键，从而 易于生成化合物，实现固氮－－ 提示固氮的探索方向
三者为重要的合金元素，As、Sb为半金属，Bi为金属
氮族元素的特性
只有电负性较大的N、P能形成极少数-Ⅲ价的离子型 化合物，Li3N、Mg3N2、Na3P、Ca3P2等.
[question] 既然有离子型化合物，但为什么在水溶液 中不存在N3－和P3－离子呢？
答：N3－和 P3－离子半径大，易变形，遇水就发生水 解而转变成NH3和PH3 Mg3N2 + 6H2O ＝ 3Mg(OH)2 + 3NH3 Na3P + 3H2O ＝ 3NaOH + 3PH3
用Na2CO3溶液除HBr、Br2，用P4O10除水后得到较纯 的N2
分解叠氮化钠： 2NaN3(s) ＝ 2Na(l) + 3N2
此法可以得到光谱纯的氮气。
氮气的性质
常温表现惰性 N≡N 键能：941.7kJ/mol 断开第一个键需要523.3kJ/mol 断开第二个键需要263.6kJ/mol 总的三键键能非常大，而且破 坏第一个键所需能量相当高， 因此常作为保护气。
❖ 1965年合成最早的N2配合物 [Ru(NH3)5N2]X2 (X=Cl－ Br－ I－ BF4－)
❖ 现已合成了很多分子氮的配合物， N2与CO互为等电子体，所以类 似羰基一样能形成配合物
❖ Ru(II)分子氮配合物水溶液在光 照下可生成NH3，但现在产量低
铵盐热分解
❖酸越弱分解温度越低 ❖产物：
氮族
NITROGEN
存在形式
N 氮：大气中氮气，动植物体内含氮物质，智利硝石 NaNO3。0.03% 第18位，是生命的基础，为蛋白质和 其他许多有机物的重要组分（C H O N）
P 磷：动植物体内的含磷物质，磷酸钙Ca3(PO4)2·H2O， 其它磷酸盐矿物。 0.11% 第12位
As砷、Sb锑、Bi铋：以硫化物的形式存在，雄黄As4S4, 雌黄As2S3, 辉锑矿Sb2S3, 辉铋矿Bi2S3
两对孤电子对由于存在排斥作用，故处于反位，并 使N—N键的稳定性降低，因此N2H4比NH3不稳定， 加热时便发生爆炸性分解。
N2H4(l) + O2(g) ＝ N2(g)+2H2O(l) H = -624kJ/mol 肼和其某些衍生物燃烧时放热很多,可做为火箭燃料。
弱碱性：
H
H
N2H4 + H2O ＝ N2H5+ + OH- K1=1.010-6 (H298NK)N
3000℃时仅仅有0.1%的氮气解 离。
氮气的性质
高温时与金属直接化合（Li Mg Ca Sr Ba Al Ga Ti） 3Ca + N2 ＝ Ca3N2
（ Ca 410℃； Sr 380℃；Ba 260 ℃) 与Li反应250℃很快反应： Li + N2 ＝ 2Li3N 与非金属的反应
N2 + 3H2 ＝ 2NH3 催化剂，一定T.P下反应。 高温或放电条件下能与O2直接化合生成NO－－－固氮
实验室中制N2：加热亚硝酸铵溶液 NH4NO2(aq) ＝ 2H2O + N2
也有时先生成NH4NO2再分解制N2 NH4Cl + NaNO2 ＝ NaCl + H2O + N2
其它氧化性酸的铵盐也可分解制N2 (NH4)2Cr2O7(s) ＝ Cr2O3+ 4H2O + N2
氮气的制备
氨通过溴水也是制备N2的常用方法 2NH3 + 3Br2 ＝ 6HBr + N2
非氧化性酸 氧化性酸
铵的鉴定
气室法 Nessler试剂法
氨的化学反应
还原性 常温下在水溶液中被Cl2、H2O2、KMnO4氧化： 3Cl2 + 2NH3 ＝ N2 + 6HCl 若Cl2过量则得NCl3： 3Cl2 + NH3 ＝ NCl3 + 3HCl
取代反应 分子中的氢被其它原子或基团所取代: HgCl2 + 2NH3 ＝ HgNH2Cl↓(白色) + NH4Cl COCl2 + 4NH3 ＝ CO(NH2)2 + 2NH4Cl