第十五章氮族元素
大学无机化学第十四章试题及答案
第十五章氮族元素总体目标：1.掌握氮和磷单质、氢化物、卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途2.了解砷、锑、铋单质及其化合物的性质递变规律各节目标：第一节氮的单质掌握N2的结构；氮与非金属、金属的反应；氮气的实验室制法和工业制法第二节氮的成键特征通过氮的价层电子结构，了解它的成键特征第三节氮的氢氧化物1.掌握NH3的工业制法和实验室制法以及它的结构2.了解NH3的物理性质；掌握它的配位反应、取代反应、氨解反应和氧化反应以及用途；铵盐的水解性和热稳定性。
3.了解联氨、羟胺、叠氨酸的结构和性质第四节氮的氧化物1.掌握氮元素的自由能—氧化图2.掌握氮的氧化物（N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5）的结构和重要性质3.了解HNO2及其盐的制备、结构、性质4.掌握HNO3及其盐的结构和性质；硝酸盐热分解的一般规律；王水的成分和性质5.掌握硝酸盐和亚硝酸盐的鉴别方法第五节磷单质1.掌握磷原子的价电子层结构；磷的成键特征2.掌握磷的工业制法、同素异形体、化学性质及用途第六节磷的化合物1.掌握磷化氢的制备方法和性质2.掌握P4O6、P4O10和H3PO4的结构、制备、性质和用途；磷酸盐的溶解性3.了解次磷酸、亚磷酸、焦磷酸、偏磷酸化学式的书写、命名和主要性质；卤化磷、硫化磷的重要性质第七节砷、锑、铋了解砷、锑、铋单质及其化合物的性质递变规律习题一选择题1. 氮气制备的方法是（）A. 将硝酸氨NH4NO3加热B. 将亚硝酸氨NH4NO2加热C. 将氯气与氨气混合D. B和C2. 下列化合物中与水反应放出HCl的是（）A. CCl4B. NCl3C. POCl3D. Cl2O73. NO2溶解在NaOH溶液中可得到（）A. NaNO2和H2OB. NaNO2、O2和H2OC. NaNO3、N2O5和H2OD. NaNO3、NaNO2和H2O4. 硝酸盐加热分解可以得到单质的是（）A. AgNO3B. Pb（NO3）2C. Zn（NO3）2D. NaNO35. 下列分子中具有顺磁性的是（）A. N2OB. NOC. NO2D. N2O3π离域键的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》) 6. 下列分子中，不存在43NA. HNO3B. HNO2C. N2OD. -37. 分子中含d—p反馈π键的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. HNO3B. HNO2C. H3PO2D. NH38. 下列物质中酸性最强的是（）A. N2H4B. NH2OHC. NH3D. HN39. 下列酸中为一元酸的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. H4P2O7B. H3PO2C. H3PO3D. H3PO410. 下列各物质按酸性排列顺序正确的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. HNO2>H3PO4>H4P2O7B. H4P2O7>H3PO4>HNO2C. H4P2O7>HNO2>H3PO4D. H3PO4>H4P2O7>HNO211. 下列物质中，不溶于氢氧化钠溶液的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. Sb(OH)3B. Sb(OH)5C. H3AsO4D. Bi(OH)312. 加热分解可以得到金属单质的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. Hg(NO3)2B. Cu(NO3)2C. KNO3D. Mg(NO3)213. NH4NO3受热分解产物为（）A. NH3+HNO2B. N2+H2OC. NO+H2OD. N2O+H2O14. 下列物质中受热可得到NO2的是（）A. NaNO3B. LiNO3C. KNO3D. NH4NO315. 下列氢化物中，热稳定性最差的是（）A. NH3B. PH3C. AsH3D. SbH316. 遇水后能放出气体并有沉淀生成的是（）(吉林大学《无机化学例题与习题》)A. Bi(NO3)2B. Mg3N2C. (NH4)2SO4D. NCl317. 下列物质均有较强的氧化性，其中强氧化性与惰性电子对有关的是（）A. K2Cr2O7B. NaBiO3C. (NH4)2S2O8D. H5IO618. 下列化合物中，最易发生爆炸反应的是（）A. Pb(NO3)2B. Pb(N3)2C. PbCO3D. K2CrO419. 欲制备NO气体，最好的实验方法是（）A. 向酸化的NaNO2溶液中滴加KI溶液B. 向酸化的KI溶液中滴加NaNO2溶液C. Zn粒与2mol?dm-3HNO3反应D. 向双氧水中滴加NaNO2溶液20. N2和C2H2分子中都含有 键，但的化学性质不活泼。
氮氮族元素中小学PPT教学课件
③强氧化性：NO2具有强氧化性，如NO2＋ SO2=SO3＋NO，亦能使湿润的KI淀粉试纸变蓝 (不能用此法鉴别Br2和NO2)。
N2O4的强氧化作用：我国研制的火箭中，使 用偏二甲肼(C2H8N2)作燃料，四氧化二氮作氧 化剂，燃烧放出巨大能量，将火箭送入太空。
(3)制法：
① 实 验 室 ： Cu 和 HNO3( 浓 ) 制 NO2( 只 能 用 向 上排空气法收集)
(4)X、Y、Z可以形成一种盐，此盐中X、 Y、Z元素的原子的个数比为4∶2∶3，该盐的 化学式(分子式)是______________。
由“X原子的电子层数与它的核外 电子总数相同”可知X是H，由“Z原子的最外 层电子数是次外层电子数的三倍”可知Z是O， 再结合题意可推知Y是N。
(1)氢；氮；氧
(1)X 是 __________ 、 Y 是 __________ 、 Z 是 __________。
(2)由Y和Z组成，且Y和Z质量比为7∶20的 化合物的化学式(分子式)是____________。
(3) 由 X 、 Y 、 Z 中 的 两 种 元 素 组 成 ， 且 与 X2Z 分 子 具 有 相 同 电 子 数 的 两 种 离 子 是 ____________和____________。
近代自然科学的集大成者 1.惯性定律 2.加速度的比例定律 3.作用反作用定律
1687年牛顿出版力学经典著作《自然哲学的数学原理》
《自然哲学的数学原理》研究成果：把天体万物的运动，都用运动三定律（誉为是经典物理学 的基础）和万有引力定律予以说明，建立了经典力学的基本体系。影响：为近代自然科学的发展奠
Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
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
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。
氮族元素知识点复习完整教案
氮族元素知识点复习完整教案第一章：氮族元素概述1.1 氮族元素的位置和特点氮族元素在元素周期表中的位置氮族元素的共同电子排布特点1.2 氮族元素的物理性质氮族元素的熔点、沸点、密度等基本物理性质氮族元素的颜色、状态等外观特征1.3 氮族元素的应用领域氮族元素在化工、材料科学等领域的应用氮族元素在生产生活中的重要性第二章：氮元素2.1 氮元素的原子结构和电子排布氮元素的原子序数和电子层数氮元素的电子排布和最外层电子数2.2 氮元素的化学性质氮元素的氧化还原性氮元素的化学键类型和化合价2.3 氮元素的重要化合物氨气（NH3）的制备、性质和应用硝酸（HNO3）的制备、性质和应用第三章：磷元素3.1 磷元素的原子结构和电子排布磷元素的原子序数和电子层数磷元素的电子排布和最外层电子数3.2 磷元素的化学性质磷元素的氧化还原性磷元素的化学键类型和化合价3.3 磷元素的重要化合物磷酸（H3PO4）的制备、性质和应用磷肥和农药的制备、性质和应用第四章：砷元素4.1 砷元素的原子结构和电子排布砷元素的原子序数和电子层数砷元素的电子排布和最外层电子数4.2 砷元素的化学性质砷元素的氧化还原性砷元素的化学键类型和化合价4.3 砷元素的重要化合物砷化物和砷酸的制备、性质和应用砷在半导体材料中的应用第五章：锑元素5.1 锑元素的原子结构和电子排布锑元素的原子序数和电子层数锑元素的电子排布和最外层电子数5.2 锑元素的化学性质锑元素的氧化还原性锑元素的化学键类型和化合价5.3 锑元素的重要化合物锑酸（Sb(OH)3）的制备、性质和应用锑在合金材料中的应用第六章：钋元素6.1 钋元素的原子结构和电子排布钋元素的原子序数和电子层数钋元素的电子排布和最外层电子数6.2 钋元素的化学性质钋元素的氧化还原性钋元素的化学键类型和化合价6.3 钋元素的重要化合物钋的氧化物和酸的制备、性质和应用钋在放射性材料中的应用第七章：氮族元素的生物地球化学循环7.1 氮族元素的生物地球化学循环概述氮族元素在自然界中的循环过程氮族元素在生物体中的作用和代谢过程7.2 氮族元素的环境污染和治理氮族元素污染的来源和影响氮族元素污染的治理技术和方法7.3 氮族元素的环境监测和评估氮族元素的环境监测方法和技术氮族元素的环境风险评估和管理第八章：氮族元素的材料科学应用8.1 氮族元素在金属材料中的应用氮族元素在合金制备中的作用和效果氮族元素在新型金属材料研发中的应用8.2 氮族元素在半导体材料中的应用氮族元素在半导体器件中的作用和性能氮族元素在新型半导体材料研发中的应用8.3 氮族元素在其他材料中的应用氮族元素在复合材料、纳米材料等领域的应用氮族元素在新能源材料、环保材料等领域的应用第九章：氮族元素的实验操作和技术9.1 氮族元素的制备和纯化氮族元素的常见制备方法和反应条件氮族元素的纯化和分离技术9.2 氮族元素的表征技术氮族元素的物理和化学性质表征方法氮族元素的结构和形态分析技术9.3 氮族元素的实验安全注意事项氮族元素实验中的安全风险和防护措施实验室中的应急处理和废弃物处理方法第十章：氮族元素的综合研究和应用前景10.1 氮族元素的前沿研究领域氮族元素的新合成方法和新应用领域氮族元素的环境友好型材料和技术10.2 氮族元素的国际研究动态国际上氮族元素研究的最新进展和趋势国际合作和交流项目的申请和实施10.3 氮族元素的产业化应用前景氮族元素在传统产业和新兴产业中的应用前景氮族元素的市场需求和产业化发展趋势第十一章：氮族元素的反应机制和动力学11.1 氮族元素的化学反应类型氮族元素参与的合成反应、分解反应、置换反应等氮族元素化合物的反应活性与反应条件的关系11.2 氮族元素反应的机理研究氮族元素化合物的电子转移和氧化还原反应机理氮族元素参与的多步骤反应过程和路径11.3 氮族元素反应动力学氮族元素化合物的反应速率和平衡常数的研究温度、压力、催化剂等因素对氮族元素反应动力学的影响第十二章：氮族元素的环境化学12.1 氮族元素在大气环境中的化学行为氮族元素在大气中的排放、转化和归宿氮族元素对大气环境和气候变化的影响12.2 氮族元素在水环境中的化学行为氮族元素在水体中的溶解、迁移和转化氮族元素对水环境和生物体的影响12.3 氮族元素在土壤环境中的化学行为氮族元素在土壤中的吸附、固定和转化氮族元素对土壤质量和生物多样性的影响第十三章：氮族元素的健康影响和毒理学13.1 氮族元素的生物地球化学循环与人体健康氮族元素在食物链中的转移和积累氮族元素对人体健康的影响和暴露途径13.2 氮族元素的主要毒性机制氮族元素对呼吸系统、消化系统等的影响氮族元素的遗传毒性、致癌性和生殖毒性等13.3 氮族元素的安全限值和健康风险评估氮族元素的安全摄入量和暴露限制氮族元素的健康风险评估和预防措施第十四章：氮族元素的教育和普及14.1 氮族元素的教学资源和教学方法氮族元素的教学大纲、教材和课件氮族元素的教学实验和案例分析14.2 氮族元素的科普宣传和教育氮族元素的科普书籍、文章和视频氮族元素的公众教育和宣传活动14.3 氮族元素的教育国际合作和交流国际上氮族元素教育和研究的合作项目跨国氮族元素教育和研究机构的交流与协作第十五章：氮族元素的的未来挑战和机遇15.1 氮族元素面临的全球性挑战氮族元素的环境污染和生态破坏氮族元素资源的需求和可持续利用15.2 氮族元素科技创新和绿色发展氮族元素的新合成方法和新应用技术氮族元素的绿色合成和环保材料15.3 氮族元素的产业化发展和市场需求氮族元素在新能源、新材料等领域的产业化应用氮族元素的市场前景和产业政策重点和难点解析本文档涵盖了氮族元素的知识点复习，从氮族元素的概述、氮元素、磷元素、砷元素、锑元素，到钋元素，再到氮族元素的生物地球化学循环、材料科学应用、实验操作和技术，以及综合研究和应用前景，是氮族元素的环境化学、健康影响和毒理学、教育和普及，以及未来的挑战和机遇。
第十五章氮族元素
共价型
2019年9月11日星期三
氮与非金属元素如C,Si,P等可形成共 价型氮化物，这类化合物中，氮元素 氧化数为-3，如AlN, BN, GaN, Si3N4 等，它们都是大分子物质，熔点高。23
4. 氢叠氮酸 (HN3)
联氨被亚硝酸氧化时便可生成氢叠氮酸 HN3 (或用叠氮酸盐与酸进行复分解反应)： N2H4 + HNO2 ==== 2 H2O + HN3
773K 铁触媒
(NH4)2SO4 (s) + Ca(OH)2 (s) == CaSO4 (s) + 2 NH3↑+ 2H2O
化学性质 还原性反应
配位反应
2019年9月11日星期三
3Cl2+2NH3==N2+6HCl
3Cl2(过量)+NH3==NCl3+3HCl
NH弱3分碱子性中反的应孤电子对取倾代向反于应和别
由于放热很大，因此它及其烃 基衍生物可作为火箭的燃料。
（1）燃烧反应：N2H4(l)＋O2(g)＝N2(g)＋2H2O(l) △H＝-624kJ·mol-1
（2）弱碱性 联氨有两对孤电子对，因此表现出
二元弱碱性，碱性比氨弱：
N2H4＋H2O==N2H5+＋OH- K1＝1.0×10-6(298K)
201N9年29H月151日+＋星期三H2O==N2H62+＋OH-
K2＝9.0×10-16(298K) 20
（3）还原性 在碱性溶液中，联氨具有较强的还 原性，被氧化的产物一般为N2 ，如： N2H4＋4OH-==N2＋4H2O＋4e ф ＝-1.15 V 4CuO＋N2H4＝2Cu2O＋N2↑＋2H2O
201N9年H9月121O日星H期三＋2Fe(OH)2＋H2O＝2Fe(OH)3＋NH3 22
第15章-氮族元素ppt课件
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
氮族元素.ppt
高温高压
N2+3H2 催化剂
点燃
N2+3Mg
2NH3 （氧化性） 人工固氮
Mg3N2（氧化性）
N2+O2 放电 2NO （还原性）—自然固氮
游离态氮 (3)氮的固定：N2 根瘤菌
化合态氮
(4)制法： 分离空气 （氮气在空气中占78%） (5)用途：
3NO2 + H2O === 2HNO3 + NO
氮的氧化物---NO与NO2的性质比较
物性 毒性
NO
无色，刺激性气味
有毒（机理同CO）
NO2
红棕色，刺激性气味
有毒
与水 与O2 2NO + O2 = 2NO2
与O2、H2O 4NO + 3O2 + 2H2O = 4HNO3
3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO 4NO2 + O2 + 2H2O = 4HNO3
）
磷的化合物
1、五氧化二磷（P2O5） 物性：白色固体 ，有强烈的吸水性 、脱水性。作干燥剂
化性：P2O5 + H2O（冷水） ＝ 2HPO3 （剧毒）
P2O5 + 3H2O（热水）= 2H3PO4（无毒） 2、磷酸（H3PO4） 物性：无色透明晶体，有吸湿性，与水以任意比互溶。
化性：①是一种三元中强酸 ( 电离不完全 )
小结
NO
N2
NaNO2
NO2
N2O4
HNO3
SO3 NO I2 NO KOH
练习:不能将NO2和Br2蒸气区分开来的是( C )
第十五章 氮族元素
此配合物中N2以末端配位，和N2相比，此配合物 中N≡N变化是很小的，然而N2分子配位于还原性 更强的中心金属时N-N键被显著拉长。这是金属电 子密度反馈至N2的反键π轨道引起的。虽然至今尚 未发现还原N2的新催化剂，但希望很大。如：
cis-[W(N2)2(P(CH3)2(C6H5))4] == N2 + NH4+ + W(Ⅵ)
2)、实验室制备：铵盐和强碱反应 NH4Cl or
(NH4)2SO4 (s) + CaO === CaSO4 + 2NH3 + H2O
Mg3N2 + 6H2O === 3Mg(OH)2 + 2NH3
3)、分子结构及特点： 结构见书P 强极性，形成氢键。最低氧化数-3，有一对 孤对电子，决定了其物理化学性质。 4)、物理性质 N族中，NH3有最高凝固点、熔解热、蒸发热 、溶解度。在水中溶解度： 273K 1dm3溶解1200dm3NH3，293K时，1dm3水 溶解700dm3NH3。
四、N2的活化 N2不活泼，多种原因： 1)、N≡N键强度大，断裂需要高活化能； 2)、N2分子中，HOMO和LUMO之间的间隙大，使分 子不容易发生简单的电子转移氧化还原过程； 3)、N2的极化率低，难以形成亲电和亲核取代反应中 常常涉及的那种高极性过渡态。
室温只有少数几种强还原剂可以将电子转移到 N2分子上，使N≡N键断裂，如H3N。一般还原剂则 将N≡N键断裂，要强反应条件，如Mg3N2。
人们合成NH3，高温、高压、Fe催化剂，设备 昂贵，因此需要寻求更经济的替代方法。一些植物 的根瘤菌在室温常压下能将N2转化为NH4+，(固氮酶 )研究是当今重大研究课题之一。
至今人们不了解固氮机理的详情，但已知固氮 酶涉及Fe-S和Fe-Mo-S蛋白。生物化学家和生物无 机化学家已取得了一些突破，如获得了辅酶 MoFe7S8的晶体结构。电子转移体系中常常涉及这 种簇，而且在连续的电子转移中簇骨架不变。
高一化学教案-第15课氮族元素 最新
第15课 氮族元素（建议2课时）[课程目标]1．认识氮族元素以及在周期表中的位置和原子结构特点2．掌握N 2的性质、了解氮的主要用途3．掌握NO 、NO 2的重要性质及其与环境的关系4．了解氨的物理性质，掌握氨的化学性质及氨的实验室制法5．了解铵盐的性质，掌握铵根离子的检验方法6．掌握硝酸的化学性质，了解硝酸的用途[要点精讲]一、氮族元素氮族元素包括N （氮）、P （磷）、As （砷）、Sb （锑）、Bi （铋）5种元素。
在元素周期表中位于ⅤA 族，最高正化合价为+5价，最高价氧化物的通式为R 2O 5 ，其对应水化物通式为HRO 3或H 3RO 4 。
最低负化合价为–3价，其氢化物通式为RH 3 。
氮族元素原子结构的异同点：相同点——最外层都是5个电子；不同点——电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大。
氮族元素化学性质上主要递变规律：从上到下，元素的非金属性逐渐减弱，金属性逐渐增强。
最高价氧化物的水化物的酸性逐渐减弱；气态氢化物（RH 3）的热稳定性逐渐减弱，还原性逐渐增强；二、氮气与氮的固定1、氮气的物理性质：无色、无味气体，难溶于水，难液化，空气中含78%（体积分数）的氮气。
沸点为–195.8℃，熔点为–209.9℃2、分子结构：N ；N ≡N ；氮氮叁键键能很高。
3、化学性质：常温稳定，高温活泼。
（1）还原性：N 2 + O 2 ==== 2NO（2）氧化性：N 2 + 3H 2 2NH 34、用途：合成氨、制硝酸、作保护气等。
5、氮的固定：使空气中游离态的氮转化为含氮化合物的方法叫做氮的固定。
氮的固定主要有自然固氮和人工固氮。
自然固氮的途径主要有两种：一种是通过闪电等产生含氮化合物的高能固氮（约占自然固氮的10%）；另一种是生物固氮，即自然界中的一些微生物种群（如豆科植物的根瘤菌）将空气中的氮气通过生物化学过程转化为含氮化合物（约占自然固氮的90%）。
合成氨属于人工固氮，即工业固氮。
此外还发现某些金属有机化合物可以起到根瘤菌的作用，以此做催化剂实现了常温、常压固氮，即仿生固氮。
氮族元素
N2H4 ＋ H2O = N2H5+＋OH- K1 ＝ 1.0×10-6 (298 K) N2H5+ ＋ H2O = N2H62+＋OH- K2 ＝ 9.0×10-16 (298 K)
湖南城市学院材料与化学工程学院
氮族元素
湖南城市学院材料与化学工程学院
氮族元素
弱碱性
:NH3 + H2O = NH4+ + OHNH3 + HCl = NH4Cl
在任何铵盐中加入强碱并加 热，就会释放出NH3，这是 检验是否是铵盐的反应。
NH4+ + OH- = NH3↑ + H2O
石蕊试纸
铵盐的另一种 鉴定方法是
奈斯勒试剂法
Hg
NH4+ + 2[HgI4]2- + 4OH- =[O NH2]I↓
Pb(粉末) + NaNO3 = PbO + NaNO2
亚硝酸盐遇到仲胺可形成亚硝酰，可引起消化系统癌症
湖南城市学院材料与化学工程学院
氮族元素
亚硝酸盐 的性质
亚硝酸盐除 黄色的AgNO2不溶于水外，一般 都易溶于水，亚硝酸盐有毒，是致癌物质。 重要的盐有亚硝酸钠和亚硝酸钾，主要用于 有机合成和染料工业
这就是工业制备硝酸的重要反应。
遇到强氧化剂时 表现还原性
NO2是一种强氧化剂。碳、硫、磷等 在NO2中容易起火燃烧，它和许多有 机物的蒸气混合可形成爆炸性气体。
10NO2 ＋ 2MnO4－ ＋ 2H2O = 2Mn2＋ ＋ 10NO3－ ＋ 4H＋
湖南城市学院材料与化学工程学院
3、亚硝酸盐
第15章 氮族元素
氧化性酸形成的铵盐：
Δ NH4 NO3 N2O 2H2O
N2+O2
30
第15章 氮族元素
15.2 氮的氢化物
15.2.2 联氨（NH2-NH2 或 N2H4，Hydrazine）
结构
联氨又叫 “肼”，可以看成
是氨的一个氢原子
PH3、磷的氧化物及相应含氧酸的性质； 砷锑铋的氢化物、氧化物及其水合物、三卤化物以及硫化 物的性质。
3
第15章 氮族元素 金属
IIIA 5 B 硼 IVA 6 C 碳 14 Si 硅
32 Ge 锗 50 Sn 锡 82 Pb 铅
概 非金属
0 2 He 氦 10 Ne 氖
述
电子层
VA
7 N 氮
N2 3H2 2NH3 (g)
450 ~500℃， 30 MPa ，Fe
• 实验室制备
2NH4Cl Ca (OH)2 CaCl2 2H2O 2NH3 (g)
Mg3N2 + 6H2O → 3Mg(OH)2 + 2NH3↑
20
第15章 氮族元素
15.2 氮的氢化物
4、 化学性质 性质一：易形成配合物 性质二：弱碱性 性质三：取代性 性质四：氨解反应 性质五：还原性
23
第15章 氮族元素
15.2 氮的氢化物
性质一：易形成配合物
Ag 2NH3 [Ag( NH3 )2 ] H NH3 NH
性质二：弱碱性 易溶于水，形成一元弱碱
4
NH3 H2O
4AgBr + N2H4 → 4Ag + N2 + 4HBr 性质二：弱碱性（二元弱碱，比NH3略弱） 性质三：形成配合物 性质四：热力学的不稳定性（其盐能稳定存 在），存在催化剂剂时会分解： N2H4 → N2 + 2H2
宋天佑版无机化学-第15章氮族元素
鉴定：
N H 4 + + O H -△ N H 3 ↑ + H 2 O
〔气室法，红石蕊试纸变蓝〕
NH4CI+2K2[HgI4]+KOH(奈氏试剂法） Hg
=[O Hg NH2]I↓+KCI+7KI+3H2O （红棕色沉淀）
除溶液中铵离子：用热的硝酸和盐酸的混合 物氧化铵离子成N2或NOx(复原性NH4+＞ NH3〕
对效应 同族元素自上而下，低氧化态物质比高 氧化态物质稳定的现象。
22002211//1122//2299 4 第四页，共82页。
元素(二） Li Be B C N O F
电离能(I1)
520
900
801
1086
140 2
131 4
168 1
元素（三） Na Mg AL Si P S CL
电离能(I1)
22002211//1122//22第99十五页，共812页5。
联氨〔肼〕：N2H4 。可看作是NH3分
子中的一个H被-NH2〔氨基〕取代的衍
生物。 H
H
NN
H
H
物理性质：无色可燃性液体，吸湿性强，在空气中 发烟，能与水或酒精无限混合。
22002211//1122//2299第十六页，共1182页66。
宋天佑版无机化学-第15章氮族元素
第一页，共82页。
§15-1 氮族元素的通性
元素符号
N P As Sb Bi
价电层结构 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3
主氧化数 -3→+5-+33，,++15，-3，+5+3，+3,+5 +3,+5
《高二化学氮族元素》课件
- 工业：合成氨、焊接、气瓶 - 农业：肥料、农药 - 化学：生产氮化物、硝化物，如硝酸铵
磷的应用
- 农业：磷肥、农药 - 工业：太阳能电池、LED、半导体材料 - 医药：治疗肾结石、骨折等疾病
砷的应用和危害
- 工业：染料、涂料、玻璃、农药 - 危害：长期接触砷化物可导致各种癌症和其他疾病
总结
高二化学氮族元素
这是一份关于氮族元素的 PPT 课件。我们将介绍氮族元素的概念、特点、性 质、应用价值以及它们在工业和生物体中的重要性。
概念和特点
氮族元素是第五族元素，包括氮、磷、砷等。这些元素具有电子亲和力小、电负性小、化学活性稳定等 特点，因此具有独特的化学性质。
氮
氮具有很高的稳定性，在自然界中是一种气体。它在生命体中的重要性体现在构成蛋白质、核酸等有机 化合物中。此外，氮气还是一种广泛运用于工业的气体，如合成氨、焊接等。
氮族元素的反应
氮族元素之间是可以相互反应氮和氧可以反应生成 二氧化氮，磷和氧反应会产生五氧化二磷等。
元素 氮 磷 砷
化合物 二氧化氮(N2O) 五氧化二磷(P4O10) 三氧化二砷(As2O3)
应用及危害
氮族元素在生命体中扮演重要的角色，也广泛应用于工业和生活中。例如，氮气广泛用于冶金、化学和 电力行业中；磷化物应用于LED、太阳能电池等产业。然而，它们也可能造成环境污染和生物毒性，需 要注意和严密控制。
工业中的砷化物
砷化物广泛应用于染料、涂料、 玻璃等领域，但长期暴露在砷 化物中会对人类健康造成危害。
磷
磷是一种非金属元素，常见的有磷酸盐矿物。磷具有很高的生物活性，是构成DNA、ATP等分子的重要 元素。此外，磷的化合物广泛用于农业生产、医疗、建筑材料等领域。
《氮族元素》PPT 人教课标版
（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
8．作为最深层次的认同，文化的认同 在维护 民族团 结和和 睦之中 具有最 根本的 作用， 因此就 要建设 好各民 族共同 的精神 家园， 培养中 华民族 的共同 体源中心制作
2003.10
1．城市发展论坛的与会专家普遍认为 ：我国 城镇化 研究主 要集中 在预测 城镇化 速度和 趋势上 ，而对 城镇化 过程中 公共政 策的负 面影响 则明显 被忽视 。
2． 这个高台光滑突兀，陡峭高矗，十分危 险。听 老人们 说，这 个高台 从来就 没行人 能上去 过，上 去的人 从来就 没有能 活着回 来的。
4．有关混合气体（NO2、NO、O2等）与水反应的 计算
（l） NO2 、 NO （或N2）混合气体溶于水，一般 利用：
3NO2+H2O=2HNO3+NO 方程式 用差量法计算。
（2）NO2、O2的混合气体溶于水的计算，先分段 讨论
①若O2过量，只用总方程式 4NO2+O2+2H2O=4HNO3计算
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。
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
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)
《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
【精品】氮族元素概述
氮族元素概述王振山一、氮族元素通性周期系ⅤＡ族包括N、P、As、Sb、Bi五种元素称为氮族元素。
氮在地壳中的丰度为0.0046%,氮主要以单质存在于大气中；磷在地壳中的丰度为0。
118%，磷主要以磷酸盐形式分布在地壳中;砷、锑、铋是亲硫元素，它们在自然界中主要以硫化物矿形式存在。
⑴、结构：①、有获得3个电子成为-3氧化态而达到稀有气体结构的趋势,但要完全夺得3个电子成为—3价离子则困难,只有电负性较大的N和P在个别化合物中能成为-3价离子，如Li3N,Mg3N2，Na3P,Ca3P2等,但只能存在于干态，因N3-，P3—离子半径大,变形性强，遇水会强烈水解生成NH3和PH3.本族元素与电负性较小的元素化合时，可形成-3氧化态的共价化合物。
②、本族元素与电负性较大元素化合时，主要形成氧化数为+3或+5的化合物，这与共价层电子相关,即前者相当于用3个np电子成键，而后者则用2个ns电子和3个np电子成键。
本族元素从上→下，+5氧化态化合物稳定性递减,而+3氧化态的稳定性递增。
２、性质变化规律NPAsSbBi单质物态:气固固固固非金属元素准金属元素金属元素I1──────────────────〉减小X──────────────────>减小EA1─────────────────>递增，负值减小N在本族中半径最小，电负性最大，价电子层数为2，故具有一些与本族其它元素不同的特性。
如形成化合物时，只有2s、2p轨道可用，故最高配位数为4；r小，故易形成重键。
共价半径(单键）/pm：N,70；O，66；F，64；（双键）/pm：N，60；O，55；F，（54);(叁键)/pm：N，55；O，(51）;—与氧族元素及卤素比较⑴、本族元素的金属性更强，同族从上到下非金属性向金属性过渡完整。
⑵、ⅥＡ、ⅦＡ族元素均存在8-族数的负氧化态离子,本族则只有N和P两元素在固态下个别化合物中有—3氧化态离子，As，Sb，Bi不形成负离子。
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3)、分子结构及特点： 结构见书P
强极性，形成氢键。最低氧化数-3，有一对 孤对电子，决定了其物理化学性质。
4)、物理性质 N族中，NH3有最高凝固点、熔解热、蒸发热
、溶解度。在水中溶解度： 273K 1dm3溶解1200dm3NH3，293K时，1dm3水 溶解700dm3NH3。
②、取代反应：其一为NH3上氢被取代，如：
2Na + 2NH3 6=2=3=K 2NaNH2 + H2 NH4Cl + 3Cl2 === 4HCl + NCl3 C6H5NH2 + CH3OH === C6H5N(CH3)2
其二为-NH2取代其它基团或原子。 COCl2 + 4NH3 === CO(NH2)2 + 2NH4Cl HgCl2 + 2NH3 === Hg(NH2)Cl + NH4Cl
第十五章氮族元素
三个化学键的键能941.69kJ.mol-1，N2是双 原子分子中最稳定的。
高温高压催化剂合成NH3。高温放电，制NO 。
N原子可以获得3个电子达到稳定的8电子构 型，并吸收2148kJ.mol-1的能量，因此，生成离子 型氮化物的元素只能是电离势小而且其氮化物具 有高晶格能的金属。如，ⅠA和ⅡA族金属。
高温不利反应，低温速度慢，增压有利反应。工 业上条件：300～700×105Pa，773K，Fe催化剂 。
第十五章氮族元素
2)、实验室制备：铵盐和强碱反应 NH4Cl or
(NH4)2SO4 (s) + CaO === CaSO4 + 2NH3 + H2O Mg3N2 + 6H2O === 3Mg(OH)2 + 2NH3
第十五章氮族元素
液态NH3作溶剂和H2O有很多相似之处，如： 2NH3 === NH4+ + NH2- K = [NH4+][NH2-]=1.9×10-23 2H2O === H3O+ + OH- K = [H3O+][OH-]=10-14
和水的差异有： ①、是更好的电子给予体； ②、放出H+的倾向弱于水。活泼的碱金属、碱土金
第十五章氮族元素
常温
6Li + N2 === 2Li3N
高热
Mg + N2 === Mg3N2
白热
2B + N2 === 2BN
第十五章氮族元素
N2制备：工业上主要是通过分馏液态空气而实 现。液N2 b.p.，-196℃(77K)，是工业和实验室常 用冷冻剂。N2主要是非化学用途，是为金属加工、 石油炼制和食品工业过程提供保护。虽然空气分馏 制N2的成本不高，但大量使用，仍促使人们研究建 立成本更低的制备工业。不少研究人员正在探寻O2 渗透性比N2大的具有实用价值的膜材料。
第十五章氮族元素
③、还原反应： NH3在纯氧中燃烧：4NH3 + 3O2 === N2 + 6H2O
(制HNO3)：NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O
Cl2、Br2、热CuO等都可以将NH3氧化成N2，一些 含氧酸的铵盐受热也发生自身氧化还原，
本族在基态时有半充满的p轨道，和同周期中 前后元素相比各有相对较高的电离势。同时本族元 素除N原子以外，其它原子的最外电子层有空的d轨 道，因此除N原子配位数不超过4以外，其它原子的 最高配位数为6
第十五章氮族元素
根据元素电势图： 1. 氧化数为+5的氮族化合物，在酸性介质中都是
氧化剂，特别是HNO3和Bi2O5，在酸性介质中氧 化性较弱；
第十五章氮族元素
实验室制备少量N2：
煮沸
NH4NO2(aq) === N2 + 2H2O
加热
(NH4)2Cr2O7 === N2 + Cr2O3 + 4H2O
第十五章氮族元素
三、氮的氢化物
氮的氢化物主要有：NH3、N2H4、HN3、NH2OH等。
1. NH3 1)、工业制备：N2 + H2 === 2NH3
2. 氧化数为+3的氮族化合物，除HNO2有明显的氧 化性，亚磷酸及盐有强还原性外，As(Ⅲ)、 Te(Ⅲ)、Bi(Ⅲ)都是弱的还原剂；
3. 除单质P以外，其它单质元素无论酸碱介质都不 发生歧化反应
第十五章氮族元素
4. 氧化数为-3的氮族化合物，除NH3和NH4+是弱 的还原剂外，其它都是很强的还原剂。
属离子配位，如：[Cu(NH3)4]2+、[(NH3)5 RuN2(NH3)5]4+。
二、氮在自然界中的分布和单质氮
N2主要存在于大气中，4×1015吨。智利硝 石NaNO3，N2，b.p.，75K；m.p.，63K。
分子轨道式：KK(σ2s)2(σ2s*)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2
第十五章氮族元素
第十五章氮族元素
氮族元素的通性
原子半径 离子半径 电离能 电负性 元素氧化数
N P As Sb Bi
增大，金属性增强
减小 减小
最高氧化数可达 +5。对Bi原子，出现了充满的4f和5d能级，f、d电 子对原子核的屏蔽作用较小，6s电子又有较大的钻 穿作用，故使6s能级显著降低，从而使6s电子成为 “惰性电子对”而不易参加成键，常显示出+3氧化态 。
属不溶，易置换出H2，而溶于其中成为兰色溶液 ，产生氨合电子，Na = Na+ + eNa+ + xNH3 = Na(NH3)x+ e- + yNH3 = (NH3)Y其性质：缓慢放出H2，导电、强还原性。
第十五章氮族元素
5)、化学性质 ①、加合反应：NH3中的孤对电子倾向于和别的分子
或离子形成配位键，形成各种形式的氨合物；
2. 形成共价键 1)、sp3杂化形成三个共价单键，保留一对孤对电子
，NH3； 2)、sp2杂化形成一个双键和一单键，保留一对孤对
电子，Cl-N=O； 3)、sp杂化形成一个三键，N2忽然CN-； 4)、2s中的一对电子参与形成定域π键，形成+5氧化
态，如HNO3
第十五章氮族元素
3. 形成配位键 N2和许多氮化合物含孤对电子，可以向金
第十五章氮族元素
氮和它的化合物
一、氮的成键特征和价键结构 N原子电负性3.04，仅次于F和O，显示高活性
。N2分子的惰性证明N原子的活性及成键稳定性。 N的三个成单电子和一个孤电子对，致使其具
有以下成键特征：
第十五章氮族元素
1. 形成离子键 和碱金属、碱土金属作用生成N3-的离子型固
体化合物，但不稳定，遇水水解。