氮族元素PPT课件
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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)
3CuO + 2NH3 △ 3Cu +3H2O + N2(g)
2020/1/6
12
铵盐
与强碱反应 NH4+ + OH- △ NH3(g) + H2O （鉴定铵盐）
固态铵盐加热易分解
挥发性酸组成的铵盐，产物为氨和相应的酸， NH4Cl，NH4HCO3 难挥发性的酸组成的铵盐，只有氨逸出， (NH4)2SO4 氧化性酸组成的铵盐，分解的氨会进一步被氧化成N2，NH4NO2 ，
工业上： 高温高压催化剂使N2与 H2直接合成
2020/1/6 9
NH3性质
具有特殊刺激气味的无色气体，分子间存在氢键；熔、 沸点高于同族元素的氢化物PH3
极性分子水中溶解度大【形成NH4+和OH-（Kb=1.75×10-5）】 液氨与水类似，良好的溶剂，有微弱的解离作用
NH3 (l) NH4+ + NH2- (K1=1.9×10-30) 可溶解碱金属，生成氨合物和金属离子
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
(NH4)2Cr2O7 另：硝酸铵热分解产物与温度有关，分别为N2O（~483K）和N2（>573K）
铵盐的应用
硝酸铵分解反应产生大量的气体和热量，可用于制造炸药；硝酸 铵、硫酸铵和碳酸氢铵都是化学肥料；氯化铵用于染料、焊接及干 电池的制造等。
氮族元素氧化物酸性随原子序数的递增而递减
+3价：N2O3、P2O3酸性，As2O3两性偏酸，Sb2O3两性，Bi2O3碱性
2020/1/6
4
氮族元素的分布
除磷在地壳中含量较多外，其它各元素含量均较少 N主要以单质存在于大气中（体积78%）
无机化合物较少，只有硝酸钠大量分布于智利沿海；N和P是构成动 植物组织的基本和必要元素，P在脑细胞中含量丰富（思维元素）
Na + xNH3 → Na+ + e(NH3)x溶液蒸干又可得到原来的碱金属
液氨气化热较大，可作致冷剂（实验室）
2020/1/6
10
NH3参与的化学反应
1）加合反应
孤对电子倾向于与分子或离子形成配位键，形成络合物， [Ag(NH3)2]+、 [Cr(NH3)6]3+、 [Pt(NH3)4]2+等
P容易氧化，自然界不存在单质
主要以磷酸盐形式分布在地壳中，地壳中含量为0.118%。Ca3(PO4)2、 氟磷灰石Ca3(PO4)2 ·CaF2
As、Sb、Bi主要以硫化物矿存在
雄黄AsS4，辉锑矿Sb2S3，辉铋矿Bi2S3等
2020/1/6
5
二、氮及其化合物
1、单质氮
（1） N2 无色、无臭、无味气体，微溶于水
这种递变规律在第VIIA、VIA族中也同样存在，由于 ns2 电子对 (惰性电子对效应)随着n值增大而逐渐稳定 氮族元素形成化合物时主要以共价键结合
只有活泼金属的氮化物和磷化物为离子型，如：Mg3N2、Ca3P2
氮族元素形成-3氧化值的趋势从N到Bi减弱
Bi不能形成稳定的-3氧化值化合物，NH3稳定， BiH3室温下自动分解
空气中不能燃烧，但在纯氧中可燃烧，火焰呈黄色
4NH3 + 3O2 △ 2N2 + 6H2O 催化剂（Pt网）作用下，氧化为NO
4NH3 + 5O2 Pt, 1073K 4NO + 6H2O （工业合成硝酸的基础） 氯和溴在气态或溶液中将NH3氧化成N2，并进一步反应
2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl NH3 (g) + HCl(g) NH4Cl(s)（工业上检查Cl2管道是否漏气） 高温下，能被某些金属氧化物氧化
氮族元素
2020/1/6
1
一、氮族元素概述 二、氮及其化合物 三、磷及其化合物 四、砷、锑、铋及其化合物
2020/1/6
2
一、 氮族元素概述
ⅤA
N P As Sb Bi ns2np3
氮半径小，易形成双键、叁键
N P As Sb Bi
氧化值 +5 +5 +5 +5 (+5)
| +3 +3 +3 +3
2020/1/6
6
（5）高温、高压并有催化剂条件下，与H2反应生成NH3
Fe,Ru
2N2 + 3H2 ==== NH3
（工业合成氨） Haber F. 获1916年诺贝尔奖
（6）放电条件下，可直接与氧化合
N2 + O2 → 2NO （7）白热温度下，能与B和Al反应
2020/1/6
7
N2制备
工业：空气液化和分馏，含1%氧气和稀有气体等杂质
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)
3CuO + 2NH3 △ 3Cu +3H2O + N2(g)
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铵盐
与强碱反应 NH4+ + OH- △ NH3(g) + H2O （鉴定铵盐）
固态铵盐加热易分解
挥发性酸组成的铵盐，产物为氨和相应的酸， NH4Cl，NH4HCO3 难挥发性的酸组成的铵盐，只有氨逸出， (NH4)2SO4 氧化性酸组成的铵盐，分解的氨会进一步被氧化成N2，NH4NO2 ，
工业上： 高温高压催化剂使N2与 H2直接合成
2020/1/6 9
NH3性质
具有特殊刺激气味的无色气体，分子间存在氢键；熔、 沸点高于同族元素的氢化物PH3
极性分子水中溶解度大【形成NH4+和OH-（Kb=1.75×10-5）】 液氨与水类似，良好的溶剂，有微弱的解离作用
NH3 (l) NH4+ + NH2- (K1=1.9×10-30) 可溶解碱金属，生成氨合物和金属离子
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
(NH4)2Cr2O7 另：硝酸铵热分解产物与温度有关，分别为N2O（~483K）和N2（>573K）
铵盐的应用
硝酸铵分解反应产生大量的气体和热量，可用于制造炸药；硝酸 铵、硫酸铵和碳酸氢铵都是化学肥料；氯化铵用于染料、焊接及干 电池的制造等。
氮族元素氧化物酸性随原子序数的递增而递减
+3价：N2O3、P2O3酸性，As2O3两性偏酸，Sb2O3两性，Bi2O3碱性
2020/1/6
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氮族元素的分布
除磷在地壳中含量较多外，其它各元素含量均较少 N主要以单质存在于大气中（体积78%）
无机化合物较少，只有硝酸钠大量分布于智利沿海；N和P是构成动 植物组织的基本和必要元素，P在脑细胞中含量丰富（思维元素）
Na + xNH3 → Na+ + e(NH3)x溶液蒸干又可得到原来的碱金属
液氨气化热较大，可作致冷剂（实验室）
2020/1/6
10
NH3参与的化学反应
1）加合反应
孤对电子倾向于与分子或离子形成配位键，形成络合物， [Ag(NH3)2]+、 [Cr(NH3)6]3+、 [Pt(NH3)4]2+等
P容易氧化，自然界不存在单质
主要以磷酸盐形式分布在地壳中，地壳中含量为0.118%。Ca3(PO4)2、 氟磷灰石Ca3(PO4)2 ·CaF2
As、Sb、Bi主要以硫化物矿存在
雄黄AsS4，辉锑矿Sb2S3，辉铋矿Bi2S3等
2020/1/6
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二、氮及其化合物
1、单质氮
（1） N2 无色、无臭、无味气体，微溶于水
这种递变规律在第VIIA、VIA族中也同样存在，由于 ns2 电子对 (惰性电子对效应)随着n值增大而逐渐稳定 氮族元素形成化合物时主要以共价键结合
只有活泼金属的氮化物和磷化物为离子型，如：Mg3N2、Ca3P2
氮族元素形成-3氧化值的趋势从N到Bi减弱
Bi不能形成稳定的-3氧化值化合物，NH3稳定， BiH3室温下自动分解
空气中不能燃烧，但在纯氧中可燃烧，火焰呈黄色
4NH3 + 3O2 △ 2N2 + 6H2O 催化剂（Pt网）作用下，氧化为NO
4NH3 + 5O2 Pt, 1073K 4NO + 6H2O （工业合成硝酸的基础） 氯和溴在气态或溶液中将NH3氧化成N2，并进一步反应
2NH3 + 3Cl2 N2 + 6HCl NH3 (g) + HCl(g) NH4Cl(s)（工业上检查Cl2管道是否漏气） 高温下，能被某些金属氧化物氧化
氮族元素
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一、氮族元素概述 二、氮及其化合物 三、磷及其化合物 四、砷、锑、铋及其化合物
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一、 氮族元素概述
ⅤA
N P As Sb Bi ns2np3
氮半径小，易形成双键、叁键
N P As Sb Bi
氧化值 +5 +5 +5 +5 (+5)
| +3 +3 +3 +3
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（5）高温、高压并有催化剂条件下，与H2反应生成NH3
Fe,Ru
2N2 + 3H2 ==== NH3
（工业合成氨） Haber F. 获1916年诺贝尔奖
（6）放电条件下，可直接与氧化合
N2 + O2 → 2NO （7）白热温度下，能与B和Al反应
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N2制备
工业：空气液化和分馏，含1%氧气和稀有气体等杂质