氮族第一部分课件.ppt

1、 第六章第六章氮族元素氮族元素及其性质及其性质氮族元素性质列表氮族元素性质列表氢化物和最高氧化态水合物的酸性的递变规律及原因？氢化物和最高氧化态水合物的酸性的递变规律及原因？1.1.氮族元素的原子位置，结构及性质特点：氮族元素的原子位置，结构及性质特点：氮族元素在周期表中的位置：第氮族元素在周期表中的位置：第2 2至第至第6 6周周期，期，AA族。族。氮族元素的原子结构：氮族元素的原子结构：相似性：最外层电子数相同，均为相似性：最外层电子数相同，均为5e5e。递变性：随原子序数的增加，自上而下：递变性：随原子序数的增加，自上而下：核电荷数依次增大，电子层数依次增多，核电荷数依次增大，电子层数依

2、次增多，原子半径依次增大。原子半径依次增大。主要化合价：主要化合价：P P、AsAs为为-3-3，+3+3，+5+5价价；SbSb、BiBi为为+3+3，+5+5价；价；N N表现表现-3-3，+1+5+1+5价（价（多变多变）；）；非金属元素都有气态氢化物，其分子式为非金属元素都有气态氢化物，其分子式为 RHRH3 3，其中氮族元素，其中氮族元素R R为为-3-3价。价。最高价氧化物的分子式为最高价氧化物的分子式为R R2 2O O5 5，元素，元素R R的化的化合价为合价为+5+5 最高价氧化物对应水合物的分子式为最高价氧化物对应水合物的分子式为HROHRO3 3，或或H H3 3RORO

3、4 4。2.性质的递变规律（从上到下）性质的递变规律（从上到下）金属性和非金属性：随着电子层数的增加，原子半金属性和非金属性：随着电子层数的增加，原子半径逐渐增大，因而自上而下，元素得电子能力逐渐径逐渐增大，因而自上而下，元素得电子能力逐渐减弱，而失电子能力逐渐增强减弱，而失电子能力逐渐增强金属性增加金属性增加。单质与氢气化合的能力单质与氢气化合的能力逐渐减弱逐渐减弱，如热稳定性：，如热稳定性：NHNH3 3PHPH3 3AsHAsH3 3 单质与氧化合能力单质与氧化合能力逐渐增强，逐渐增强，如：如：最高价含氧酸的酸性最高价含氧酸的酸性逐渐减弱逐渐减弱:HNO3H3PO4H3AsO422424

4、1025eNONOPOP O 3.3.与同周期氧族，卤族元素性质相比较：与同周期氧族，卤族元素性质相比较：表一：表一：N N、O O、F F 三元素性质比较三元素性质比较。稳定性增加稳定性增加表二：表二：P P、S S、ClCl三元素性质比较。三元素性质比较。小结：小结：非金属性较氧族、卤族元素弱；非金属性较氧族、卤族元素弱；与与H H2 2化合的条件较氧族、卤族单质困难。化合的条件较氧族、卤族单质困难。氢化物的稳定性较氧族、卤族元素形成的氢化物的稳定性较氧族、卤族元素形成的氢化物差。氢化物差。最高价含氧酸的酸性较氧族，卤族元素的最高价含氧酸的酸性较氧族，卤族元素的形成的酸的酸性弱。形成的酸的

5、酸性弱。原因？原因？1.以氮为原料的重要无机产品以氮为原料的重要无机产品氮及其化合物氮及其化合物322 223242Pt-Rh,1173K322222232223222()24NH(g)+5O(g)4NO(g)+6H O(g)2NO+O2()()()2()22NHCOCO NHH ONHNaOClN HNaClH ONONOH OHNONO gNO gH O gHNO gNaNONaNOO 反应2.N2.N、P P化合物的特点与性质对比：化合物的特点与性质对比：（1）氮多变的氧化态及表现出的氧化还原性质：）氮多变的氧化态及表现出的氧化还原性质：氮的氧化值及常见代表性化合物氮的氧化值及常见代表性

6、化合物：*氧化能力随氧化值的增加而增强；氧化能力随氧化值的增加而增强；氧化值氧化值321012345常见化常见化合物或合物或离子离子NH3NH4-N2H4N2H5+NH2OHNH3OH+N2N2ONON2O3HNO2NO2-NO2(N2O4)N2O5HNO3NO3-氮及其化合物在水溶液中的电极电势氮及其化合物在水溶液中的电极电势讨论讨论 酸性介质中高氧化态均有一定的氧化能力，酸性介质中高氧化态均有一定的氧化能力，NO3-相对稳定性好一些（相对稳定性好一些（？从结构角度讨？从结构角度讨论论）；）；除了除了NH2OH、N2H4有很强的还原性外有很强的还原性外,碱性碱性介质中的稳定性比酸性介质中的好

7、。所以，介质中的稳定性比酸性介质中的好。所以，常用常用NH2OH、N2H4作还原剂，其氧化产物作还原剂，其氧化产物为为N2，很容易去除。，很容易去除。22222222NH OHAgBrAgNHBrH O氮的氧化物和含氧酸氮的氧化物和含氧酸 氮原子和氧原子之间有氮原子和氧原子之间有p-p 键，而其它氮族键，而其它氮族元素出现重键的情况不多（元素出现重键的情况不多（？）；）；较低价的氧化物是中性的，较高价的氧化物是较低价的氧化物是中性的，较高价的氧化物是酸性的；酸性的；分子式分子式氧化数氧化数名称名称 N2O NO N2O3 NO2、N2O4 N2O5 (NO3、N2O6)很不稳定很不稳定I II

8、 III IV V VI 一氧化二氮一氧化二氮 一氧化氮一氧化氮 三氧化二氮三氧化二氮 二氧化氮、四氧化二氮二氧化氮、四氧化二氮 五氧化二氮五氧化二氮 三氧化氮、六氧化二氮三氧化氮、六氧化二氮 NO气体是顺磁性（气体是顺磁性（？）的，但它的液体和固体都是）的，但它的液体和固体都是反磁性的；反磁性的；NO是中性氧化物而非酸酐（是中性氧化物而非酸酐（NO溶于水还要加溶于水还要加HNO3才可以得到才可以得到HNO2）；）；NO2是红棕色有毒气体：是红棕色有毒气体：棕色液体棕色液体 变浅变浅 无色固体无色固体 顺磁性顺磁性 反磁性反磁性2242 N ONO凝聚凝聚冷冻冷冻+-243N ONO+NO氮的

9、氧化物氮的氧化物 N2O5是硝酸的酸酐，可以如下方法制得：是硝酸的酸酐，可以如下方法制得：N2O5不稳定（不稳定（？），容易爆炸！），容易爆炸！由于不稳定，能和还原剂（金属和有机物）由于不稳定，能和还原剂（金属和有机物）发生剧烈反应，生成硝酸盐和氮氧化物：发生剧烈反应，生成硝酸盐和氮氧化物：25322532252252N ONaNaNONON ONaFNaNOFNON OII ON34103425442HNOPOH PON O 1.亚硝酸及亚硝酸盐：亚硝酸及亚硝酸盐：稳定性：稳定性：亚硝酸不稳定，但其水溶液很容易制备：亚硝酸不稳定，但其水溶液很容易制备：2 2242242()2BaBa NOH

10、 SOHNOAgNOHSOClHNOAgCl含氧酸盐含氧酸盐注意制备方法！注意制备方法！氧化还原性质氧化还原性质既可作氧化剂，又可作还原剂，以氧化性为主：既可作氧化剂，又可作还原剂，以氧化性为主：22223222224(1/2)222HNOIHINOH ONOFeHFeNOH OHNOSONOH SO遇强氧化剂则显示还原性：遇强氧化剂则显示还原性：23333NOClONOClCo2NO2Co(NO2)63-（s）K或或NO2的检出。的检出。2.硝酸及硝酸盐硝酸及硝酸盐 浓硝酸的最强烈的化学特征是强氧化性：浓硝酸的最强烈的化学特征是强氧化性：金属与硝酸的反应产物与反应速率，强烈依赖金属与硝酸的反

11、应产物与反应速率，强烈依赖硝酸的浓度：硝酸的浓度：2323244334222HNOCCONOH OHNOSH SONO浓很稀）33 2232233 22322433 224()Zn()2238(68/)3()24410(2/)4()5410(4()43ZnHNONOH OZnHNOmolLZn NOH OZnHNOmolLZn NOHNONON ONH NOOZnHNOZn NOH O反应及其复杂，产物往往不唯一反应及其复杂，产物往往不唯一 硝酸盐的热分解：硝酸盐的热分解：分解产物由金属的活泼性而异。分解产物由金属的活泼性而异。棕色环反应棕色环反应硝酸根的检出：硝酸根的检出：该反应机理复杂，棕

12、色环是由中间产物该反应机理复杂，棕色环是由中间产物FeNO2+引引起的。起的。322322232222()2422NaNONaNOOPb NOPbONOOAgNOAgNOO 2332343Fe2FeNOHNOH O反应机理：反应机理：2332223222322222223223222(1)2(2)(3)(4)(5)2(6)2(7)FeNOHFeNOH OFeNOHFeHNOFeHNOHFeNOH OFeNONOH OHNONOHHNONOHFeNONONONONH OHNOO棕色环是由中间产物棕色环是由中间产物FeNOFeNO2+2+引的。引的。而决定反应速率的是最后一个反应而决定反应速率的是

13、最后一个反应3.氮的氢化物氮的氢化物 氮的氧化态：氮的氧化态：NH3、氨（、氨（3）；）；N2H4、联氨（肼）（、联氨（肼）（2）；）；NH2OH、羟氨（胲）（、羟氨（胲）（1）；）；联氨、羟氨具有强还原性：联氨、羟氨具有强还原性：2422242222222N H+2I4HI+NN H+2O2H O+N2NH OH+2AgBr4Ag+N+2HBr+2H O 还原性在碱性溶液中强于在酸性溶液中（还原性在碱性溶液中强于在酸性溶液中（？）：）：联氨的稳定性比羟胺好，用作燃料，推进火箭联氨的稳定性比羟胺好，用作燃料，推进火箭（？）基本上不显示氧化性基本上不显示氧化性?羟胺的还原产物很不专一，羟胺的还原

14、产物很不专一，难以预料。难以预料。N2H4（l）O2N2H2O 放热放热621.7kJ/mlo+-24252+-2426N H+HXN H+XN H+2HXN H+2X（2）磷的主要氧化值及常见代表化合物的性质）磷的主要氧化值及常见代表化合物的性质氧化值氧化值30135常见常见化合物化合物PH3磷化氢磷化氢P4白磷白磷H3PO2次磷酸次磷酸H3PO3亚磷酸亚磷酸H3PO4P2O5正磷酸正磷酸酸碱性酸碱性弱碱性弱碱性一元酸一元酸K0=5.8910-2二元酸二元酸K0=6.3110-2K0=1.9910-7三元酸三元酸K0=7.0810-3K0=6.3110-8K0=4.1710-13氧化氧化还原

15、性还原性强还原性强还原性强还原性强还原性还原性还原性缺乏氧化性缺乏氧化性特性特性不稳定不稳定难溶于水难溶于水易自然易自然发磷光发磷光不同程度脱水得不同程度脱水得HPO3偏磷酸偏磷酸H4P2O7焦磷酸焦磷酸 P可以形成配位数从可以形成配位数从19的各种配合物的各种配合物（很少），但其中以（很少），但其中以3、4、5较为重要；较为重要；与与N不同，不同，P可以用可以用d轨道成键，所以，轨道成键，所以，可形成可形成PF5、PO43等；等；虽然处于对角线位置，但是虽然处于对角线位置，但是P的卤化物、的卤化物、氢化物要比氢化物要比C的性质活泼得多（的性质活泼得多（？）；）；1.磷的氧化物和含氧酸磷的氧化

16、物和含氧酸a.P的氧化物的氧化物P4O10 、P4O6：P2O5是二聚体，具有极强的脱湿能力，室温下，是二聚体，具有极强的脱湿能力，室温下，可使体系内可使体系内PH2OH3PO4;H2Cr2O7H2CrO4磷酸的制备磷酸的制备34 2243444102344273 n3Ca(PO)+3H SO2H PO+3CaSOPO+H OH POH PO(HPO)P+HNO 正磷酸、焦磷酸、偏磷酸的鉴别正磷酸、焦磷酸、偏磷酸的鉴别3-433434-2734273-333333-4-+427-+3PO+3AgNOAg PO3NOPO+4AgNOAg PO4NOPO+AgNOAg PONOPO(PO)+H+PO+H+（黄）（白）（白）蛋白质水溶液不反应蛋白质水溶液凝聚白色沉淀