《氮族元素》PPT课件.ppt

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1、14-1氮族元素的通性氮族元素的通性14-4砷、锑、铋砷、锑、铋14-3磷和它的化合物磷和它的化合物14-5盐类的热分解盐类的热分解14-2氮和它的化合物氮和它的化合物重点掌握重点掌握重点掌握重点掌握 10/27/2022114-114-1氮族元素的通性氮族元素的通性氮族元素的通性氮族元素的通性 氮氮磷磷砷砷锑锑铋铋元素符号元素符号NPAsSbBi价电子构型价电子构型2s22p33s23p34s24p35s25p36s26p3主要氧化数主要氧化数-3,-2,-1,+1+5-3，+1,+3,+5-3,+3,+5+3,+5+3,+5共价半径共价半径/pm75110122143152M3-离子半径离

2、子半径/pm171212222245M3+离子半径离子半径/pm6992108M5+离子半径离子半径/pm1134476274电负性电负性（Pauling）3.042.192.182.052.02表表14-1 14-1 氮族元素的性质氮族元素的性质 10/27/202222-1氮的成键特征（氮的成键特征（P641）1.离子键：离子键：如如Mg3N2，Li3N等。等。2.共价键：共价键：三个共价单键，如三个共价单键，如NH3、NCl3，N以以spsp3 3杂化；杂化；一个共价单键和一个共价双键，如一个共价单键和一个共价双键，如Cl-N=O，N以以sp2杂化；杂化；形成一个共价叁键，形成一个共价叁

3、键，CN-；N3-中间的中间的N原子原子以以spsp杂化；杂化；氮的氧化物大多形成不定域大氮的氧化物大多形成不定域大键；键；NO2-、NO3-、HNO3有大有大键。键。3.配位键：配位键：Cu(NH3)42+、Os(NH3)5(N2)2+、2-2氮元素的氧化态氮元素的氧化态-吉布斯自由能图吉布斯自由能图（P644）N2和和NH4+是热力学稳定状态；是热力学稳定状态；0+5之间的氧化态易发生歧化。之间的氧化态易发生歧化。14-214-2氮和它的化合物氮和它的化合物氮和它的化合物氮和它的化合物10/27/20223N2KK(2s)2(*2s)2(2py)2(2pz)2(2p)2N2的键能的键能94

4、1.69kJmol-1，是最稳定的双原子分子，是最稳定的双原子分子2-32-3氮在自然界中的分布和单质氮（氮在自然界中的分布和单质氮（氮在自然界中的分布和单质氮（氮在自然界中的分布和单质氮（P644P644）NH4Cl+NaNO2=NaCl+N2+2H2OT1、实验室中怎样制备N2，怎样除去其中的O2、H2O、NH3杂质?（P646647）除除O2，使气体通过炽热的铜丝；，使气体通过炽热的铜丝；除除NH3，使气体通过浓硫酸洗涤；，使气体通过浓硫酸洗涤；除除H2O，使气体通过碱石灰干燥剂。，使气体通过碱石灰干燥剂。T2、写出NH4Cl、(NH4)2SO4、(NH4)3PO4和NH4NO3热分解反

5、应式。（P654）(NH4)2Cr2O7(s)=N2+Cr2O3+4H2O8NH3+3Br2(aq)=N2+6NH4Br实验室法：实验室法：其它反应：其它反应：10/27/20224T3、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。（P655659）顺式联氨（肼）顺式联氨（肼）N以以sp3杂化杂化羟氨羟氨N以以sp3杂化杂化氢叠氮酸氢叠氮酸1是是sp2，2是是sp杂化杂化氨的衍生物：氨的衍生物：NH3N2H4NH2OHHN3N的氧化数：的氧化数：-3-2-1-1/3 K：10-510-610-9质子酸质子酸与氢相

6、连的与氢相连的N原子电子云密度小，酸性强、碱性弱。原子电子云密度小，酸性强、碱性弱。123 NNN HN3-10/27/20225氨的衍生物制备方法：氨的衍生物制备方法：2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O2NH3+ClO-=N2H4+Cl-+H2O在催化剂作用下，在催化剂作用下，H2还原还原NO2得到得到NH2OH(s)T4、分别写出Mg3N2和Li3N的水解反应式。（思考）T5、写出NO的MO式，说明键级，比较NO与N2的稳定性。液氨溶解活泼金属生成蓝色溶液：液氨溶解活泼金属生成蓝色溶液：NaNa+e-Na+xNH3Na(NH3)x+e-+yNH3(NH3)y-（蓝

7、色）（蓝色）NOKK(2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1有有1个个3电子键，键级电子键，键级=2.5，比，比N2活泼。活泼。2-5氮的含氧化物（氮的含氧化物（P659）该溶液能导电，较稳定，有强还原性，蒸干得到原来的碱金该溶液能导电，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属，放置产生氢气。金属液氨溶液的特性是含“氨合电子氨合电子氨合电子氨合电子”。10/27/20226T6、画出N2O、NO2、N2O4、N2O3和N2O5的结构式，指出N原子杂化方式和分子中大键情况。(p660，表14-5)固体为固体为NO2+NO3-

8、2个个N原子原子sp2杂化杂化2个个N原子原子sp2杂化杂化2个个N原子原子sp2杂化杂化N原子原子sp2杂化杂化中心中心N原子原子sp杂化杂化10/27/20227T7.什么棕色环反应，其用途是什么？NO+FeSO4Fe(NO)SO4（棕色）（棕色）检验NO3-T8、饱和NaNO2与稀H2SO4反应时，一开始显淡蓝色然后又消失，为什么？2HNO2（冷）（冷）=N2O3（蓝蓝）+H2ON2O3=NO2+NOT9、分别写出NaNO2与MnO4-、I-、Cl2、Ag+的反应方程式。（p663）T10画出NO2+、NO2和NO2-的结构，说明N的杂化方式。(p663)硫酸亚硝酰合铁（硫酸亚硝酰合铁（

9、）NO2+NO2NO2-直线形V形V形10/27/20228T11画出HNO3和NO3-结构式，说明大键情况。HOONO-氢键-T12写出Zn（或Fe）与HNO3的反应式。Zn+4HNO3（浓浓）=Zn(NO3)2+2NO2+2H2O3Zn+8HNO3（稀稀1:2）=3Zn(NO3)2+2NO+4H2O4Zn+10HNO3（热、稀热、稀）=4Zn(NO3)2+N2O+5H2O4Zn+10HNO3（稀稀1:10）=4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2ON以以sp2杂化杂化（气室法检验（气室法检验NH4+）10/27/20229T13分别写出NaNO3、Pb（NO3）2和AgNO3的热分解反应

10、式，用离子极化理论说明产物不同的原因。（p668-669）T14说明为什么Au、Pt易溶于王水，写出反应方程式（P667-）离子极化能力：离子极化能力：AgPb2Na+Au+HNO3+3HCl=AuCl3+NO+2H2OAuCl3+HCl=HAuCl43Pt+4HNO3+12HCl=3PtCl4+4NO+8H2OPtCl4+2HCl=H2PtCl6有配合物和气体生成，金、铂的还原型增强而会溶解。有配合物和气体生成，金、铂的还原型增强而会溶解。产物的稳定态：产物的稳定态：Ag、PbO、NaNO210/27/2022103-1磷原子的成键特征和价键结构（磷原子的成键特征和价键结构（P670）离子键

11、：离子键：如如Na3P、Zn3P2，但水溶液中不存在，但水溶液中不存在P3-离子；离子；共价键：共价键：+3-3，P采取采取sp3杂化，形成杂化，形成3个共价单键个共价单键;+5，P采取采取sp3d杂化，如杂化，如PCl5;d-p键，如键，如H3PO4中。中。配位键：配位键：P（）有孤电子对，是配位体，如有孤电子对，是配位体，如PH3；P（）有空）有空d轨道，为电子对接受体；轨道，为电子对接受体；配位数为配位数为6（sp3d2杂化）如杂化）如PCl6-。含氧化合物：含氧化合物：P4为基础的氧化物；以为基础的氧化物；以PO43-为基础的酸或盐。为基础的酸或盐。3-2磷的氧化态磷的氧化态-吉布斯自

12、由能图吉布斯自由能图*（p672）T15磷在化合物中的杂化方式主要是哪两种？（P671）磷不稳定，在碱中极易歧化为磷不稳定，在碱中极易歧化为PH3和和H2PO2-。14-314-3磷及其化合物磷及其化合物磷及其化合物磷及其化合物 10/27/2022113-33-3磷在自然界的分布和单质磷磷在自然界的分布和单质磷磷在自然界的分布和单质磷磷在自然界的分布和单质磷磷酸钙矿：磷酸钙矿：Ca3(PO4)2H2O、氟磷灰石、氟磷灰石Ca5F(PO4)3磷是生命元素，存在于细胞、蛋白质、骨骼、牙齿中，磷是生命元素，存在于细胞、蛋白质、骨骼、牙齿中，所有含磷化合物大都通过氧与其它原子连接。所有含磷化合物大都

13、通过氧与其它原子连接。T16写出两种磷矿石的俗名和化学式。（P673）白磷剧毒，白磷入胃足可致人死亡。白磷中毒可用稀的白磷剧毒，白磷入胃足可致人死亡。白磷中毒可用稀的硫酸铜溶液消解：硫酸铜溶液消解：2P+5CuSO4+8H2O=5Cu+2H3PO4+5H2SO411P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4红磷用于制造火柴（面）、磷酸、农药、烟雾弹。红磷用于制造火柴（面）、磷酸、农药、烟雾弹。T17.工业上怎样制备单质磷？（P673）2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C6CaSiO3+P4(白磷白磷)+10COT18写出磷与硫酸铜溶液的反应方程式，此反应有什么

14、用途？p67610/27/202212P4,很活泼，空气中很活泼，空气中自燃，可溶于自燃，可溶于CS2。较稳定，较稳定，400以上燃烧，以上燃烧，不溶于有机溶剂。不溶于有机溶剂。T19磷有几种同素异性体？白磷为什么很活泼？（P674675）片状片状P-PP-P键有张力键有张力（黄磷）（黄磷）416416，急冷，急冷10/27/2022133-4磷化氢磷化氢结构：结构：与与NH3相似，相似，但但PH3的键角小。的键角小。制备：制备：Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3（也有联膦）（也有联膦）P4+3KOH+3H2O=2KH2PO2+PH3性质：性质：膦是无色剧毒气体，大蒜臭味，碱性比

15、氨弱，配位膦是无色剧毒气体，大蒜臭味，碱性比氨弱，配位能力比氨强，是强的还原剂，在空气中自燃。能力比氨强，是强的还原剂，在空气中自燃。PH3+2O2=H3PO4鬼火：鬼火：PH3和和P2H4的自燃现象。的自燃现象。T20.怎样制备PH3和P2H4？说明PH3在水中的形态和水溶液的碱性大小。（P677）PH3在水中为在水中为PH3H20形式，无形式，无PH4+，因，因P与与H+的结合力小的结合力小。PH4I的生成与水解。的生成与水解。PH4+叫鏻。叫鏻。PH3(膦膦)P2H4（联膦）（联膦）作业：作业：1367891010/27/2022143-53-5磷的含氧化物磷的含氧化物磷的含氧化物磷的含

16、氧化物T21磷的氧化物写成P4O6和P4O10的原因是什么？（P679）P4O6H3PO3酸酐酸酐P4O10H3PO4酸酐酸酐P4P4O6P4O10O2不足不足O2充足充足P4O6为白色易挥发性蜡状晶体，易溶于有机溶剂；为白色易挥发性蜡状晶体，易溶于有机溶剂；P4O10为白色粉末状固体，是吸水性最强的干燥剂；为白色粉末状固体，是吸水性最强的干燥剂；红磷久置易生成氧化物而吸水，过滤之，小火烘干。红磷久置易生成氧化物而吸水，过滤之，小火烘干。P4分子分子黄磷弹黄磷弹10/27/202215歧化反应歧化反应T22P4O6分别与冷水和热水反应，各得什么产物？（P679）T23P4O10溶于水很容易生成

17、H3PO4吗？（P680）不容易，需加热和不容易，需加热和HNO3催化：催化：不加不加HNO3，生成，生成(HPO3)x、H2P2O7P2O10可作干燥剂，可使浓酸脱水：可作干燥剂，可使浓酸脱水：33PO4H264)O(6HOP=+冷冷343PHPO4H+=264)O(H6OP+热热43PO=4H2104O6HOP+43342104PO4H6SOSO6HOP+=43523104PO4HO6N12HNOOP+=10/27/202216三元酸三元酸T24画出H3PO4的结构式，说明磷与非羟基氧的成键特征。(P681)两个两个d dp p键键.氢键氢键属于中强酸，无氧化性。属于中强酸，无氧化性。T2

18、5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。（p682688）四元酸四元酸二元酸二元酸一元酸一元酸3.010-25.010-21.010-2焦磷酸焦磷酸亚磷酸亚磷酸次磷酸次磷酸10/27/202217T26怎样鉴别磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐？（思考）加加AgNO3溶液，都有沉淀，但颜色不同：溶液，都有沉淀，但颜色不同：Ag3PO4Ag4P2O7AgPO3黄黄 白色白色 白色白色有有HAc时，时，HPO3使蛋白液凝聚。使蛋白液凝聚。T27多聚偏磷酸盐有哪些用途？（P686687）锅炉内加多聚偏磷酸钠锅炉内加多聚偏磷酸钠(格氏盐格氏盐)，不生水垢：，不生

19、水垢：10/27/202218T28Na3PO4、Na2HPO4和NaH2PO4溶液各与AgNO3反应，各有什么现象？反应后溶液的酸碱性有什么变化？都有都有Ag3PO4沉淀产生，但量不同，黄色深浅不同；沉淀产生，但量不同，黄色深浅不同；酸式盐反应后有酸式盐反应后有H+产生，故溶液的酸性增强。产生，故溶液的酸性增强。T29分别写出NCl3、PCl3和PCl5的结构和水解反应式。（P691）sp3sp3sp3d2NCl3+3H2O=N2+3HClO+3H+3Cl-：NClClCl3HClPOHO3HPCl3323+=+5HClPOHO4HPCl4325+=10/27/202219磷酸盐小结磷酸盐小

20、结10/27/2022204-3砷、锑、铋的单质砷、锑、铋的单质砷蒸气为砷蒸气为As4的正四面体结构。的正四面体结构。砷、锑有灰、黄、黑三种同素异形体，铋没有。砷、锑有灰、黄、黑三种同素异形体，铋没有。砷以砷以As4分子形式存在，黑砷类似黑磷结构。分子形式存在，黑砷类似黑磷结构。锑、铋不同于一般金属，固态能导电、导热性比其液态差。锑、铋不同于一般金属，固态能导电、导热性比其液态差。砷锑铋T30含砷、锑、铋的矿石主要有哪几种？（P696）亲硫性：亲硫性：雌黄、雄黄、辉锑矿、辉铋矿雌黄、雄黄、辉锑矿、辉铋矿14-4 14-4 14-4 14-4 砷、锑、铋砷、锑、铋砷、锑、铋砷、锑、铋 雌雌黄黄雄

21、黄雄黄10/27/202221T31何为“古氏验砷法”和“砷镜反应”？（P699）4-44-4砷、锑、铋的氢化物砷、锑、铋的氢化物砷、锑、铋的氢化物砷、锑、铋的氢化物 熔沸点：熔沸点：低低高高碱碱性：性：强强弱弱稳定性：稳定性：高高低低AsH3 3胂SbH3BiH3性质：性质：自燃（空气）：自燃（空气）：2AsH3+3O2=As2O3+3H2O；分解（缺氧）：分解（缺氧）：2AsH3=2As+3H2马氏试砷法：马氏试砷法：As2O3+6Zn+6H2SO4=2AsH3+6ZnSO4+3H2OAs+H2可检出砷可检出砷信石信石10/27/202222古氏试砷法古氏试砷法:可检出可检出2O3T32实

22、验室中怎样配制SbCl3、BiCl3或Bi(NO3)3溶液？（P704）T33写出在HNO3介质中NaBiO3氧化Mn2的反应式。（p703）2Mn2+2BiO3-14H2MnO4-+5Bi3+7H20T34对于砷、锑、铋，3价态和5价态的硫化物，其酸碱性各有什么不同？（P705）As2S3（黄黄）Sb2S3（黑黑）Bi2S3（黑黑）酸性酸性 两性两性 碱性碱性As2S5（淡黄淡黄）Sb2S5（橙黄橙黄）酸性酸性酸性酸性12Ag(s)12HNOOAsO3H12AgNO2AsH332233+10/27/202223T35何为惰性电子对效应？氧化物小结：(两性偏酸两性偏酸)(两性两性)(碱性碱性)

23、(酸性酸性)(两性偏酸两性偏酸)铋的价层结构为铋的价层结构为6s26p3，形成高氧化态时需要的激，形成高氧化态时需要的激发能大，因此发能大，因此6s2电子对特别稳定，不易参与成键，称电子对特别稳定，不易参与成键，称为为“惰性电子对效应惰性电子对效应”。6s2惰性电子对效应不仅使惰性电子对效应不仅使Bi的低氧化态的低氧化态Bi（）稳）稳定，也使相应定，也使相应A的的Pb（）、A族的族的Tl（）稳定，）稳定，继而可延伸至继而可延伸至Hg，使，使Hg（0）特殊稳定。）特殊稳定。10/27/202224As()Sb()Bi()As()Sb()Bi()氧化物、水合物碱性增强氧化物、水合物碱性增强还原性增

24、强还原性增强氧化物、水合物酸性增强氧化物、水合物酸性增强氧化性增强氧化性增强碱碱 性性 增增 强强酸酸 性性 增增 强强氧化还原性小结：氧化还原性小结：10/27/202225T37T37含氧酸盐的热分解方式有几种？（含氧酸盐的热分解方式有几种？（P707P707715715）T36T36在含水盐中，水的存在形式有几种？（在含水盐中，水的存在形式有几种？（P716P716）配位水：配位水：水与阳离子结合水与阳离子结合阴离子水：阴离子水：水与酸根靠氢键结合水与酸根靠氢键结合晶格水：晶格水：仅在晶格中占有位置，如仅在晶格中占有位置，如Na2SO410H2O、Na2CO310H2O等。等。KAl(S

25、O4)212H2O中有中有6个晶格水，个晶格水，6个配位水。个配位水。CuSO45H2O含水盐：含水盐：脱水或水解；脱水或水解；脱水成无水盐；脱水成无水盐；(P709)。无水盐：受热分解；自身氧化还原无水盐：受热分解；自身氧化还原(P712)；或歧化；或歧化(p715)酸式盐：缩聚成多酸盐酸式盐：缩聚成多酸盐(p711)。14-514-5盐类的热分解盐类的热分解盐类的热分解盐类的热分解10/27/202226T38影响无水含氧酸盐热稳定的因素主要有哪些？（P719）阳离子相同阳离子相同，阴离子不同时热稳定性有如下顺序：，阴离子不同时热稳定性有如下顺序：SiO44-PO43-SO42-ClO4-(四面体）四面体）CO32-NO3-（平面三角形，有（平面三角形，有键易变形）键易变形）阴离子相同时阴离子相同时，阳离子正电场强（，阳离子正电场强（Z*/r大）者，离子极化力大）者，离子极化力大，其盐易分解：如大，其盐易分解：如Ag+、Cu2、Hg2+等等17、18或或182构型构型离子的硝酸盐以及碳酸盐不稳定。离子的硝酸盐以及碳酸盐不稳定。Li+、Be2的的Z*/r也大也大。作业：作业：111718202122热力学因素。热力学因素。10/27/202227