1、2022-8-17114-1 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2022-8-172氮氮 磷磷 砷砷 锑锑 铋铋 元素符号元素符号 N P As Sb Bi 价电子构型价电子构型 2s22p3 3s23p3 4s24p3 5s25p3 6s26p3 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/pm 75 110 122 143 152 M3-离子半径离子半径/pm 171 212 2
2、22 245 M3+离子半径离子半径/pm 69 92 108 M5+离子半径离子半径/pm 11 34 47 62 74 电负性(电负性(Pauling)3.04 2.19 2.18 2.05 2.02 表表14-1 14-1 氮族元素的性质氮族元素的性质 2022-8-1732-1 氮的成键特征(氮的成键特征(P641)1.离子键:离子键:如如Mg 3N2,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
3、成一个共价叁键,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。2+3 2242Pt(NH)(N H)2022-8-174N2KK(2s)2(*2s)2(2py)2(2pz)2(2p)2N2的键能的键能941.69kJmol
4、-1,是最稳定的双原子分子,是最稳定的双原子分子NH4Cl+NaNO2=NaCl+N2+2H2O T1、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热分解反应式。(P654)(NH4)2Cr2O7(s)=N2+Cr2O3+4H2O 8NH3+3Br2(aq)=N2+6NH4Br 实验室法:实验室法:其它反应:其它
5、反应:2022-8-175T3、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:NH3 N2H4 NH2OH HN3N的氧化数:的氧化数:-3 -2 -1 -1/3 K:10-5 10-6 10-9 质子酸质子酸与氢相连的与氢相连的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。431个个有有 1 2 3 NNN HN3-432个个
6、有有2022-8-176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:Na Na+e-Na+xNH3 Na(NH3)x+e-+yNH3 (NH3)y-(蓝色)(蓝色)NOKK(2s)2(*2s)2(2px)2(2py)2(2pz)2(*2py)1 有有
7、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2022-8-177T6、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+NO3-2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s
8、p杂化杂化2022-8-178T7.什么棕色环反应,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+NO T9、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()NO2+NO2NO2-直线形V形331个个有有432个个有有V形431个个有有2022-8-179T11画出HNO3和NO3-结构式
9、,说明大键情况。H O O N O-氢键-4364T12写出Zn(或Fe)与HNO3的反应式。Zn+4HNO3(浓浓)=Zn(NO3)2+2NO2+2H2 O3Zn+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+)2022-8-1710T13分别写出NaNO3、Pb(NO3)2和AgNO3的热分解反应式,用离子极化理论说明产物不同的原因。(p668-669)T14说明为什么A
10、u、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=HAuCl4 3Pt+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、NaNO22022-8-17113-1 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:离子键:如如Na3P、Zn3P2,但水溶液中不存在,但水溶液中不存在P
11、3-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-吉布斯自由能图吉布斯自由能图*(p672)T15磷在化合物中的杂化方式主
12、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-。2022-8-1712 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,白磷剧毒,0.1g白磷入胃足可致人死亡。白磷中毒可用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:稀的硫酸铜溶液消解:2P+5CuSO4+8H2O=
13、5Cu+2H3PO4+5H2SO4 11P+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,此反应有什么用途?p676高温2022-8-1713红磷白磷黑磷隔绝空气高温高压C400P4,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
14、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2022-8-17143-4 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
15、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。分解PH3(膦膦)P2H4(联膦)(联膦)作业:作业:1 3 6 7 8 9 10 2022-8-1715T21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;
16、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2022-8-1716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(6
17、HOP=+冷冷343PHPO4H+=264)O(H6OP+热热43PO=4H2104O6HOP+43342104PO4H6SOSO6HOP+=43523104PO4HO6N12HNOOP+=2022-8-1717三元酸三元酸OPHHHOOOT24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3a106.7=1-K属于中强酸,无氧化性。属于中强酸,无氧化性。OPOHHOOOPOHOHT25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)HOOPHHOOPHHHO四元酸四元酸二元酸二元酸一元
18、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a1K2022-8-1718T26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:Ag3PO4 Ag4P2O7 AgPO3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)-233103-51033COOCaPOP(s)CaCO+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:,不生水垢:OPOOOPOOOPOOOPOOCaCa2022-8-1719
19、T28Na3PO4、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)sp3 sp3 sp3d2NCl3+3H2O=N2+3HClO+3H+3Cl-:NClClCl3HClPOHO3HPCl3323+=+5HClPOHO4HPCl4325+=2022-8-1720磷酸盐小结磷酸盐小结正盐酸式盐磷酸盐M3IPO
20、4 M2IHPO4MIH2PO4溶解性大多数难溶(除 K+,Na+,NH4)大多数易溶Na3PO4 Na2HPO4NaH2PO4PH7PH7PH解离水解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:11 17 18 20 21 22 热力学因素。热力学因素。