《氮族元素》PPT课件

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1、2020/9/18,1,14-1 氮族元素的通性,14-4 砷、锑、铋,第十四章 氮族元素,14-3 磷和它的化合物,14-5 盐类的热分解,14-2 氮和它的化合物,重点掌握,2020/9/18,2,14-1 氮族元素的通性,表14-1 氮族元素的性质,2020/9/18,3,2-1 氮的成键特征（P641）,离子键：如Mg 3N2，Li3N等。 共价键： 三个共价单键，如NH3、NCl3， N以sp3杂化； 一个共价单键和一个共价双键，如Cl-N=O，N以sp2杂化； 形成一个共价叁键，CN-；N3-中间的 N原子以sp杂化； 氮的氧化物大多形成不定域大键； NO2-、NO3- 、HNO3

2、有大键。 3. 配位键：Cu(NH3)42+、Os(NH3)5(N2)2+、,2-2 氮元素的氧化态-吉布斯自由能图 （P644）,N2和 NH4+是热力学稳定状态； 0+5之间的氧化态易发生歧化。,14-2 氮和它的化合物,2020/9/18,4,N2KK(2s)2(*2s)2(2py)2(2pz)2(2p)2 N2的键能941. 69kJmol-1，是最稳定的双原子分子,2-3 氮在自然界中的分布和单质氮（P644）,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O2，使气体通过炽热的

3、铜丝； 除NH3，使气体通过浓硫酸洗涤； 除H2O，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：,其它反应：,2020/9/18,5,T3、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） N以sp3杂化,羟氨 N以sp3杂化,氢叠氮酸 1是sp2，2是sp杂化,

4、氨的衍生物： NH3 N2H4 NH2OH HN3 N的氧化数： -3 -2 -1 -1/3 K： 10-5 10-6 10-9 质子酸 与氢相连的N原子电子云密度小，酸性强、碱性弱。,N3-,2020/9/18,6,氨的衍生物制备方法：,2NH4Cl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2NH3+ 2H2O,2NH3 + ClO- = N2H4 + Cl- + H2O,在催化剂作用下，H2还原NO2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： Na Na+ +

5、e- Na+ + xNH3 Na(NH3)x+ e- + yNH3 (NH3)y- （蓝色）,NOKK(2s)2 (*2s)2 (2px)2 (2py)2 (2pz)2 (*2py)1,有1个3电子键，键级=2. 5，比N2活泼。,2-5 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 属，放置产生氢气。金属液氨溶液的特性是含“氨合电子”。,2020/9/18,7,T6、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NO2+NO3-,2个N原子sp2杂化,2个N原子sp2杂化,2

6、个N原子sp2杂化,N原子sp2杂化,中心N原子sp杂化,2020/9/18,8,T7. 什么棕色环反应，其用途是什么？,NO+FeSO4Fe(NO)SO4（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）= N2O3 （蓝）+ H2O N2O3=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（）,NO2+ NO2 NO2-,直线形,V形,V形,2020/9/18,9,T11画

7、出HNO3 和NO3- 结构式，说明大键情况。,-氢键-,T12写出Zn（ 或Fe）与HNO3的反应式。,Zn +4HNO3（浓）=Zn(NO3)2 +2NO2+2H2 O,3Zn + 8HNO3（稀1:2）=3Zn(NO3)2+2NO+4H2O,4Zn +10HNO3（热、稀）= 4Zn(NO3)2+N2O+5H2O,4Zn +10HNO3（稀1:10）= 4Zn(NO3)2+NH4NO3+3H2O,N以sp2杂化,（气室法检验NH4+）,2020/9/18,10,T13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）,

8、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：AgPb2Na+,Au + HNO3 + 3HCl =AuCl3 + NO + 2H2O AuCl3 + HCl=HAuCl4 3Pt + 4HNO3 + 12HCl = 3PtCl4 + 4NO + 8H2O PtCl4 + 2HCl = H2PtCl6,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： Ag 、PbO、 NaNO2,2020/9/18,11,3-1 磷原子的成键特征和价键结构（P670）,离子键：如Na3P 、Zn3P2，但水溶液中不存在P3-离子； 共价键：+3 -3，P采取

9、sp3杂化，形成3个共价单键; +5， P采取sp3d杂化，如PCl5 ; d-p键，如H3PO4中。 配位键：P（） 有孤电子对，是配位体，如 PH3； P（）有空d轨道，为电子对接受体； 配位数为6（sp3d2杂化）如PCl6-。 含氧化合物：P4为基础的氧化物；以 PO43-为基础的酸或盐。,3-2 磷的氧化态-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PH3和H2PO2-。,14-3 磷及其化合物,2020/9/18,12,3-3 磷在自然界的分布和单质磷,磷酸钙矿：Ca3(PO4)2H2O、氟磷灰石Ca5F(PO4

10、)3 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。,T16写出两种磷矿石的俗名和化学式。（P673）,白磷剧毒，0.1g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： 2P + 5CuSO4 + 8H2O = 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。,T17. 工业上怎样制备单质磷？（P673）,2Ca3(PO4)2+ 6SiO2 + 10C 6CaSiO3 + P4(白磷) + 10CO,T18写

11、出磷与硫酸铜溶液的反应方程式，此反应有什么用途？p676,2020/9/18,13,P4, 很活泼，空气中自燃，可溶于CS2。,较稳定，400以上燃烧，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,P-P键有张力,（黄磷）,416，急冷,2020/9/18,14,3-4 磷化氢,结构：与NH3相似， 但PH3的键角小。 制备：Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2PH3 （也有联膦） P4 + 3KOH + 3H2O = 2KH2PO2 +PH3 性质：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

12、。 PH3 + 2O2 = H3PO4 鬼火：PH3和 P2H4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PH3H20形式，无PH4+，因P与H+的结合力小 。,PH4I的生成与水解。PH4+叫鏻。,PH3(膦) P2H4（联膦）,作业：1 3 6 7 8 9 10,2020/9/18,15,3-5 磷的含氧化物,T21磷的氧化物写成P4O6和P4O10的原因是什么？（P679）,P4O6 H3PO3酸酐,P4O10 H3PO4酸酐,P4 P4O6 P4O10,O2不足 ,O2充足 ,P4O6为白色易挥发性蜡状晶体

13、，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； 红磷久置易生成氧化物而吸水，过滤之，小火烘干。,P4分子,黄磷弹,2020/9/18,16,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HNO3催化：,不加HNO3，生成(HPO3)x、H2P2O7,P2O10可作干燥剂，可使浓酸脱水：,2020/9/18,17,三元酸,T24画出H3PO4的结构式，说明磷与非羟基氧的成键特征。(P681),两个dp键,.,氢键,属于中强酸，无氧化性。,T25分别画出H4P2O7、H3

14、PO3、H3PO2的结构式，指出各是几元酸，比较酸性的强弱。（p682688）,四元酸,二元酸,一元酸,3.010-2,5.010-2,1.010-2,焦磷酸,亚磷酸,次磷酸,2020/9/18,18,T26怎样鉴别磷酸盐、焦磷酸盐和偏磷酸盐？（思考）,加AgNO3溶液，都有沉淀，但颜色不同：,Ag3PO4 Ag4P2O7 AgPO3,黄 白色 白色,有HAc时， HPO3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(格氏盐)，不生水垢：,2020/9/18,19,T28 Na3PO4 、Na2HPO4和NaH2PO4溶液各与AgNO3反应，各有什么现

15、象？反应后溶液的酸碱性有什么变化？,都有Ag3PO4沉淀产生，但量不同，黄色深浅不同；,酸式盐反应后有H+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 sp3d,2NCl3+3H2O=N2+3HClO+3H+3Cl-,2020/9/18,20,磷酸盐小结,2020/9/18,21,4-3 砷、锑、铋的单质,砷蒸气为As4的正四面体结构。 砷、锑有灰、黄、黑三种同素异形体，铋没有。 砷以As4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。,砷,锑,铋,T30含砷、锑、铋的矿石主要有哪几

16、种？（P696）,亲硫性：雌黄、雄黄、辉锑矿、辉铋矿,14-4 砷、锑、铋,雌黄,雄黄,2020/9/18,22,T31何为“古氏验砷法”和“砷镜反应”？（P699）,4-4 砷、锑、铋的氢化物,熔沸点： 低 高,碱 性： 强 弱,稳定性： 高 低,AsH3胂 SbH3 BiH3,性质：自燃（空气）：2AsH3 + 3O2=As2O3 + 3H2O ； 分解（缺氧）：2AsH3 = 2As + 3H2,马氏试砷法： As2O3+6Zn+6H2SO4 =2AsH3+6ZnSO4+3H2O As +H2,可检出0.007mg砷,月弟,月必,信石,2020/9/18,23,古氏试砷法:可检出0.00

17、5mgAs2O3,T32实验室中怎样配制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+7H20,T34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） Sb2S3（黑） Bi2S3 （黑）,酸性 两性 碱性,As2S5（淡黄） Sb2S5（橙黄）,酸性,酸性,2020/9/18,24,T35何为惰性电子对效应？,氧化物小结：,铋的价层结构为6s26p3，形成高氧化态时需要的激发能大，因此6s2电子对特别稳定，不易参

18、与成键，称为“惰性电子对效应”。 6s2惰性电子对效应不仅使Bi的低氧化态Bi（）稳定，也使相应A的 Pb（） 、A族的Tl（）稳定，继而可延伸至Hg，使Hg（0）特殊稳定。,2020/9/18,25,As() Sb() Bi() As() Sb() Bi(),氧化物、水合物碱性增强,还原性增强,氧化物、水合物酸性增强,氧化性增强,碱 性 增 强,酸 性 增 强,氧化还原性小结：,2020/9/18,26,T37含氧酸盐的热分解方式有几种？（P707715）,T36在含水盐中，水的存在形式有几种？（P716）,配位水： 水与阳离子结合,阴离子水：水与酸根靠氢键结合,晶格水：仅在晶格中占有位置，

19、如Na2SO410H2O、 Na2CO310H2O等。,KAl(SO4)212H2O中有6个晶格水，6个配位水。,CuSO45H2O,含水盐： 脱水或水解；脱水成无水盐； (P709)。,无水盐：受热分解；自身氧化还原(P712)；或歧化(p715),酸式盐：缩聚成多酸盐(p711)。,14-5 盐类的热分解,2020/9/18,27,T38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，阴离子不同时热稳定性有如下顺序： SiO44-PO43-SO42-ClO4-(四面体） CO32-NO3-（平面三角形，有键易变形）, 阴离子相同时，阳离子正电场强（Z*/r大）者，离子极化力 大，其盐易分解：如Ag+、Cu2、Hg2+等17、18或182构型 离子的硝酸盐以及碳酸盐不稳定。 Li+、Be2 的Z*/r也大。,作业： 11 17 18 20 21 22, 热力学因素。,