中南民族大学：《无机化学》课程教学资源（PPT课件）14 氮族元素 Nitrogen Family Elements

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基本内容和重点要求 ■氮族元素通性 ■氮及其化合物结构、性质和用途 ■磷及其化合物结构和性质 ■砷、锑、铋及其化合物 ■盐的热分解 重点要求掌握氮族元素通性,氮、磷及其化合 物的结构和性质,了解砷、锑、铋及其化合物 上页下页返回退出

上页 下页 退出 基本内容和重点要求 氮族元素通性 氮及其化合物结构、性质和用途 磷及其化合物结构和性质 砷、锑、铋及其化合物 盐的热分解 重点要求掌握氮族元素通性，氮、磷及其化合 物的结构和性质，了解砷、锑、铋及其化合物 返回

14.1氮族元素通性 (1)基本性质 VA族:N、P、As、Sb、Bi n PAs Sb Bi 价电子构型 主要氧化数 -3~1.-3,+1.-3,+3,+3,+5+3.+5 +1~+5+3.+5+5 原子半径r 大 l(影响Z) 大 X(影响>Z) 大 EAL 58 58 59 B.E、(EE) 160<209146121? N的EA1和BE的反常现象与O、F类似 上页下页 退出

上页 下页 退出 ⅤA族：N、P、As、Sb、Bi N P A s Sb Bi 价电子构型 ns2 np3 主要氧化数 -3~ -1, -3, +1, -3, +3, +3, +5 +3, +5 +1~+5 +3, +5 +5 原子半径 r 小 大 I1（影响r > Z） 大 小 X（影响r> Z） 大 小 EA1 58 < 75 58 59 33 B.E. (E-E) 160 < 209 146 121? — N的EA1和BE的反常现象与O、F类似 （1）基本性质 14.1 氮族元素通性

14.1氮族元素通性 从N→Bi,+3氧化态稳定性↑,+5氧化态稳定性↓ 价层的ns2,这一电子对稳定性↑这称为惰性电子对效应 可见,+5氧化态的化合物会显示强氧化性。 (2)氮的成键特征 >形成离子键 与电负性较小的金属形成二元氮化物,如Li3N,Ca3N2等,形 成N3离子。不稳定,遇水分解 形成共价键 形成三个共价单键,如NH3,N为sp3杂化 形成一个共价双键和一个共价单键,如N=O,N为sp2杂化 ⊙形成一个共价叁键,如N2、CN,N为sp杂化 ⑧N原子还可以有氧化数为+5的氧化态,如NO 上页下页 退出

上页 下页 退出 14.1 氮族元素通性 从N Bi， +3 氧化态稳定性↑，+5 氧化态稳定性↓ ∵ 价层的ns2 , 这一电子对稳定性↑ 这称为惰性电子对效应 可见, +5氧化态的化合物会显示强氧化性。 （2）氮的成键特征 ➢ 形成离子键 与电负性较小的金属形成二元氮化物，如Li3N, Ca3N2等，形 成N-3离子。不稳定，遇水分解 ➢ 形成共价键 ☺ 形成三个共价单键，如NH3 ，N为sp3杂化 ☺ 形成一个共价双键和一个共价单键，如–N=O，N为sp2杂化 ☺ 形成一个共价叁键，如N2、CN¯，N为sp杂化 ☺ N原子还可以有氧化数为+5的氧化态，如NO3¯

14.1氮族元素通性 >形成配位键 N提供孤对电子,与金属离子配位 如,[ Cu(NH3)42+、Pt(NH3)2(N2H42+ (3)氮元素的氧化态吉布斯自由能图 上页下页 退出

上页 下页 退出 ➢ 形成配位键 N提供孤对电子，与金属离子配位 如，[Cu(NH3 )4 ] 2+ 、[Pt(NH3 )2 (N2H4 )2 ] 2+ （3）氮元素的氧化态-吉布斯自由能图 14.1 氮族元素通性

14.2氮及其化合物 、氮在自然界中的分布和单质氮 物理性质 绝大部分的氮元素以单质状态存于空气中N2气) mp63K m.p. 77K 临界温度:126K >分子结构 VB 2S 2px 2py 2p n 2S 2px 2py 2p N 6+2丌 上页下页 退出

上页 下页 退出 14.2 氮及其化合物 一、氮在自然界中的分布和单质氮 ➢ 物理性质 绝大部分的氮元素以单质状态存于空气中(N2气)。 m.p.63K m.p.77K 临界温度：126K ➢ 分子结构 : N N : p • VB N 2s 2 2px 1 2py 1 2pz 1 s p p 2s 2 2px 1 2py 1 2pz 1 即： ≡ 1s + 2 | N

14.2氮及其化合物 MO LiN:E2p2 E(2 N2分子轨道式: 2[KK(2s)(o2s)(2p,m2mz),(o2px)] 键级=(8-2)/2=3 对比:O2、F2、Ne2:.E(2)<E(2 化学性质 N2是最稳定的双原子分子,室温下不活泼,常用作保护气体 高温高压及催化剂存在下,N2可发生一些反应 放电 2NO 高温高压 N2+3H 催化剂2NH3 上页下页 退出

上页 下页 退出 L i~N：E2 p 杴E2s E (p2p) N2 分子轨道式： N2 [KK(s2s) 2 (s2s * ) 2 (p2py , p2pz) 4 , (s2px) 2 ] 键级 = （8-2）/ 2 = 3 对比 ：O2、F2、Ne2: E (s2px ) < E (p2p) • MO ➢ 化学性质 N2是最稳定的双原子分子，室温下不活泼，常用作保护气体 高温高压及催化剂存在下，N2可发生一些反应 N2 + O2 2NO 放电 N2 + 3H2 2NH3 高温高压 催化剂 14.2 氮及其化合物

14.2氮及其化合物 Mg,N Ca、+ Ca3N2 Ba Ba3N2 Al AIN 制法 NHNO,-4 N+2HO NHCI+ NaNo,- Nacl+2H0+N 2 2NH+cUo 3Cu+3H,0+N 上页下页 退出

上页 下页 退出 + N2 Mg Ca Ba Al Mg3N2 Ca3N2 Ba3N2 AlN ➢ 制法 NH4NO2 N2 + 2H2O NH4Cl + NaNO2 NaCl + 2H2O + N2 2NH3 + 3CuO 3Cu+ 3H2O + N2 14.2 氮及其化合物

14.2氮及其化合物 二、氮的氢化物 NH3氨 N2H4联氨 HN 叠氮酸 NH2OH羟胺 (1)NH3 氨的制备 高温高压 工业N2+3H2 催化剂2NH3 实验室2NH4Cl+Ca(OH)2 a C2+2H,O+ 2NH3 氨分子结构 N采取sp3杂化 上页下页 退出

上页 下页 退出 14.2 氮及其化合物 二、氮的氢化物 NH3 N2H4 HN3 NH2OH 氨 联氨 叠氮酸 羟胺 （1） NH3 ➢ 氨的制备 N2 + 3H2 2NH3 高温高压 催化剂 工业 实验室 2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2 + 2H2O + 2NH3 ➢ 氨分子结构 N采取sp3杂化

14.2氮及其化合物 氨分子结构模型 NH特点 强极性、易形成氢键 具最低氧化数、有孤对电子 >氨的物理性质 无色:刺激味气体,液氨可做制冷剂、溶剂 易溶于水 凝固点、沸点、熔解热、溶解度均高于本族其它元素的氢化物 上页下页 退出

上页 下页 退出 氨分子结构模型 14.2 氮及其化合物 ➢ 氨的物理性质 无色: 刺激味气体, 液氨可做制冷剂、溶剂 易溶于水 凝固点、沸点、熔解热、溶解度均高于本族其它元素的氢化物 NH3特点：强极性、易形成氢键、 具最低氧化数、 有孤对电子