福州大学：《大学基础化学》课程教学课件（PPT讲稿）第十四章 氮族元素

第十四章氮族元素 §14-1氮族元素的通性 。§14-2氮和它的化合物 §14-3磷和它的化合物 。§14-4As、Sb、Bi及其化合物

第十四章 氮族元素 ⚫§14-1 氮族元素的通性 ⚫§14-2 氮和它的化合物 ⚫§14-3磷和它的化合物 ⚫§14-4 As、Sb、Bi及其化合物

§14-1氮族元素的通性 。一、特征电子结构和各主要价态 ●ns2np3主要氧化态： N:-3,-2, -1, NH3,N2H4,H2NOH, +1,+2, +3,+4, +5 N2O,NO, N2O3,NO2, N205 HNO2,N204,HNO;

§14-1 氮族元素的通性 ⚫ 一、特征电子结构和各主要价态 ⚫ ns2np3 主要氧化态： N： -3， -2， -1， NH3，N2H4，H2NOH ， +1，+2， +3， +4， +5 N2O，NO， N2O3， NO2， N2O5 HNO2 , N2O4， HNO3

0 磷P主要价态和化合物 -3，-2,+1, +3, +5 PH3,P2H4,H3PO2, HPO3 H3PO4-H4P207,(HPO3)n As Sb Bi -3,+3,+5;+3,+5；+3,+5 AsH3 As2O3,H3AsO3 B1203 As2O5,H3AsO4 NaBiO;

⚫ 磷 P 主要价态和化合物 -3， -2, +1， +3， +5 PH3， P2H4, H3PO2 ， H3PO3 H3PO4 －－H4P2O7 , (HPO3) n As Sb Bi -3， +3，+5 ; +3，+5 ; +3，+5 AsH3 As2O3，H3AsO3 Bi2O3 As2O5，H3AsO4 NaBiO3

。二、氧化还原性 最高价态的氧化性 p°AHNO3 0.94 HNO, HPO -0.27 H,PO, H3ASO +0.56 HAsO; Sb,Os +0.58 SbO+ Bi,0s+1.6 BiO+ 0°B NO30.1 _N02 PO3-112HP0,2

⚫ 二、氧化还原性 最高价态的氧化性 A HNO3＿＿0.94＿＿HNO2 H3 PO4＿＿﹣0.27＿＿H3 PO3 H3AsO4＿＿+0.56＿＿H3AsO3 Sb2O5＿＿+0.58＿＿SbO+ Bi2O5＿＿+1.6＿＿BiO+ B NO3 -＿＿0.1＿＿NO2 - PO4 3-＿＿﹣1.12＿＿HPO3 2-

。+3价，中间价态的氧化性 HNO20.996 NO 1.59NO 1.29 HASO, +0.25 As SbO+ +0.15 Sb BiO+ +0.32 Bi 其中非金属的中间价比最高价氧化性 更强

⚫ +3价，中间价态的氧化性 HNO2＿0.996＿NO＿1.59＿N2O ︱＿＿＿＿＿1.29＿＿＿＿∣ HAsO2＿＿+0.25＿＿As SbO+ ＿＿+0.15＿＿Sb BiO+＿＿+0.32＿＿Bi 其中非金属的中间价比最高价氧化性 更强

§14-2氮和它的化合物 一、成键特征 -N-SP3 NH3 N=sp2-N=0 N∈ sp N=N-C=N

§14-2 氮和它的化合物 一、成键特征 －N－ sp3 NH3  —N＝ sp2 —N＝O N≡ sp N≡N －C≡N

二、单质N 1、NN性质 分子轨道：0s2os 62 262 *2 2Pyz O22Π2z'2N 键级=3 键能941.7 kJmol- ① 非常稳定，与较活泼的金属才能燃烧 结合，如LiN Mg:N2 N2+3H2→2NH3 生物固氨酶

二、单质N2 1、N≡N 性质 分子轨道： 1s 2  1s *2  2s 2  2s *2 ∏2Pyz 4  2px 2 ∏2Pyz *  2Px * 键级=3 键能941.7kJ·mol﹣1 ① 非常稳定，与较活泼的金属才能燃烧 结合, 如Li3N Mg3N2 ② N2+3H2→2NH3 ③ 生物固氮酶

2、氮气实验室制备 i)NH,NO2(aq)→N2+2H,0(加热) NHCI (aq)+NaNO2 (aq)NHNO2 ii)(NH)2Cr207 (s)-N2+Cr203+4H2O i)NH+Br2→NIH,Br+N2 iv)NH,tCuO→Cu+N2 它们的共同反应物均用氨为还原剂

2、氮气实验室制备 ⅰ）NH4NO2（aq）→N2+2H2O （加热） NH4Cl（aq）+NaNO2（aq）→NH4NO2 ⅱ）（NH4）2Cr2O7（s）→N2+Cr2O3+ 4H2O ⅲ）NH3+Br2→NH4Br+N2 ⅳ）NH3+CuO→Cu+N2 它们的共同反应物均用氨为还原剂

三、氮化合物性质 1、氢化物NH 高温可被CuO氧化，常温需Cl2,Br,等氧化 氨解反应： COCI2+4NH3-CO (NH2)2+2NHCI SOC12+4NH3SO (NH2)2+NH CI HgCl2+2NH3→Hg(NH2)Cl↓+NHCI 氨解类似卤化物水解 NH+2(HgL4)2-+4OH°→(Hg0 (NH,))I(s)+7I-+3HO

三、氮化合物性质 1、氢化物 NH3 高温可被CuO氧化，常温需Cl2，Br2等氧化 氨解反应： COCl2+4NH3→CO（NH2）2+2NH4Cl SOCl2+4NH3→SO（NH2）2+NH4Cl HgCl2+2NH3→Hg（NH2）Cl↓+NH4Cl 氨解类似卤化物水解 NH4 ++2〔HgI4〕2﹣+4OH﹣→〔Hg2O （NH2）〕I（s）+7I﹣+3H2O

N,H4:熔沸点略比HO高，是一种还原剂，可 作双齿配体 N2H4(1)+O2(g)-→N2(g+2H0(1) △H°=-621.74 KJ.mol-1 C0+0.5O2→CO2△H°=-283 KJ-mol H2+0.502→H20(g)△H°=-241.8 kJ:mol N2H4(1)+2H2O2(1)→N2(g)+4H20(g） △H=-642.2KJmo1-1 N2H是一种高能燃料

N2H4：熔沸点略比H2O高，是一种还原剂，可 作双齿配体 N2H4（l）+O2（g）→N2（g）+2H2O（l） △H=﹣621.74 KJ·mol﹣1 CO+0.5O2→CO2 △H=﹣283 KJ·mol﹣1 H2+0.5O2→H2O（g）△H=﹣241.8 kJ·mol﹣1 N2H4（l）+2H2O2（l）→N2（g）+4H2O（g） △H=﹣642.2 KJ·mol﹣1 ∴N2H4是一种高能燃料