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宋天佑版无机化学 第15章氮族元素


(NH4)2SO4=NH3↑+NH4HSO4
(NH4)3PO4=3NH3↑+H3PO4 NH4NO2=N2↑+2H2O NH4NO3=N2O↑+2H2O=N2↑+1/2O2↑+2H2O 2NH4CIO4=CI2↑+2O2↑+N2↑+4H2O
(H2SO4,H3PO4)
氧化性酸
(NH4)2Cr2O7 =N2↑+Cr2O3+4H2O
CL
电离能(I1) 496 738 578 787 1012 1000 1251
3.易形成共价化合物
N、P半径较小,可形成少数氧化数为-3的 固态离子化合物。Li3N ; Ca3P2 ; Mg3N2等,但 遇水强烈水解,溶液中无N3-,P3-离子。
电负性较小的Sb、Bi能形成部分氧化数为 +3的离子化合物Sb2(SO4)3;Bi(NO3)3.但金属性 很弱,溶液中强烈水解,阳离子是SbO+,BiO+, 无游离的Sb3+,Bi3+。
铵盐在晶型、颜色、溶解度等方面都与相 应的钾盐、铷盐类似。有相同的沉淀试剂,均 为无色晶状化合物,易溶于水,强电解质。
⑴ 易水解 强酸的铵盐水解显酸性
+ NH4 +H2O
NH3〃H2O+H
+
⑵ 热稳定性差 受热易分解
固态铵盐→NH3↑+ 酸(或酸式铵)
挥发酸
(H2CO3 ,HCl) 难挥发酸 NH4Cl=NH3↑+ HCl↑ NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O
同族氢化物中NH3具有最高的溶沸点、凝固点、熔解热、
2NH3(l)
NH4 +NH2 xNH3(l)+Na +
Na
+
+е(NH3)x
液氨能溶解碱金属、Ca、Sr、Ba等生成兰色溶液。将溶液蒸 干,就可得到原来的金属。氨合电子是金属液氨溶液显兰色 的原因,也是它具有强还原性和导电性的根据。
⑷化性 A 加合反应 : NH3·2O ; NH3·+ ; Ag(NH3)2+ ; * CaCL2· 3 ; H H 8NH Cu(NH3)42+ B 取代反应 :
5HNO2+2MnO4-+H+=5NO3-+2Mn2++3H2O
Pb+NaNO3
高温
PbO+NaNO2
亚硝酸盐的性质
⑴ 稳定性 ⅠA、ⅡA盐的稳定性较高。 ⑵ 溶解性 AgNO2↓浅黄,余一般溶于水。 ⑶ 氧化还原性 ⑷ 配位性 K3[Co(NO2)6] 工业用盐含大量NaNO2 (甜但不咸),亚硝 酸盐大量用于染料和有机合成工业,均有毒, 致癌。肉类加工中常加入硝酸盐和亚硝酸盐做 发色剂。
·· ∶N ∶ O ···
奇分子,有磁性
物性:无色有毒气体,微溶于水,但不与水作 用,不助燃。
化性:还原性 加合性 2NO+O2=2NO2 FeSO4+NO=[Fe(NO)SO4]
硫酸亚硝酰合铁(Ⅱ),棕色溶液,不稳定。
NO2 N:1s22s22p3杂化后形成3个杂化轨道 - - 结构: N .. O.
四、氮的含氧化合物
1.氧化物 N 2O NO N 2O 3 NO2 N 2O 4 N 2O 5
状态
颜色
g

g

l

g
棕红
g

s

NO
(CO,N2O)中性氧化物,不成盐氧化物
2 2 2 2 2 KK(2S (* S (2PY) 2PZ) 2PX) * PY) ) 2) ( ( ( 2 1 结构:
3.硝酸及其盐
HNO3的制法 工业 4NH3+5O2=4NO+6H2O 2NO2+H2O=2HNO3+NO 实验室 NaNO3+H2SO4 = NaHSO4+HNO3 2NO+O2=2NO2
HNO3的结构
H
氢键
N:sp2
Π 34
90° O N· 130° · 115° · O
O ·
HNO3的性质 物性:纯酸为无色液体,易溶于水,易挥发。 溶解了过多NO2的浓HNO3常显黄棕色。 化性:⑴ 不稳定 见光受热易分解 4HNO3=2H2O+4NO2+O2 ⑵ 强酸性 稀酸在水中全部电离 ⑶ 强氧化性 HNO3 作氧化剂,其还原产物由HNO3 浓度、 还原剂活性及反应条件决定 HNO3→NO2、HNO2、NO、N2O、N2、NH3(NH4+)等
-3, -3, +1, +3, 主氧化数 -3→+5 +3,+5 +3,+5 +3,+5 +5 共价、离子半径 依次增大 第一电离能 1402.3 1011.8 944 831.6 703.3 -1 (kJ〃mol ) 电负性 3.04 2.19 2.18 2.05 2.02 (非)金属性 非金属 准金属 金属
硝酸的氧化性规律
⑴ 非金属中除Cl2、O2和稀有气体外,都能 与硝酸反应→对应高价氧化物或含氧酸+NO 3C+4HNO3=3CO2↑+4NO↑+2H2O S+2HNO3=H2SO4+ 2NO↑ 3P+5HNO3+2H2O=3H3PO4+5NO↑ 10HNO3+3I2=6HIO3+10NO+2H2O
2、结构: 3、性质 ⑴与非金属反应 ⑵ 与金属反应 ⅠA
N2+3H2
∶N≡N∶
[KK ( 2s )2 (* s )2 ( 2p y )2 ( 2p z )2 ( 2p )2 ] 2
高温、高压 催化剂 放电
2NH3
N2+O2
2NO
6Li+N2=2Li3N(常温),余不直接作用。
ⅡA
3Ca+N2=Ca3N2 (加热)
Tl
Pb
Bi
ns和np的钻穿效应差异增大,6s电子被稳定.
1.惰性电子对效应 同族元素自上而下,低氧 化态物质比高氧化态物质稳定的现象。
2.电离能
元素(二) Li Be B C N O F
电离能(I1) 520 900 801 1086 1402 1314 1681
元素(三) Na
Mg
AL
Si
P
S
鉴定:
+ NH4 +OH

NH3↑+H2O
(气室法,红石蕊试纸变蓝)
NH4CI+2K2[HgI4]+KOH(奈氏试剂法) Hg = [O NH2]I↓+KCI+7KI+3H2O Hg (红棕色沉淀)
除溶液中铵离子:用热的硝酸和盐酸的混 合物氧化铵离子成N2或NOx(还原性NH4+>NH3)
3.氨的衍生物
2.亚硝酸及其盐
HNO2的制备
NaNO2+HCI
冷冻
NaCI+HNO2 2HNO2
sp2 杂 化
NO+NO2+H2O
冷冻
HNO2的结构
HNO2的性质 ⑴ 不稳定性:仅存在于冷的稀溶 液中,浓缩或加热即分解。
⑵ 弱酸性 HNO2
H
+
+NO2 K=5×10-4
⑶ 氧化还原性
亚硝酸盐制备
2HNO2+2I-+2H+=2NO+I2+2H2O
本族元素特点:
P→Bi
+Ⅴ氧化态的氧化性依次增强,即稳定性减弱;
+Ⅲ氧化态的还原性依次减弱,即稳定性增强。
H3PO4非常稳定;NaBiO3+Mn2+→Bi(Ⅲ)+MnO4H3PO3有较强的还原性, BiCI3稳定
As、Sb :
+Ⅲ
+Ⅴ
B
Al
C
Si
N
P
ns2np1~3
Ga
In
Gen-1)d10np1~3 6s24f145d106p1~3
白热条件 2B+N2=2BN(大分子化合物)
B、Al
4、制备 工业分馏液态空气:少量的O2可通过红热的铜丝或CrCl2除去, 痕量水用P2O5吸收。 实验室:NH4Cl(饱和)+NaNO2→NH4NO2+NaCl NH4NO2→N2↑+2H2O (NH4)2Cr2O7=N2↑+Cr2O3+4H2O (火山爆发) 8NH3+3Br2(aq)=N2↑+6NH4Br * 2NH3+3CuO= N2↑+3H2O+3Cu(除N2中的NH3) 化学模拟生物固氮
sp2等性杂化
-
2个σ键
.O
1个Π34
物性:红棕色有特殊臭味的有毒气体,易压缩 成无色N2O4气体。
N2O4
无色
升温 加压
2NO2
>150℃
2NO+O2↑
红棕色
化性: 易溶水、碱 3NO2+H2O=2HNO3+NO
2NO2+2NaOH=NaNO2+NaNO3+H2O
强氧化性 弱还原性 C、P、S等在NO2中易起火燃烧。 MnO4-+5NO2+H2O=Mn2++2H++5NO3-
SbCl3+H2O→SbOCl↓+2HCI
§15-2 氮和它的化合物
一、氮的成键特征和价键结构 二、氮元素的氧化态-吉布斯自由能图 三、氮在自然界的分布和单质氮 四、氮的氢化物 五、氮的含氧化物 六、氮的卤化物
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