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无机化学氮族元素


炸药
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实验室制法
△ 1、NH4Cl+NaNO2 ===NH4NO2+NaCl NH4NO2 ==N2↑+2H2O

2、(NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O

3、2NH3+3CuO===Cu+N2↑+3H2O
工业制法是分镏液化空气而得到。
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2-2、氨及其衍生物 一、氨
熔沸点较低:m.p.=195.3K b.p.=239.6K 溶解度大:273K时1体积水能溶
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(3)还原性 在碱性溶液中,联氨具有较强的还 原性,被氧化的产物一般为N2 ,如: N2H4+4OH-==N2+4H2O+4e EO=-1.15 V 4CuO+N2H4=2Cu2O+N2↑+2H2O 它能将AgNO3还原成单质银,它也可以被卤素 氧化: N2H4+ 2 X2=== 4 HX + N2
3Cl2+2NH3==N2+6HCl 3Cl2(过量)+NH3==NCl3+3HCl
还原性反应
配位反应
NH3分子中的孤电子对倾向于和别 取代反应 弱碱性反应 的分子或离子形成配位键 AgCl+2NH3==Ag(NH3)2+ Cu2+ +4NH3==Cu(NH3)42+ 16
想一想:NH3和H2O比较,夺取质子能力哪个强?
解1200体积的氨,一般市售浓氨水的 密度是0.91 g.cm-3,含NH3约28%
物理性质
在金属氨溶液中存 在有氨合电子和氨 合离子它能导电, 是强还原剂
偶极矩较大 ,介电常数较大。 液氨是极性溶剂,它可以溶解碱金 属形成蓝色溶液,
Na Na+ + eNa(NH3)x+
Na+ +xNH3
e- + yNH3
e(NH3)y-
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氨的分子结构
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氨的制备
工业制法 实验室制法 化学性质
想一想:把Ag+(或Cu2+)滴入氨溶液 5 Pa 300~700 10 和把氨溶液滴入 Ag+(或 Cu2+ )溶液有 什么不同现象? N +3H ========2NH
2 2
773K 铁触媒
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(NH4)2SO4 (s) + Ca(OH)2 (s) == CaSO4 (s) + 2 NH3↑+ 2H2O
弱碱性 反应 取代 反应
:NH3+H2O==NH4+ + OH- K=1.8×10-5 氨基 以-NH2 或亚氨基=NH取 NH3和氯化氢HCl 在气态或水溶液中都能 代其它化合物中的原子或基团. 直接化合生成氯化铵NH4Cl : 这类反应又称氨解反应. NH3 + HCl ==== NH4Cl NH3和其它酸作用得到相应的铵盐。
不稳定,通常使 (2)氧化还原性 羟胺可作氧化剂,也可作为还原 用的是它的盐酸 剂,但主要是作还原剂。 盐NH2OH·HCl。
2 NH2OH + 2 AgBr === 2 Ag + N2 + 2 HBr+ 2 H2O 2NH2OH + 4 AgBr === 4 Ag + N2O +4 HBr +H2O
电负性、第一电离势逐渐变小
nS电子对的活泼性降低 As、Sb、Bi的性质较为类似,与N、 P的差别较大 砷族:+3氧化数化合物的稳定性增强 砷族:+5氧化数的氧化性增强
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第二节 氮及其化合物 Nitrogen and compounds of nitrogen 2-1、氮单质
自然界氮的 存在形态 氮在地壳中的质量 百分含量是0. 46%
结构式:N
N2: [KK(2s)2 (*2s)2 ( 2P)4 ( 2P)2]
N
由于N2分子中存在叁键N≡N,所以N2分子具有很 大的稳定性,将它分解为原子需要吸收946 kJ•mol-1的能量。N2分子是已知的双原子分子中最 10 稳定的。
主要反应
加热加压催化剂
N2+3H2===========2NH3
-3,+3,+5 趋低 于价 稳化 定合 物
+3,+5
+3,+5
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成键特征 nS2
As

np3 Sb
Bi
N
离子键
只有N和P可以与 活泼金属形成-3 氧化物的离子化 共价键 合物,它们只能 存在于干态 ,水溶 Bi3+和Sb3+离子只存 液中强烈水解 在于强酸溶液中,
P
Li3N Mg2N3 Ca3N2 Na3P Ca3P2 Sb2(SO4)3 Bi(NO3)3 N3- + H2O ==NH3 + OHCa3P2 + 6H2O==3Ca(OH)2 +2 PH3 Sb3+ + H2O ==SbO+ + 2H+ SbO+ +2 H2O==Sb(OH)3 + H+
NaOH+NH3 2(奈斯勒试剂是[HgI ] 4 加热 与KOH的混合溶液) 试纸变蓝示有 NH4+
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2.热分解 反应
NH4HCO3===NH3↑+CO2↑+H2O NH4Cl===NH3↑+HCl↑ (NH4)2SO4 ===NH3↑+NH4HSO4 NH4NO3 ===N2O↑+2H2O 温度高于300℃时,N2O又分解为N2和O2 2N2O=2N2↑+O2↑ 所以N2O与氧气 一样,具有助 燃作用。
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第一节 通性 Ordinary Character
一、原子价层电子结构特点
N
第二周期N原 子没有d轨道
P
As np3
Sb
Bi
P、As、Sb、Bi 原子有(n-1)d 空轨道
4

nS2
二、氧化态及成键特征 氧化态 非 -3, -2, -1, +1, +2, +3, +4, +5 N 金 -3,+1,+3,+5 属 P 半 金 属 金 属 As Sb Bi
固态铵盐加热易分解为 氨和相应的酸,若酸有氧 化性,则氨被氧化为N2 或者氧化物。
由此可知,铵盐应存放在阴凉的地方,铵肥不能与碱 性肥料混合使用
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二、氨的衍生物
1. 联氨(肼 NH2-NH2)
2. 羟氨 (NH2-OH) 3.氮化物 (N— ) 4. 氢叠氮酸 (HN3)
H
H H H

H
N H
[Pt(NH3)2(N2H4)2]2+、[Cu(NH3)4]2+
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三、元素性质变化规律
随着原子半径 的增大,nS和 (n-1)d电子的能 量差增大,所以 S价电子的成 键能力由上往 下减弱,表现为 高价态物质趋 于不稳定,低价 态趋于稳定,这 现象称为 6s惰 性电子对现象
N
P
As
Sb
砷族元素
Bi
氨基-NH2,亚氨基=NH 和氮化物N的衍生物。 该反应可用于区别Hg2+盐 想一想:如何区别KNO3、AgNO3、Hg(NO3) 2溶液? 17
2Na+2NH3===2NaNH2+H2↑ NH4Cl+3Cl2 ==4HCl+NCl3 (三氯化氮) NH3+NH2Cl+OH- = N2H4 (联氨)+Cl-+H2O COCl2(光气) +4NH3=CO(NH2)2 (尿素) +2NH4Cl NH H可以被其 3分子中的 SOCl 2+4NH3==SO(NH2)2 (亚硫胺) +2NH4Cl 它原子或基团取代,生成 HgCl2+2NH3=Hg(NH2)Cl↓(白) (氨基氯化汞) +NH4Cl
第十五章
ⅤA
氮族元素
Nitrogen Family Elements
Ⅵ A Ⅶ A 0族 2He 氮 7N 8O 9F 10Ne 磷 15P 16S 17Cl 18Ar 砷 33As 34Se 35Br 36Kr 锑 52Sb 52Te 53I 54Xe 铋 83Bi 84Po 85At 86Rn
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N2H4和NH3一样也能生成配位化合物,例如 [Pt(NH3)2(N2H4)2]Cl2 ,[(NO2)2Pt(N2H4)2Pt(NO2)2] 等。
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(1)分解反应 2. 羟氨的 3NH2OH=NH3↑+N2↑+3H2O 性质 部分分解为 4NH2OH=2NH3↑+N2O↑+3H2O NH2OH是无色固体,
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配位键 水溶液中强烈水解 为SbO+和BiO+,或 碱式盐或氢氧化物
单键 共价键 重键
NH3 PH3 N2H4 NCl3 PCl5 SbCl5
NN NN=N-H O=P(OH)3
N原子可以进行SP3、SP2 、SP等多种杂化态,因 而表现为最多的氧化态,半径大的其他元素主要以 SP3杂化,
配位键
NH2OH+2Fe(OH)2+H2O=2Fe(OH)3+NH3
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3.氮化物 (N— )
离子型氮化物只存在于固态,水 溶液中水解为氨: 3Mg+N2=Mg3N2 Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3
间充型氮化物不服从一般化合价定律, 如TiN、Mn5N2、W2N3等,氮原子填充在 金属晶格的间隙中,化学性质稳定,熔 点高,硬度大,用于作高强度材料。 氮与非金属元素如C,Si,P等可形成共 价型氮化物,这类化合物中,氮元素 氧化数为-3,如AlN, BN, GaN, Si3N4 等,它们都是大分子物质,熔点高。
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