全国高中化学竞赛之化学元素化学-氮磷

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1、第三章氮磷内容提要：主要介绍氮、磷及其重要化合物的基本性质和结构。熟悉下列内容：1、N在本族元素中的特殊性；2、氮、磷以及它们的氢化物、氧化物、含氧酸和含氧酸盐的结构、性质、制备和用途。§3-1氮及其化合物§3-2磷及其化合物1-1氮的结构特征1-2氮气1-3氮化物1-4氮的氢化物1-5氮的卤化物和酰卤化物1-6氮的氧化物1-7氮的含氧酸及其盐1-8竞赛题回放§3-1氮及其化合物1-1氮的结构特征一、原子结构二、成键特征1.形成离子键(N3-)2.形成共价键(1)三个共价单键(NH3NF3NCl3)(2)一个共价双

2、键和一个共价单键(Cl-N=O角形)(3)一个共价三键(:N≡N::C≡N:-)(4)+5氧化态(NO3-HNO3NF4+FNO2)3.形成配位键{[Cu(NH3)4)]2+、[Os(NH3)5(N2)]2+}1-2氮气1、分子结构氮分子的分子轨道式为：[KK(σ2s)2(σ*2s)2(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2]，由于氮原子的2s和2p轨道能量比较接近，在形成分子时，2s和2p轨道相互作用，影响了轨道的能量，因此强成键的(σ2s)2，(π2py)2和(π2pz)2构成了N2分子中的三重键，弱成键(σ

3、2px)2和弱反键(σ*2s)2近似抵消，它们相当于孤电子对,(σ2p)2是N2分子中填有电子的最高能级，它的电子云大部分集中在分子的两端。由于N2分子具有3个强的成键轨道，所以它具有很大的稳定性，将它分解为原子需要吸收941.69kJ·mol-1的能量。N2分子是已知的双原子分子中最稳定的。氮分子的键能N≡N941.7kJ.mol-1N=N418.4kJ.mol-1N－N154.8kJ.mol-1523.3kJ.mol-1263.6kJ.mol-1所以氮分子是已知的双原子分子中最稳定的2.物理性质单质氮在常况下是

4、一种无色、无臭的气体，在标准情况下，它的密度是1.25g•dm-3。它的熔点为63K，沸点为75K。3、化学性质（1）与氢气化合在高温高压并有催化剂存在的条件下，氮气可以和氢气反应生成氨：N2+3H22NH3高温高压催化剂（2）与氧气化合氮气在放电条件下也可以直接和氧气合成一氧化氮：放电N2+O22NO（3）生成氮化物的反应第ⅠA族的金属锂在常温下和氮气直接反应：6Li+N2=2Li3N第ⅡA族金属Mg、Ca、Sr、Ba要在炽热的温度下才能和氮气作用：3Ca+N2=Ca3N2第ⅢA族硼和铝要在白热的温度下才能同氮气

5、反应：2B+N2=2BN（巨型分子化合物）硅和其他族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能和氮气反应。第ⅠA族的金属除锂外都不直接和氮气作用，但可用间接的方法得到这些金属元素的氮化物。4.制备(1)空气分馏(2)实验室NH4NO2(aq)=N2↑+2H2ONH4Cl(饱和)+NaNO2(饱和)=NaCl+2H2O+N2↑(NH4)2Cr2O7(s)=N2↑+Cr2O3+4H2O8NH3+3Br2(aq)=N2↑+NH4Br2NH3+CuO(s)=N2↑+3H2O↑+3Cu1-3氮化物一、类型1、盐型：Li3N

6、、M3N2(M=Mg、Ca、Sr、Ba)2、共价型：(CN)2、P3N5、As4N4、S2N2、S4N43、金属型：MN、M2N、M4N(M=Ti、V、Cr、Fe、Th、U等4、金刚型：HN(M=B、Al、Ga、In、Tl)ⅠA、ⅡA的氮化物为离子型；ⅣA-ⅥA非金属的氮化物为共价型；过渡金属氮化物为“间充型化合物”：热稳定性高、导电性好、高熔点、高硬度。ⅢA、ⅣA氮化物中BN、AlN为巨型分子具有金刚石结构；Si3N4高温结构材料：高强度、高硬度、耐氧化、耐腐蚀、抗热、抗冲击。二、N3-是已知最强的π给予体，通常

7、形成一类称之为次氮基配合物的化合物[OsO3N]-、[VCl3N]-、[MoO3N]-、[WCl5N]2-[ReN(PR3)3X2]、[N{RuCl4(H2O)}2]2-[OsO3N]-[N{RuCl4(H2O)}2]2-1-4氮的氢化物一、氨及铵盐NH3、N2H4、N2H2、N4H4、NH2OHHN3、NH4N3、N2H5N3像水一样，纯液氨也是电的不良导体，但却有微弱的电离作用：NH3(l)+NH3(l)NH4++NH2-酸碱体系NH4NO3+KNH2KNO3+2NH3酸碱盐溶剂1、液氨1）自偶电离液氨2）良好

8、溶剂——非水体系∵μ(NH3)＜μ(H2O)∴极性弱的化合物在液氨中溶解度↑AgF→AgI溶解度？3）碱金属的液氨溶液金属溶于液氨溶液发生如下反应：Na=Na++e-Na++xNH3Na(NH3)x+e-+yNH3e(NH3)y-特点：a.深蓝色的溶液；b.强导电性；c.还原性；d.蒸干即得原金属；e.放置缓慢分解，放出氢气，蓝色慢慢褪去。将金属的液氨溶液放