第17章 氮族元素

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1、第17章氮族元素氮族元素Chapter17NitrogenFamilyElements本章教学内容本章教学内容17.1氮族元素概述17.2氮族元素的单质17.3氮的化合物17.4磷的化合物17.5砷锑铋的化合物17.1氮族元素概述¢氮族元素在周期表中的位置氮族~氮族元素的基本性质~元素氮(N)磷(P)砷(As)锑(Sb)铋(Bi)原子序数715335183[He]2s22p3[Ne]2s22p3[Ar]2s22p3[Kr]2s22p3[Xe]2s22p3电子构型原子量14.0130.9774.92121.76208.98半径/pm7011012114

2、1146第一电离14021012944832703能(kJ·mol-1)电子亲和-6.7571.0777101100能(kJ·mol-1)电负性3.042.192.182.052.0217.2氮族元素的单质17.2.1氮17.2.2磷17.2.3砷、锑、铋17.2.1氮¢氮气概述ò氮气是大气的主要成分，大规模制备是通过分馏液态空气实现的。但因需求量太大仍然促使人们谋求建立某种成本更低的制备工艺。ò最大的用途是用于制造氮肥、其他含氮化合物和作保护气体。高纯N2要进一步除水和氧。液氮(b.p.–196ºC)是一种重要的致冷剂。惰性气氛手套箱¢氮的结构N原

3、子的价电子构型为2s22p3，在N形成时，两2个氮原子之间形成1个σ键和2个π键，所以结构式表示为:NN:。¢氮的性质在一般情况下，N的化学N2分子模型2性质稳定，不易于与其他物质发生反应，但常温下可与金属锂直接反应生成LiN，高3温时能和Mg、Ca、Ba、Al、B、Si等化合生成氮化物。高温6Li+N=2LiN2B+N2BN23217.2.1磷¢磷的同素异形体磷有多种同素异形体，常见的有白磷，黑磷和红磷三种。白磷黑磷红磷白磷为无色透明晶体，剧毒，至死量为0.1g，不溶于水，易溶于CS中。2红磷为暗红色固体，无毒，不溶于水、碱和CS中。经测2定，磷的

4、相对分子质量相当于分子式P。4黑磷是以白磷为原料在220℃，1.216×109Pa下制成的，其结构和石墨相似，不溶于有机溶剂。¢磷的化学反应V常温下，红磷的化学性质比较稳定，白磷却有很高的化学活性，在空气中燃烧生成PO和PO，氧气充46410分时，生成物以PO为主。410V磷与卤素、硫都能直接化合，生成相应的化合物：2P+3X=2PX23PX+3X=2PX3254P+3S=PS(PS,PS)4346410V白磷和碱作用，发生歧化反应，生成膦和次磷酸盐。P+3NaOH+3HO=PH+3NaHPO42324V白磷能将Au、Ag、Cu等从它的盐溶液中还原出

5、来。11P+15CuSO+24HO=5CuP+6HPO+15HSO42334242P+5CuSO+8HO=5Cu+2HPO+5HSO423424V磷还能与氧化性酸反应。P+5HNO=HPO+5NO+HO334223P+5HNO(稀)+2HO=3HPO+5NO3234所以，工业上用磷与HNO反应制备HPO。33417.2.3砷、锑、铋¢砷、锑、铋概述V砷和锑各有灰、黄、黑三种同素异形体，而铋没有。V常温常压下，单质砷、锑、铋均为固体。V砷是非金属，锑、铋是金属，但熔点较低且易挥发。V一般金属熔化时导电性能降低，铋却相反，固体铋的导电性仅为液体的48%左

6、右。¢砷、锑、铋的化学反应V通常状况下，砷、锑、铋在水和空气中比较稳定，不溶于稀酸和非氧化性酸，但能与HNO、热浓HSO及王324水反应。2As+3HSO(热、浓)=AsO+3SO+3HO2423223As+5HNO=3HAsO+5NO3342Sb+6HSO(热、浓)=Sb(SO4)+3SO+6HO2423223Sb+5HNO+8HO=3HSb(OH)+5NO32362Bi+6HSO(热、浓)=Bi(SO4)+3SO+6HO2423223Bi+4HNO=Bi(NO)+NO+2HO3332V高温下，砷、锑、铋能和氧、硫、卤素反应，产物一般是+3价，与氟

7、反应，产物是+5价。4As+3O=2AsO2232As+3Cl=2AsCl232As+5F=2AsF25V锑、铋都不与碱反应，但砷可与熔融碱反应。2As+6NaOH(熔融)=2NaAsO+3H33217.3氮的化合物17.3.1氮的氢化物17.3.2氮的氧化物17.3.3氮的含氧酸及盐17.3.1氮的氢化物¢氨(NH)3（1）氨的结构在NH分子中，N原子采取不等性sp3杂化，三个3sp3杂化轨道与H原子的1s轨道重叠形成三个键，剩余一个杂化轨道被孤对电子占据，不能成键。由于孤电子对的排斥作用，N–H键间的夹角不是109º28'，而是107º18'。分

8、子呈三角锥形。因此NH是结构3不对称的极性分子。NH分子的结构3（2）氨的物理性质氨是一种具有刺激性臭味的无