内蒙古民族大学无机化学吉大武大版-第15章节氮族元素课件

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1、第十四章氮族元素要点：1.氮族元素的通性2.氮的成键特征3.单质N2的结构、性质和制备4.氮的氢化物5.氮的含氧酸及其盐6.单质磷的结构和性质7.磷的含氧化合物（氧化物，含氧酸及其盐）8.As、Sb、Bi成键特征及惰性电子对9.As、Sb、Bi氢化物、氧化物、硫化物氮族(VA)：N,P,As,Sb,Bi价电子构型：ns2np3非金属准金属金属AsSbBiNPAsSbBi+5+5+5(+5)+3+3+3+3氧化态+5

2、-3-3-3(-3)最大配位数46666M2O3酸性酸性两性两性碱性酸性增加MH3稳定性下降§14－1氮族元素的通性1.价电子原电子结构为ns2np３。元素最高氧化态可为＋

3、5。2.电负性小于VIA和VIIA。3.并由于随ｎ的增大，ns电子的钻穿作用增强（依As，Sb，Bi顺序，特别Bi是6s电子），它们受到的屏蔽作用减小，核对其作用增大，因而不易参加成键，表现为惰性，使得从N－Bi，特别Bi的＋５氧化态很不稳定，相反＋３氧化态稳定，因而其最高氧化态化合物如Bi2O5，NaBiO3表现为强氧化性，极易被还原为＋３氧化态，这种影响叫惰性电子对效应。4.最低氧化态可为－３，特别是N、P元素因电负性较大，经常表现为-3氧化态，如Mg3N2或共价物NH3、PH3等。从上到下，+３态稳定，从下到上，+３态不稳定。5.由于它们的原子价层电子结构为半充满，本族元素的I1

4、特别高。但Sb、Bi由于半径大，电负性小，失电子倾向增大，其+3氧化态化合物离子型增大，有Sb3+、Bi3+存在。6.从P开始有了空的nd轨道，故最高配位数可达６，如PCl６－。A．＋５价态：酸性介质中除H3PO4，均为氧化剂，特别HNO3，Bi2O5（或BiO3－）为强氧化剂。碱性溶液中，氧化性有所减弱。B．＋３价态，变化大：HNO２，NO2－在酸性介质中有明显的氧化性，而H3PO３，PO3２－是较强还原性。其它元素＋３态均为弱还原剂，在碱性介质中，还原性增强。C．单质：只有Ｐ发生歧化反应，如：P4＋３OH－＋３H2O＝３H2PO2－＋PH3D．－３价态：除NH3，NH4＋有一定的还

5、原性外，其余均为强还原剂，特别是在碱性溶液中。§14－2氮及它的化合物N在地壳中的含量为0.0046%。自然界中，N元素主要以游离态N2存在于大气中，化合态Ｎ以蛋白质形式存在于动植物体中，或以硝酸盐形式存在于地壳中如硝石，（智利硝石），NaNO3。2.1氮的成键特征N原子价层为2s22p3，有三个成单电子，无空的d轨道。键型结构　杂化态氧化态σπ孤电对构型　　实例离子键共　价　键配位键Sp3(-3)400正四面体NH4+Sp3(±3)400三角锥NH３、NF3Sp2(＋5)310平面三角形NO3-、Sp2(＋5)310平面三角形NO2Cl、Sp(+3)211V形NOCl、Sp(+4)2

6、11NO2、Sp(+5)220直线形NO2+、Sp(-3)121直线形N2、Sp(0)121直线形CN-、Li3N、Ca3N2氨合物、胺合物、←:NH3、R3N:→过渡金属分子氮配合物N..·*..**-3NN..N..NN....NN..NNN..2.2单质N2的结构、制备和性质1.结构：从Ｎ２分子的轨道式(KK)4(σ2S)2(σ2S＊)２(π2py)2(π2pz)2(σ2px)2可以看出两个N原子间形成一个σ键和两个π键。但是值得注意的是，过去一直以为N2分子中的三个键是纯P轨道形成的，而实际上由于氮原子的2s和2p轨道能量很接近，在形成分子时，2s和2p原子轨道相互作用，轨道能

7、量有交错现象，应该为(σ2S)2和(π2py)2(π2pz)2构成了N2分子中的三重键。而弱的高能量的成键(σ2p)2和弱的反键(σ2S＊)２近似相互抵消，对N2的成键没有贡献，但(σ2S＊)２和(σ2px)2的电子云分布基本集中在分子的两端，因而N2分子结构式为:N≡N:，相当稳定。(1)实验室制法：NH4NO2(aq)N2￪+2H2O(NH4)2Cr2O7N2￪+Cr2O3+4H2O8NH3+3Br2(aq)N2￪+6NH4Br2NH3+3CuON2￪+3Cu￬+3H2O(2)光谱纯N2的制备：2NaN3(叠氮化钠)2Na+3N2￪(3)大气中N2的总量估计约达4×1015t。利用

8、氮和氧沸点(N2:-196℃;O2:-183℃)的不同,工业上通过精馏分离液态空气的方法大规模制备N2。煮沸ΔΔΔ天津杭州上海国内已有大型氮、氧气制造厂家正在研制中的氮-氧膜分离器氮气主要用于制备氮肥和其他含氮化合物。实验室用N2、Ar、He等气体提供惰性气氛以操作对空气敏感的化合物。氮是这类保护气体中最廉价易得的一种，市场上有高压氮气和高纯液氮供应。惰性气氛手套箱高纯氮气里还含有什么杂质？怎样进一步除去经过精馏和分离过的高纯氮里还会含有极少量