[理学]Ch12：氮族、碳族、硼族元素2011_3_21.ppt

12.1 氮族元素 了解氮族元素的通性。 掌握N2分子的结构和特殊稳定性；掌握氨及氨的衍生物、亚硝酸及盐和硝酸的结构与性质。 了解磷的同素异形体，掌握磷的氧化物、磷酸及其盐的性质。 掌握砷、锑、铋的氧化物、氢氧化物、含氧酸及其盐的性质和性质递变规律； 掌握砷、锑、铋硫化物的性质。 12.1 氮族元素 12.1.1 氮族元素概述——ns2np3 周期系第ⅤA族包括： N、 P、 As、Sb、 Bi 非金属 准金属 金属 体现了金属到非金属的完整的过渡！ 常见的氧化数：+3、+5。 惰性电子对效应导致，从上到下：+3(低)氧化态越来越稳定； +5(高)氧化态越来越不稳定。 12.1.2 氮气 1. 氮气的制备和化学模拟生物固氮 2. 氮气的稳定性和等电子体 12.1.3 氨及铵盐 1. 氨 氨极易溶于水，主要是形成：NH3. H2O，2 NH3. H2O 是NH3分子通过氢键与H2O分子连接 液氨与水类似，也是一种良好的溶剂，有微弱的解离： 氨有下列3类反应： (1) 加合反应——氨分子中的孤对电子倾向于和别的分子或离子形成配位键，生成各种形式的氨合物(类似水合反应)。 如：[Ag(NH3)2]+，[Cu(NH3)4]2+，[Co(NH3)6]2+，[Co(NH3)6]3+ (2) 取代反应——分两种情况 一种情况是把NH3作为一种三元酸，则其中的氢可以依次的被取代，生成氨基 - NH2，亚氨基 -NH，氮化物的衍生物。 另一种情况是氨基- NH2或亚氨基 NH取代其它化合物中的原子或基团，这种反应实际上是NH3参与的复分解反应。 类似于水解反应，也常叫做氨解反应。 如： HgCl2 + 2NH3 → HgNH2Cl↓(白) + NH4Cl (3) 氧化反应——还原性 NH3和NH4+中N的氧化值为-3，因此它们在一定条件下只能有失去电子的倾向而显示还原性。 2. 铵盐——易溶于水、易水解、热不稳定性、铵离子的鉴定 铵盐的热稳定性较差，加热易分解，其分解产物与组成其铵盐的酸有关： (1) 易挥发性酸组成的铵盐，加热后生成的NH3和酸一起挥发： (3) 若由氧化性酸组成的铵盐，加热放出的氨立即被氧化： 12.1.4 氮的氧化物、含氧酸及其盐——亚硝酸、硝酸及其盐 1. HNO2——弱酸性、不稳定性、氧化性、还原性 制备：将等物质的量的NO2和NO混合物溶解在冰水中时，可生成亚硝酸的水溶液： 不稳定性——亚硝酸极不稳定，只能存在于很稀的、冷的溶液中，其溶液浓缩或加热时就分解为NO、NO2和H2O。 2．亚硝酸盐 通常用碱吸收等物质的量的NO2和NO可以制亚硝酸盐： 3． HNO3——浓、稀硝酸的氧化性 工业上制HNO3――氨氧化法 4NH3 (g) + 5O2 → 4NO + 6H2O (Cat: Pt网，t=1273K) 2NO + O2 → 2NO2 3NO2 + H2O(热) → 2HNO3 ＋ NO 实验室制法： NaNO3 + H2SO4(浓) → HNO3 + NaHSO4 (393~423K) HNO3的结构——N原子：sp2杂化；存在分子内氢键 N：2s22p3─→2s12px12py1 2pz2 HNO3中，N(+5)，处于最高氧化值，HNO3具有氧化性。 (1) 与非金属作用 无论是浓HNO3或稀HNO3，其还原产物均为NO↑ ② 稀HNO3与金属作用，主要被还原为NO(+2)： 小结： A．与同种金属反应，硝酸越稀，N被还原的程度(指氧化值下降大小)越大。 注意：这不能说稀HNO3的氧化性比浓HNO3强，相反，HNO3越稀，氧化性越弱。 浓酸比稀酸氧化性强，当HNO3被还原成低氧化态时，可以被浓HNO3进一步氧化： NO + 2HNO3 → 3NO2 + H2O 浓HNO3的反应速度快、氧化能力较强，可使被氧化的物质达到最高氧化态： 小结： B．与同浓度HNO3反应，金属越活泼，HNO3被还原程度越大，这正说明活泼金属的还原性强。 4. 硝酸盐——热分解 水溶性，几乎所有的硝酸盐都易溶于水而且容易结晶。 热稳定性，主要表现为NO3-根的不稳定性和氧化性 。 (1) 碱金属和碱土金属的无水硝酸盐热分解产生亚硝酸盐和氧气 。 5. NO3-的和NO2-的鉴定 NO3-的鉴定：