第十三章P區(qū)元素教學(xué)課件

s區(qū)—ns1－2p區(qū)—ns2np1－6（He無p電子）d區(qū)—(n－1)d1－10ns1－2(Pd無s電子)f區(qū)—(n－2)f1－14(n－1)d0－2ns2結(jié)構(gòu)分區(qū)周期系第ⅤA族元素包括氮、磷、砷、銻、鉍5種元素，稱為氮族元素。氮和磷是非金屬元素，砷和銻是準(zhǔn)金屬，鉍是金屬元素。一、包括的元素二、特征氮族元素性質(zhì)的變化是不規(guī)則的。氮族元素的價層電子構(gòu)型為ns2np3，電負(fù)性不是很大，所以形成氧化值為正的化合物的趨勢比較明顯。第一節(jié)氮族元素概述氮族元素所形成的化合物主要是共價型的，而且原子愈小，形成共價鍵的趨勢也愈大。氮族元素的氫化物的穩(wěn)定性從NH3到BiH3依次減弱，堿性依次減弱，酸性依次增強(qiáng)。氮族元素氧化物的酸性隨著原子序數(shù)的遞增而遞增。氮族元素在形成化合物時，除N原子最大配位數(shù)一般為4外，其他元素的原子的最大配位數(shù)為6。第二節(jié)氮元素一、氮的單質(zhì)氮在地殼中的含量較少，主要以單質(zhì)存在于大氣中，約占空氣體積的78％。工業(yè)上以空氣為主要原料大量生產(chǎn)氮?dú)?，?shí)驗(yàn)室制備時可用NH4Cl與NaNO2濃的混合溶液加熱。氮?dú)馐菬o色、無臭、無味的氣體，微溶于水。氮?dú)庠诔叵禄瘜W(xué)性質(zhì)極不活潑，不與任何元素化合，升高溫度能增進(jìn)氮?dú)獾幕瘜W(xué)活性。氮分子是雙原子分子，兩個氮原子以叁鍵結(jié)合。N2和CO都含有14個電子，它們是等電子體，具有相似的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。氨分子的構(gòu)型為三角錐形，它是極性分子。氨是具有特殊刺激氣味的無色氣體，在水中溶解度極大。氨分子間可以形成氫鍵，因此其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高于同族元素磷的氫化物PH3。氨容易被液化，液氨可用作制冷劑。實(shí)驗(yàn)室用銨鹽和強(qiáng)堿共熱來制取氨，工業(yè)上采用合成的方法。二、氮的化合物1.

氮的氫化物A.

氨氨的化學(xué)性質(zhì)較活潑，能和許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。a.加合反應(yīng)b.取代反應(yīng)c.氧化還原反應(yīng)B.

銨鹽氨與酸作用可以得到各種相應(yīng)的銨鹽。銨鹽與堿金屬，特別是鉀鹽非常相似，原因在于二者的離子半徑相近。銨鹽一般為無色晶體，皆溶于水，但酒石酸氫銨與高氯酸銨等少數(shù)銨鹽的溶解度較小。銨鹽在水中都有一定程度的水解。用Nessler試劑（K2[HgI4]的KOH溶液）可以鑒定試液中的NH4+，生成沉淀的顏色從紅棕到深褐色有所不同。固體銨鹽受熱易分解，分解的情況因組成銨鹽的酸的性質(zhì)不同而不同。酸易揮發(fā)且無氧化性酸不揮發(fā)且無氧化性酸有氧化性2.

氮的氧化物氧化態(tài)化學(xué)式顏色性質(zhì)＋1N2O無穩(wěn)定＋2NO無反應(yīng)性能適中＋3N2O3藍(lán)不穩(wěn)定，易分解為N2O和NO＋4NO2綜強(qiáng)氧化性＋4N2O4無分解為NO2＋5N2O5無不穩(wěn)定，易分解為NO2和O2A.

一氧化氮NO分子中的價電子數(shù)之和為11，為奇數(shù)，被稱為奇電子分子，具有順磁性。通常奇電子分子是有顏色的，但氣態(tài)NO是無色的，液態(tài)和固態(tài)NO中有雙聚分子N2O2，它有時呈藍(lán)色是由于含有微量的N2O3。反應(yīng)性能：氧化還原性配位性B.

二氧化氮和四氧化二氮NO2是紅棕色氣體，具有特殊的臭味并有毒T<-11.2℃固態(tài)，完全以N2O4它T>熔點(diǎn)N2O4部分離解（0.01%NO2)淡黃色T=沸點(diǎn)（21.15oC）N2O4部分離解(0.1%),深棕紅色T>140℃N2O4完全離解NO2與水反應(yīng)生成硝酸和NO，與堿NaOH溶液反應(yīng)生成硝酸鹽和亞硝酸鹽的混合物。NO2是強(qiáng)氧化劑，氧化能力比硝酸強(qiáng)。NOO134oNO2的分子構(gòu)型（V性）NNOOOO134oN2O4的分子構(gòu)型（平面形）3.

氮的含氧酸及其鹽A.

亞硝酸及其鹽亞硝酸是一種弱酸，極不穩(wěn)定，智能存在于很稀的冷溶液中，溶液濃縮或加熱時，分解為水和三氧化二氮，后者又分解為一氧化二氮（棕色氣體）和一氧化氮。（淡藍(lán)色）（棕色）亞硝酸鹽大多是無色的，除淡黃色的AgNO2外，一般都易溶于水。所有亞硝酸鹽都是劇毒的，還是致癌物質(zhì)。亞硝酸鹽在酸性介質(zhì)中具有氧化性，還原產(chǎn)物為NO，這一反應(yīng)在分析化學(xué)中用于測定NO2-的含量。在與強(qiáng)氧化劑作用時，NO2-又表現(xiàn)出其還原性。NO2-具有一定的配位能力，可與許多金屬離子形成配合物。NO2-與Co3+生成六亞硝酸根合鈷(Ⅲ)配離子[Co(NO2)6]3-，可用來鑒定K+。B.

硝酸及其鹽硝酸的制備普遍采用氨催化氧化法。得到的稀硝酸用硝酸鎂作脫水劑進(jìn)行蒸餾可制得濃硝酸。硝酸分子內(nèi)的氮原子采用sp2雜化，與三個氧原子形成平面三角形，硝酸分子內(nèi)則可以形成氫鍵。平面三角形HNOOO分子內(nèi)氫鍵純硝酸是無色液體。濃硝酸不穩(wěn)定，受熱或光照時會部分分解成NO2和O2，故需在陰涼不見光處存放。硝酸具有強(qiáng)酸性、強(qiáng)氧化性和硝化性。除了不活潑的金屬如金、鉑等和某些稀有金屬外，它幾乎能與所有的其他金屬反應(yīng)生成相應(yīng)的硝酸鹽。有些金屬（如鐵、鋁、鉻等）可溶于稀硝酸而不溶于冷的濃硝酸。原因在于濃硝酸將其金屬表面氧化成一層薄而致密的氧化物保護(hù)膜（鈍化膜），阻止了金屬與硝酸的進(jìn)一步反應(yīng)。硝酸濃度和氧化性：濃

稀

強(qiáng)弱王水—濃硝酸和濃鹽酸的混合物（體積比為1:3）。它的氧化性比硝酸更強(qiáng)，可以將金、鉑等不活潑金屬溶解。硝酸能與有機(jī)化合物發(fā)生硝化反應(yīng)，生成硝基化合物（大多數(shù)為黃色），實(shí)際應(yīng)用中常以濃硝酸和濃硫酸的混酸作為硝化劑。幾乎所有的硝酸鹽都易溶于水。絕大多數(shù)硝酸鹽是離子型化合物。硝酸鹽的水溶液幾乎沒有氧化性，只有在酸性介質(zhì)中才有氧化性。固體在高溫時分解出O2，具有氧化性。硝酸鹽固體和水溶液在常溫下比較穩(wěn)定。固體在受熱時能分解，分解產(chǎn)物因金屬離子的性質(zhì)不同而不同。最活潑金屬：亞硝酸鹽和氧氣活潑性較差金屬（位于Mg和Cu之間）：氧氣、二氧化氮和相應(yīng)的金屬氧化物不活潑金屬（比Cu更不活潑）：氧氣、二氧化氮和相應(yīng)的金屬單質(zhì)13－3磷一、磷的單質(zhì)

制備：性質(zhì)：白磷：是透明的、軟的蠟狀固體，由P4分子通過分子間力堆積起來，化學(xué)性質(zhì)活潑，易被氧化，在空氣中能自燃，需保存在水中。白磷劇毒。白磷與紅磷1.

磷的氫化物磷在氧氣不足的條件下燃燒生成P4O6，簡稱為三氧化二磷P2O3，它是亞磷酸的酸酐，稱為亞磷酸酐。氣態(tài)或液態(tài)的三氧化二磷都是二聚分子P4O6。P4O6是白色的蠟狀固體，易溶于有機(jī)溶劑。A.

三氧化二磷二、磷的化合物2.

磷的氧化物POP4O6分子構(gòu)型B.

五氧化二磷磷在充足的空氣中燃燒時生成P4O10，簡稱為五氧化二磷，它是磷酸的酸酐，稱為磷酸酐。五氧化二磷是二聚分子P4O10，它的構(gòu)型與P4O6相似，只是在每個磷原子上多結(jié)合了一個氧原子。P4O10是白色雪花狀晶體，與水反應(yīng)時先生成偏磷酸，然后形成焦磷酸，最后形成正磷酸。P4O10吸收性強(qiáng)，常用作氣體和液體的干燥劑。POP4O10分子構(gòu)型3.

磷的含氧酸及其鹽磷能形成多種含氧酸，按氧化值不同可分為次磷酸H3PO2、亞磷酸H3PO3、磷酸H3PO4等，其中磷的氧化值分別為+1，+3和+5。根據(jù)磷的含氧酸脫水的數(shù)目不同，又分為正、偏、聚、焦磷酸等。磷酸及其鹽磷的含氧酸中以磷酸為最穩(wěn)定。P4O10與水作用時，由于加合水分子數(shù)目不同，可以生成幾種主要的P（Ⅴ）的含氧酸，它們可以用一個通式表示：X＝1正磷酸（脫去1分子水為偏磷酸）X＝2焦磷酸X＝3三磷酸A.

正磷酸及其鹽純凈的磷酸為無色晶體，是一種高沸點(diǎn)酸。磷酸不形成水合物，但可與水以任何比例混溶。磷酸是三元強(qiáng)酸，但沒有氧化性。在磷酸分子中磷原子以sp3雜化軌道與4個氧原子形成4個σ鍵，其中PO4原子團(tuán)呈四面體構(gòu)型。正磷酸可以形成三種類型的鹽，即磷酸二氫鹽（NaH2PO4）、磷酸一氫鹽（Na2HPO4）和正鹽（Na3PO4）。磷酸正鹽比較穩(wěn)定，一般不易分解，但酸式磷酸鹽受熱容易脫水成為焦磷酸鹽或偏磷酸鹽。大多數(shù)磷酸二氫鹽都易溶于水，而磷酸一氫鹽和正鹽（除鈉、鉀及銨等少數(shù)鹽外）都難溶于水。除鋰外的堿金屬磷酸鹽都易溶于水。PO43-具有較強(qiáng)的配位能力，能與許多金屬離子形成可溶性的配合物。如Fe3+與PO43-，HPO42-形成無色的H3[Fe(PO4)2]，H[Fe(HPO4)2]，在分析化學(xué)上常用PO43-作為Fe3+的掩蔽劑。磷酸鹽與過量的鉬酸銨(NH4)2MoO4及適量的濃硝酸混合后加熱，可慢慢生成黃色的磷鉬酸銨沉淀，用來鑒定PO43-。B.

焦磷酸及其鹽焦磷酸H4P2O7是無色玻璃狀物質(zhì)，易溶于水，在水中，它轉(zhuǎn)變?yōu)榱姿?。焦磷酸是四元酸，它的酸性比磷酸?qiáng)。一般說來，酸的縮和程度越大，其產(chǎn)物的酸性越強(qiáng)。焦磷酸鹽常見的有兩類，即M2ⅠH2P2O7和M4ⅠP2O7。P2O74-也具有配位能力，適量的Na4P2O7溶液與Cu2+等離子作用生成相應(yīng)的焦磷酸鹽沉淀，當(dāng)Na4P2O7溶液過量時，則由于生成配合物使沉淀溶解。4.

磷的鹵化物磷與適量的鹵素單質(zhì)作用生成三鹵化磷。三鹵化磷的分子構(gòu)型為三角錐形，磷原子位于三角錐的頂點(diǎn)，采用sp3雜化與3個鹵