第14章 氮族元素（课件）- 《无机化学》同步教学（吉林大学版）

14、氮 族 元 素 主 要 内 容 氮的单质 1 2 3 氮的成键特征 氮的氢化物 4 氮的含氧化合物 磷及其化合物 5 6 砷、锑、铋 主 要 内 容 氮族元素包括氮、磷、砷、锑、铋 5 元素，在周期表中处于 VA 族。 氮绝大部分以单质形式存在于大气 中， 动植物体内的蛋白质都含氮，自然 界最大的硝酸盐矿是智利的硝石矿。 砷、锑、铋主要以硫化物的形式存在，如雄黄 As4S4，雌黄 As2S3，辉锑矿 Sb2S3，辉铋矿 Bi2S3 等。 磷在自然界以磷酸盐的形式存在，如 磷酸钙矿，磷灰石矿及其他磷酸盐矿物 。 常温、常压下，N2 是无色、无臭、无 毒的气体，溶解度小。 14―1 氮的单质 14―1―1 N2分子的结构 N2 分子中，两个 N 原子之间成三键， 1 个 σ键，2 个  键。 是已知的最稳定的双原子分子之一。 14―1―2 N2的化学性质 常温下 N2 很稳定，高温下活性增强，可与金属和非金属反应： N2 + 3 H2 ———— 2 NH3 高温高压 催化剂 在放电条件下和 O2 直接化合： N2 + O2 ——— 2 NO 放电 高温下，N2 和 Mg， Ca， Sr，Ba 反应： 3 Mg + N2 ——— Mg3N2 410 ℃ 6 Li + N2 —— 2 Li3N N2 和 Sr 反应温度为 380 ℃；和 Ba 反应温度为 260 ℃；和 Li 反应，250 ℃ 时，已经很快。 工业上，分馏液态空气制 N2。 制取高纯 N2，需将 N2 通过灼热铜网 以除去 O2。 通过 P2O5 除去 H2O，之后储入钢瓶。 14―1―3 N2的制备 实验室中， 采用将氨或铵盐氧化的方法制备少量 N2，最常用的是加热亚硝酸钠和氯化铵饱和溶液的方法： NH4Cl + NaNO2 —— NaCl+ 2 H2O + N2↑ 其它用来制取 N2 的反应有： △ NH4 2Cr2O7 （s） —— Cr2O3 + 4 H2O + N2↑ （ ） 8 NH3 + 3 Br2 —— 6 NH4Br + N2↑ △ 2 NH3 + 3 CuO —— 3 H2O + N2↑+ 3 Cu △ 14―2 氮的成键特征 14―2―1 离子键 N 元素有较大的电负性，同电负性较小 的金属 Li，Ca，Mg 等形成二元氮化物时，形成离子键。 N3－ 的电荷较高，遇水剧烈水解，因此水溶液中不存在 N3－。 N 原子同非金属形成化合物时，总是以共价键同其它原子相结合。 14―2―2 共价键 如 NH3，NCl3，N2H4 等分子中，N 原子采取 sp3 杂化，形成三个单键，全是σ键。 N 原子还可以参与形成  键和离域  键（大  键）。 形成离域  键的条件： 首先，参与形成大  键的 P 轨道是不参与杂化的轨道且垂直于分子平面； 其次，参与形成大  键的几个原子尽可能共平面； 最后，参与形成大  键的轨道中的电子总数小于轨道数的 2 倍。 氮的某些化合物有孤对电子 ， 可 作 为 电 子对给予体向金属离子配位形成配位键。 14―2―3 配位键 如 NH3 和 N2H4 配位形成的 [Co NH3 4]2+，[Pt NH3 2 N2H4 2]2+。 （ ） （ ） （ ） 以及N2配位形成的 [Os NH3 5 N2 ]2+ 和 [ NH3 5Ru N2 Ru NH3 5]4+。 （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） 14―3 氮的氢化物 氮的氢化物主要包括氨、联氨、羟胺和叠氮酸。 14―3―1 氨 1