无机化学唐慧安氮磷砷省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第16章章 氮、磷、砷氮、磷、砷16-1 元素基本性质16-2 氮和氮化合物16-3 磷及其化合物16-4 砷习题第1页16-2 氮和氮化合物氮和氮化合物16-2-1 氮16-2-2 氮氢化物16-2-3 氮含氧化合物 16-2-4 氮其它化合物第2页16-3 磷及其化合物磷及其化合物16-3-1 单质磷16-3-2 磷氢化物、卤化物和硫化物16-3-3 磷含氧化合物第3页16-4 砷砷16-4-1 单质16-4-2 砷化合物第4页元素基本性质在非金属化学中，氮族元性质改变基本上是规律，在非金属化学中，氮族元性质改变基本上是规律，在非金属化学中，氮族元性质改变基本上是规律，在非金属化学中，氮族元性质改变基本上是规律，是由经典非金属氮到经典金属铋一个完整过渡，所以是由经典非金属氮到经典金属铋一个完整过渡，所以是由经典非金属氮到经典金属铋一个完整过渡，所以是由经典非金属氮到经典金属铋一个完整过渡，所以往往被选为系统研究对象。周期系第往往被选为系统研究对象。周期系第往往被选为系统研究对象。周期系第往往被选为系统研究对象。周期系第VAVA族元素，包含族元素，包含族元素，包含族元素，包含了氮了氮了氮了氮(Nitrogen)Nitrogen)、磷磷磷磷(Phosphorus)Phosphorus)、砷砷砷砷(Arsenic)Arsenic)、锑锑锑锑(Stibium)Stibium)和铋和铋和铋和铋(Bismuth)Bismuth)。一、元素发觉一、元素发觉一、元素发觉一、元素发觉氮由英氮由英氮由英氮由英-卢塞福、卢塞福、卢塞福、卢塞福、普利斯特里普利斯特里普利斯特里普利斯特里、瑞典、瑞典、瑞典、瑞典-舍勒舍勒舍勒舍勒（用（用（用（用NaOHNaOH除除除除空气空气空气空气中中中中COCO2 2，P P除除除除OO2 2）所发觉。所发觉。所发觉。所发觉。第5页元素基本性质第6页元素基本性质第一个发觉磷是德国波兰特，他听到第一个发觉磷是德国波兰特，他听到第一个发觉磷是德国波兰特，他听到第一个发觉磷是德国波兰特，他听到“尿里可制尿里可制尿里可制尿里可制得黄金得黄金得黄金得黄金”这么一句传说。他就抱着发财目地，用尿做这么一句传说。他就抱着发财目地，用尿做这么一句传说。他就抱着发财目地，用尿做这么一句传说。他就抱着发财目地，用尿做了大量试验，了大量试验，了大量试验，了大量试验，16691669年他在一次试验中用砂、木炭、石年他在一次试验中用砂、木炭、石年他在一次试验中用砂、木炭、石年他在一次试验中用砂、木炭、石灰等和尿混合，加热蒸馏，虽没得到黄金却意外地得灰等和尿混合，加热蒸馏，虽没得到黄金却意外地得灰等和尿混合，加热蒸馏，虽没得到黄金却意外地得灰等和尿混合，加热蒸馏，虽没得到黄金却意外地得到一个漂亮物质，它色白质软，在黑暗地方能发光，到一个漂亮物质，它色白质软，在黑暗地方能发光，到一个漂亮物质，它色白质软，在黑暗地方能发光，到一个漂亮物质，它色白质软，在黑暗地方能发光，取名取名取名取名“冷光冷光冷光冷光”，起初他极守密，不过此消息立刻传遍，起初他极守密，不过此消息立刻传遍，起初他极守密，不过此消息立刻传遍，起初他极守密，不过此消息立刻传遍了德国。了德国。了德国。了德国。砷是由中国炼丹家葛洪发觉（砷是由中国炼丹家葛洪发觉（砷是由中国炼丹家葛洪发觉（砷是由中国炼丹家葛洪发觉（3 3），德国），德国），德国），德国A.MagnusA.Magnus在（在（在（在（12501250年）也得到了砷。年）也得到了砷。年）也得到了砷。年）也得到了砷。锑是古代发觉。锑是古代发觉。锑是古代发觉。锑是古代发觉。铋是由法国铋是由法国铋是由法国铋是由法国C.J.GeoffroyC.J.Geoffroy从铅中分离得到。从铅中分离得到。从铅中分离得到。从铅中分离得到。第7页元素基本性质二、氮族元素基本性质二、氮族元素基本性质二、氮族元素基本性质二、氮族元素基本性质第8页元素基本性质三、三、氮族元素氧化态氮族元素氧化态氮族元素氧化态氮族元素氧化态电子构型电子构型氧化态氧化态NHe2s22p3-3-2,-1,0,+1,+2,+3,+4,+5PNe3s23p3-3,0,+3,+5AsAr4s24p3-3,0,+3,+5SbKr5s25p3-3,0,+3,+5BiXe6s26p30,+3,+5第9页元素基本性质四、氮族元素特征四、氮族元素特征四、氮族元素特征四、氮族元素特征因为价电子层为因为价电子层为因为价电子层为因为价电子层为nsns2 2npnp3 3与氧族、卤素比较，与氧族、卤素比较，与氧族、卤素比较，与氧族、卤素比较，它们若要取得三个电子而形成它们若要取得三个电子而形成它们若要取得三个电子而形成它们若要取得三个电子而形成-价离子是较价离子是较价离子是较价离子是较困难，只有电负性较大困难，只有电负性较大困难，只有电负性较大困难，只有电负性较大N N、P P能形成极少数能形成极少数能形成极少数能形成极少数-价离子型化合物，价离子型化合物，价离子型化合物，价离子型化合物，LiLi3 3N N、MgMg3 3N N2 2、NaNa3 3P P、CaCa3 3P P2 2等，因为等，因为等，因为等，因为N N3-3-、P P3-3-离子半径大轻易变型，离子半径大轻易变型，离子半径大轻易变型，离子半径大轻易变型，遇水强烈水解生成遇水强烈水解生成遇水强烈水解生成遇水强烈水解生成NHNH3 3和和和和PHPH3 3如：如：如：如：MgMg3 3N N2 2+6H+6H2 2O=3Mg(OH)O=3Mg(OH)2 2+3NH+3NH3 3 NaNa3 3P+3HP+3H2 2O=3NaOH+3PHO=3NaOH+3PH3 3 本族元素形成正价趋势较强，如本族元素形成正价趋势较强，如本族元素形成正价趋势较强，如本族元素形成正价趋势较强，如NFNF3 3、PBrPBr5 5、AsFAsF5 5、SbClSbCl5 5、BiClBiCl3 3、SbClSbCl3 3等，形成共价化合等，形成共价化合等，形成共价化合等，形成共价化合物是本族元素特征。物是本族元素特征。物是本族元素特征。物是本族元素特征。第10页元素基本性质从从从从N N到到到到Bi,+VBi,+V氧化态稳定性递减氧化态稳定性递减氧化态稳定性递减氧化态稳定性递减,而而而而+氧化态稳定性氧化态稳定性氧化态稳定性氧化态稳定性递增。递增。递增。递增。+V V氧化态氮是较强氧化剂。氧化态氮是较强氧化剂。氧化态氮是较强氧化剂。氧化态氮是较强氧化剂。除氮外从磷到铋除氮外从磷到铋除氮外从磷到铋除氮外从磷到铋+V V氧化氧化氧化氧化态氧化性态氧化性态氧化性态氧化性(从从从从+V V还原到还原到还原到还原到+)+)依次增强依次增强依次增强依次增强。+V V氧化态磷儿乎不含有氧化性而且氧化态磷儿乎不含有氧化性而且氧化态磷儿乎不含有氧化性而且氧化态磷儿乎不含有氧化性而且最稳定最稳定最稳定最稳定,而而而而+V V氧氧氧氧化态铋是化态铋是化态铋是化态铋是最强氧化剂最强氧化剂最强氧化剂最强氧化剂,它它它它+氧化态最稳定氧化态最稳定氧化态最稳定氧化态最稳定,几乎不显还几乎不显还几乎不显还几乎不显还原性。原性。原性。原性。第11页氮工业上生产氮普通是由分馏液态空气在工业上生产氮普通是由分馏液态空气在工业上生产氮普通是由分馏液态空气在工业上生产氮普通是由分馏液态空气在15.215.2MPa(150atm)MPa(150atm)压力下装入钢瓶备用。或做压力下装入钢瓶备用。或做压力下装入钢瓶备用。或做压力下装入钢瓶备用。或做成成成成液氮液氮液氮液氮存于液氮瓶中，试验室里备少许氮气。存于液氮瓶中，试验室里备少许氮气。存于液氮瓶中，试验室里备少许氮气。存于液氮瓶中，试验室里备少许氮气。如如如如:NH4Cl(s)+NaNO2(饱和饱和)=NH4NO2+NaClNH4NO2=N2+2H2O产物中有少许产物中有少许NH3、NO、O2和和H2O等杂质，等杂质，可设法除去。可设法除去。(NH4)2Cr2O7=N2+Cr2O3+4H2O 2NH3+3CuO=3Cu+N2+3H2O NaN3=Na(l)+N2(可得到很纯氮可得到很纯氮)第12页氮氮原子间能形成多重键，因而能生成本族其它元素氮原子间能形成多重键，因而能生成本族其它元素氮原子间能形成多重键，因而能生成本族其它元素氮原子间能形成多重键，因而能生成本族其它元素所没有化合物如叠氮化物所没有化合物如叠氮化物所没有化合物如叠氮化物所没有化合物如叠氮化物(N N3 3-)，偶氮化合物偶氮化合物偶氮化合物偶氮化合物(N NN)N)等。因为等。因为等。因为等。因为N N2 2键能很大键能很大键能很大键能很大(946(946kJmolkJmol-1-1)，加热到加热到加热到加热到32733273KK时，只有时，只有时，只有时，只有0.1%0.1%离解。离解。离解。离解。N N2 2在常温下就和锂直接反应生成在常温下就和锂直接反应生成在常温下就和锂直接反应生成在常温下就和锂直接反应生成LiLi3 3N N，在高温时不在高温时不在高温时不在高温时不但能和镁、钙、铝、硼、硅等化合生成氮化物，而且但能和镁、钙、铝、硼、硅等化合生成氮化物，而且但能和镁、钙、铝、硼、硅等化合生成氮化物，而且但能和镁、钙、铝、硼、硅等化合生成氮化物，而且能与氧、氢直接化合。能与氧、氢直接化合。能与氧、氢直接化合。能与氧、氢直接化合。因因因因N N原子半径小、又没有原子半径小、又没有原子半径小、又没有原子半径小、又没有d d轨道可供成键，所以轨道可供成键，所以轨道可供成键，所以轨道可供成键，所以N N在在在在化合物中配位数最多不超出化合物中配位数最多不超出化合物中配位数最多不超出化合物中配位数最多不超出4 4。第13页氮把空气中把空气中把空气中把空气中N N2 2转化为可利用含氮化合物过程叫转化为可利用含氮化合物过程叫转化为可利用含氮化合物过程叫转化为可利用含氮化合物过程叫做固氮。雷雨闪电时生成做固氮。雷雨闪电时生成做固氮。雷雨闪电时生成做固氮。雷雨闪电时生成NONO，一些细菌尤其一些细菌尤其一些细菌尤其一些细菌尤其是根瘤菌把游离态氮转变为化合态氮都是自然是根瘤菌把游离态氮转变为化合态氮都是自然是根瘤菌把游离态氮转变为化合态氮都是自然是根瘤菌把游离态氮转变为化合态氮都是自然界中固氮。人工固氮既消耗能量，产量也很有界中固氮。人工固氮既消耗能量，产量也很有界中固氮。人工固氮既消耗能量，产量也很有界中固氮。人工固氮既消耗能量，产量也很有限。限。限。限。固氮原理就是使固氮原理就是使N2活化，减弱活化，减弱N原子间牢原子间牢 固固三重健，使它轻易发生化学反应。三重健，使它轻易发生化学反应。因为电子不易被激发因为电子不易被激发,难氧化难氧化;同时同时N2最低空最低空轨道轨道不易接收电子而被还原。所以人工固氮很困不易接收电子而被还原。所以人工固氮很困难难,而生物固氮却轻易得多。所以而生物固氮却轻易得多。所以,人们长久以来人们长久以来一直期望能用化学方法模拟固氮菌实现在常温常一直期望能用化学方法模拟固氮菌实现在常温常压下进行固氮。压下进行固氮。第14页氮氢化物一、氨一、氨一、氨一、氨氨是氮最主要化合物之一。在工业上氨制备是氨是氮最主要化合物之一。在工业上氨制备是用氮气和氢气在高温高压和催化剂存在下用氮气和氢气在高温高压和催化剂存在下合成合成。在。在试验室中通惯用铵盐和碱反应来制备少许氨气。试验室中通惯用铵盐和碱反应来制备少许氨气。第15页氮氢化物第16页氮氢化物氨主要化学性质有：氨主要化学性质有：氨主要化学性质有：氨主要化学性质有：1 1、还原性、还原性、还原性、还原性常温下，氨在水溶液中能被常温下，氨在水溶液中能被常温下，氨在水溶液中能被常温下，氨在水溶液中能被ClCl2 2、HH2 2OO2 2、KMnOKMnO4 4等氧化等氧化等氧化等氧化,比如：比如：比如：比如：3 3ClCl2 2+2NH+2NH3 3=N=N2 2+6HCl+6HCl若若若若ClCl2 2过量则得过量则得过量则得过量则得NClNCl3 3。3Cl3Cl2 2+NH+NH3 3=NCl=NCl3 3+3HCl+3HCl2 2、取代反应取代反应取代反应取代反应取代反应是氨分子中氢被其它原子或基团所取代反应是氨分子中氢被其它原子或基团所取代反应是氨分子中氢被其它原子或基团所取代反应是氨分子中氢被其它原子或基团所取代取代取代取代:HgClHgCl2 2+2NH+2NH3 3=HgNH=HgNH2 2Cl(Cl(白色白色白色白色)+)+NHNH4 4ClCl第17页氮氢化物COClCOCl2 2+4NH+4NH3 3=CO(NH=CO(NH2 2)2 2+2NH+2NH4 4ClCl（光气光气光气光气)(尿素尿素尿素尿素)这种反应与水解反应相类似，称为氨解反应。这种反应与水解反应相类似，称为氨解反应。这种反应与水解反应相类似，称为氨解反应。这种反应与水解反应相类似，称为氨解反应。3 3、易形成配合物、易形成配合物、易形成配合物、易形成配合物氨中氮原子上孤电子对能与其它离子或分子形成共氨中氮原子上孤电子对能与其它离子或分子形成共氨中氮原子上孤电子对能与其它离子或分子形成共氨中氮原子上孤电子对能与其它离子或分子形成共价配如价配如价配如价配如 Ag(NHAg(NH3 3)2 2+和和和和BFBF3 3NHNH3 3都是氨配合物。都是氨配合物。都是氨配合物。都是氨配合物。4 4、弱碱性、弱碱性、弱碱性、弱碱性NHNH3 3HH2 2OOK Kb b=1.8=1.8 1010-5-5，可与酸发生中和反应。可与酸发生中和反应。可与酸发生中和反应。可与酸发生中和反应。第18页氮氢化物二、氨盐二、氨盐二、氨盐二、氨盐 氨盐普通是无色晶体，易溶于水。氨盐普通是无色晶体，易溶于水。氨盐普通是无色晶体，易溶于水。氨盐普通是无色晶体，易溶于水。NHNH4 4+离子离子离子离子半径为半径为半径为半径为143143pmpm靠近于和半径，所以氨盐性质类靠近于和半径，所以氨盐性质类靠近于和半径，所以氨盐性质类靠近于和半径，所以氨盐性质类似于碱金属盐类，而且往往与钾盐、铷盐同晶，似于碱金属盐类，而且往往与钾盐、铷盐同晶，似于碱金属盐类，而且往往与钾盐、铷盐同晶，似于碱金属盐类，而且往往与钾盐、铷盐同晶，并有相同溶解度。并有相同溶解度。并有相同溶解度。并有相同溶解度。因为氨弱碱性，由强酸组成氨盐其水溶液显因为氨弱碱性，由强酸组成氨盐其水溶液显因为氨弱碱性，由强酸组成氨盐其水溶液显因为氨弱碱性，由强酸组成氨盐其水溶液显酸性：酸性：酸性：酸性：NHNH4 4+H+H2 2O=NHO=NH3 3 H H2 2O+HO+H+所以在任何氨盐溶液中加入强碱并加热，就会放所以在任何氨盐溶液中加入强碱并加热，就会放所以在任何氨盐溶液中加入强碱并加热，就会放所以在任何氨盐溶液中加入强碱并加热，就会放出氨（出氨（出氨（出氨（NHNH4 4+判定反应）：判定反应）：判定反应）：判定反应）：NHNH4 4+OH+OH-=NH =NH3 3+H+H2 2O O 第19页氮氢化物三、联氨三、联氨三、联氨三、联氨(N N2 2HH4 4)联氨又称联氨又称联氨又称联氨又称肼肼肼肼。它可看成是氨分子内一个氢原。它可看成是氨分子内一个氢原。它可看成是氨分子内一个氢原。它可看成是氨分子内一个氢原子被氨基所取代衍生物，其结构如图：子被氨基所取代衍生物，其结构如图：子被氨基所取代衍生物，其结构如图：子被氨基所取代衍生物，其结构如图：第20页氮氢化物 肼肼肼肼(N N2 2HH4 4)是以次氯酸钠氧化氨是以次氯酸钠氧化氨是以次氯酸钠氧化氨是以次氯酸钠氧化氨(在氨过量条件在氨过量条件在氨过量条件在氨过量条件下下下下)，但仅能取得肼稀溶液。，但仅能取得肼稀溶液。，但仅能取得肼稀溶液。，但仅能取得肼稀溶液。NaClO+2NHNaClO+2NH3 3=N=N2 2HH4 4+NaCl+H+NaCl+H2 2OO 联氨联氨联氨联氨分子结构每个氮原子都用分子结构每个氮原子都用分子结构每个氮原子都用分子结构每个氮原子都用spsp3 3杂化轨道形杂化轨道形杂化轨道形杂化轨道形成键。因为两对孤电子正确排斥作用，使两对成键。因为两对孤电子正确排斥作用，使两对成键。因为两对孤电子正确排斥作用，使两对成键。因为两对孤电子正确排斥作用，使两对孤电子对处于反位，并使孤电子对处于反位，并使孤电子对处于反位，并使孤电子对处于反位，并使NNNN键稳定性降低，键稳定性降低，键稳定性降低，键稳定性降低，所以所以所以所以N N2 2HH4 4比比比比NHNH3 3更不稳定，加热时便发生爆炸更不稳定，加热时便发生爆炸更不稳定，加热时便发生爆炸更不稳定，加热时便发生爆炸性分解性分解性分解性分解N N2 2HH4 4(l)+O(l)+O2 2(g)=(g)=N N2 2(g)+2H(g)+2H2 2O(l)O(l)r rHH=-624kJ/mol=-624kJ/mol 肼和其一些衍生物燃烧时放热很多肼和其一些衍生物燃烧时放热很多肼和其一些衍生物燃烧时放热很多肼和其一些衍生物燃烧时放热很多,可做为火可做为火可做为火可做为火箭燃料。箭燃料。箭燃料。箭燃料。第21页氮氢化物 联氨中每一个联氨中每一个联氨中每一个联氨中每一个N N有一孤电子对，能够接收两有一孤电子对，能够接收两有一孤电子对，能够接收两有一孤电子对，能够接收两个质子而显碱性，是二元弱碱，碱性稍弱于氨。个质子而显碱性，是二元弱碱，碱性稍弱于氨。个质子而显碱性，是二元弱碱，碱性稍弱于氨。个质子而显碱性，是二元弱碱，碱性稍弱于氨。N N2 2HH4 4+H+H2 2O=NO=N2 2HH5 5+OH+OH-K K1 1=1.0=1.0 1010-6-6(298K)(298K)N N2 2HH5 5+H+H2 2O=NO=N2 2HH6 62+2+OH+OH-K K2 2=9.0=9.0 1010-1616(298K)(298K)联氨在酸性条件下既是氧化剂又是还原剂联氨在酸性条件下既是氧化剂又是还原剂联氨在酸性条件下既是氧化剂又是还原剂联氨在酸性条件下既是氧化剂又是还原剂,在中性和碱性溶液中主要做还原剂。能将在中性和碱性溶液中主要做还原剂。能将在中性和碱性溶液中主要做还原剂。能将在中性和碱性溶液中主要做还原剂。能将CuOCuO、IOIO3 3-、ClCl2 2、BrBr2 2还原，本身被氧化为还原，本身被氧化为还原，本身被氧化为还原，本身被氧化为N N2 24CuO+N2H4=2Cu2O+N2+2H2O2IO3-+3N2H4=2I-+3N2+6H2O参加反应氧化剂不一样，参加反应氧化剂不一样，N2H4氧化产物除了氧化产物除了N2，还有还有NH4+和和HN3。2MnO4-+10N2H5+6H+=10NH4+5N2+2Mn2+8H2ON2H5+HNO2=HN3+H+2H2O(特殊反应特殊反应)第22页氮氢化物四、羟氨(NH2OH)羟氨可看成是氨分子内一个氢原子被羟基取代行生物，N氧化态是-I，纯羟氨是无色固体，熔点305K，不稳定，在288K以上便分解为NH3、N2和H2O3NH2OH=NH3+N2+3H2O4NH2OH=2NH3+N2O+3H2O(部分按此式分解)羟氨易溶于水,其水溶液比较稳定,显弱碱性(比联氨还弱)。NH2OH+H2O=NH3OH+OH-Kb=6.610-9(298K）它与酸形成盐,如：NH3OHCl和(NH3OH)2SO4。羟氨既有还原性又有氧化性，但它主要用作还原剂。羟氨与联氨作为还原剂优点，一方面是它们具有强还原性，其次是它们氧化产物主要是气体(N2，N2O，NO)，可以脱离反应体系，不会给反应体系带来杂质。第23页氮氢化物五、叠氮酸五、叠氮酸五、叠氮酸五、叠氮酸(HNHN3 3)无色有刺激性液体，沸点无色有刺激性液体，沸点无色有刺激性液体，沸点无色有刺激性液体，沸点308.8308.8KK，熔点熔点熔点熔点193193KK。它是易爆物质，只要受到撞击就马上爆炸而分它是易爆物质，只要受到撞击就马上爆炸而分它是易爆物质，只要受到撞击就马上爆炸而分它是易爆物质，只要受到撞击就马上爆炸而分解：解：解：解：2 2HNHN3 3=3N=3N2 2+H+H2 2 r rHH=-593.6-593.6kJ/molkJ/mol因为因为因为因为HNHN3 3挥发性高，可用稀挥发性高，可用稀挥发性高，可用稀挥发性高，可用稀HH2 2SOSO4 4与与与与NaNNaN3 3作作作作用制备用制备用制备用制备HNHN3 3：NaNNaN3 3+H+H2 2SOSO4 4=NaHSO=NaHSO4 4+HN+HN3 3HNHN3 3水溶液为一元弱酸（水溶液为一元弱酸（水溶液为一元弱酸（水溶液为一元弱酸（K Ka a=1.910=1.910-5-5)活泼金属如碱金属和钡等叠化物，加热时不爆活泼金属如碱金属和钡等叠化物，加热时不爆炸，分解为氮和金属。炸，分解为氮和金属。2NaN3(s)=2Na(l)+3N2(g)加热加热LiN3则转变为氮化物。象则转变为氮化物。象Ag、Cu、Pb、Hg等叠氮化物加热就发生爆炸。等叠氮化物加热就发生爆炸。第24页氮氢化物HNHN3 3分子结构分子结构分子结构分子结构如图：如图：如图：如图：第25页氮含氧化合物一、氮氧化物一、氮氧化物一、氮氧化物一、氮氧化物1 1一氧化氮一氧化氮一氧化氮一氧化氮3 3Cu+8HNOCu+8HNO3 3=3Cu(NO=3Cu(NO3 3)2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2OONONO微溶于水微溶于水微溶于水微溶于水,但不与水反应但不与水反应但不与水反应但不与水反应,不助燃，在常温下极易不助燃，在常温下极易不助燃，在常温下极易不助燃，在常温下极易与氧反应，还能与与氧反应，还能与与氧反应，还能与与氧反应，还能与F F2 2、ClCl2 2、BrBr2 2、等反应生成卤化亚硝等反应生成卤化亚硝等反应生成卤化亚硝等反应生成卤化亚硝酰。酰。酰。酰。2 2NO+ClNO+Cl2 2=2NOCl=2NOClNONO共有共有共有共有1111个价电子个价电子个价电子个价电子,其结构为其结构为其结构为其结构为NOKK(NOKK(2s2s)2 2(2s2s*)2 2(2p2p)2 2(y2py2p)2 2(z2pz2p)2 2(z2pz2p*)1 1,由一个由一个由一个由一个 键键键键,一个双电子一个双电子一个双电子一个双电子 键键键键和一个和一个和一个和一个3 3电子电子电子电子 键键键键组成组成组成组成。在化学上这种含有奇数价电子。在化学上这种含有奇数价电子。在化学上这种含有奇数价电子。在化学上这种含有奇数价电子分子分子分子分子称奇分子称奇分子称奇分子称奇分子。通常奇分子都有颜色。通常奇分子都有颜色。通常奇分子都有颜色。通常奇分子都有颜色,而而而而NONO或或或或N N2 2OO2 2(NO(NO双聚体双聚体双聚体双聚体)都是无色都是无色都是无色都是无色,只是当混有只是当混有只是当混有只是当混有N N2 2OO3 3时才显蓝时才显蓝时才显蓝时才显蓝色。色。色。色。NONO很轻易与吸附在容器壁上氧反应生成很轻易与吸附在容器壁上氧反应生成很轻易与吸附在容器壁上氧反应生成很轻易与吸附在容器壁上氧反应生成NONO2 2,NO,NO2 2与与与与NONO结合生成结合生成结合生成结合生成N N2 2OO3 3。第26页氮含氧化合物因为因为因为因为NONO有孤电子对有孤电子对有孤电子对有孤电子对,NONO还能同金属离子形成还能同金属离子形成还能同金属离子形成还能同金属离子形成配合物配合物配合物配合物,比如与比如与比如与比如与FeSOFeSO4 4溶液形成棕色可溶性硫酸溶液形成棕色可溶性硫酸溶液形成棕色可溶性硫酸溶液形成棕色可溶性硫酸亚硝酸合铁亚硝酸合铁亚硝酸合铁亚硝酸合铁(II)II)。FeSOFeSO4 4+NO=Fe(NO)SO+NO=Fe(NO)SO4 4第27页氮含氧化合物2 2、二氧化氮、二氧化氮、二氧化氮、二氧化氮铜与浓硝酸反应或将一氧化氮氧化均可制得铜与浓硝酸反应或将一氧化氮氧化均可制得铜与浓硝酸反应或将一氧化氮氧化均可制得铜与浓硝酸反应或将一氧化氮氧化均可制得NONO2 2。二氧化氮是红棕色气体，易压缩成无色液体。二氧化氮是红棕色气体，易压缩成无色液体。二氧化氮是红棕色气体，易压缩成无色液体。二氧化氮是红棕色气体，易压缩成无色液体。NONO2 2是奇分子是奇分子是奇分子是奇分子,在低温时易聚合成二聚体在低温时易聚合成二聚体在低温时易聚合成二聚体在低温时易聚合成二聚体N N2 2OO4 4(无色无色无色无色)。N N2 2OO4 42NO2NO2 2 r rHH=57kJ/mol=57kJ/mol第28页氮含氧化合物2 2NONO2 2+H+H2 2O=HNOO=HNO3 3+HNO+HNO2 22NO2NO2 2+NaOH=NaNO+NaOH=NaNO3 3+NaNO+NaNO2 23HNO3HNO2 2=HNO=HNO3 3+2NO+H+2NO+H2 2OO3NO3NO2 2+H+H2 2O=2HNOO=2HNO3 3+NO+NONONO2 2在在在在150150开始分解，开始分解，开始分解，开始分解，600600完全分解为完全分解为完全分解为完全分解为NONO和和和和OO2 2。NONO2 2氧化性相当于氧化性相当于氧化性相当于氧化性相当于BrBr2 2。碳、硫、磷碳、硫、磷碳、硫、磷碳、硫、磷等在等在等在等在NONO2 2中轻易起火燃烧，它和许多有机物蒸中轻易起火燃烧，它和许多有机物蒸中轻易起火燃烧，它和许多有机物蒸中轻易起火燃烧，它和许多有机物蒸气混合可形成爆炸性气体。气混合可形成爆炸性气体。气混合可形成爆炸性气体。气混合可形成爆炸性气体。第29页氮含氧化合物二、二、二、二、亚硝酸亚硝酸亚硝酸亚硝酸及其盐及其盐及其盐及其盐将等物质量将等物质量NO和和NO2混合物溶解在冰水中或向混合物溶解在冰水中或向亚硝酸盐冷溶液中加酸时，生成亚硝酸：亚硝酸盐冷溶液中加酸时，生成亚硝酸：NO+NO2+H2O=2HNO2NaNO2+H2SO4=HNO2+NaHSO4第30页氮含氧化合物亚硝酸，淡灰蓝色、亚硝酸，淡灰蓝色、亚硝酸，淡灰蓝色、亚硝酸，淡灰蓝色、很不稳定很不稳定很不稳定很不稳定，仅存在于冷，仅存在于冷，仅存在于冷，仅存在于冷稀溶液中，微热甚至冷时便分解为稀溶液中，微热甚至冷时便分解为稀溶液中，微热甚至冷时便分解为稀溶液中，微热甚至冷时便分解为NONO、NONO2 2和和和和HH2 2OO。亚硝酸是一个弱酸，但比醋酸略强，亚硝酸是一个弱酸，但比醋酸略强，亚硝酸是一个弱酸，但比醋酸略强，亚硝酸是一个弱酸，但比醋酸略强，HNOHNO2 2HH+NO+NO2 2-K Ka=510a=510-4-4(291K)(291K)亚硝酸盐，尤其是碱金属和减土金属亚硝酸亚硝酸盐，尤其是碱金属和减土金属亚硝酸亚硝酸盐，尤其是碱金属和减土金属亚硝酸亚硝酸盐，尤其是碱金属和减土金属亚硝酸盐，都有盐，都有盐，都有盐，都有很高热稳定性很高热稳定性很高热稳定性很高热稳定性。NaNONaNO3 3=NaNO=NaNO2 2+O+O2 2Pb+KNOPb+KNO3 3=KNO=KNO2 2+PbO+PbO第31页氮含氧化合物除了浅黄色不溶盐除了浅黄色不溶盐除了浅黄色不溶盐除了浅黄色不溶盐AgNOAgNO2 2外，普通亚硝酸盐外，普通亚硝酸盐外，普通亚硝酸盐外，普通亚硝酸盐易溶于水。亚硝酸盐都有毒，易转化为致癌物易溶于水。亚硝酸盐都有毒，易转化为致癌物易溶于水。亚硝酸盐都有毒，易转化为致癌物易溶于水。亚硝酸盐都有毒，易转化为致癌物质亚硝胺。氮原子氧化态是处于中间氧化态，质亚硝胺。氮原子氧化态是处于中间氧化态，质亚硝胺。氮原子氧化态是处于中间氧化态，质亚硝胺。氮原子氧化态是处于中间氧化态，所以它既含有所以它既含有所以它既含有所以它既含有还原性还原性还原性还原性(主要产物是主要产物是主要产物是主要产物是NONO3 3-)，又有又有又有又有氧化性氧化性氧化性氧化性(主要产物是主要产物是主要产物是主要产物是NONO)。比如，比如，比如，比如，NONO2 2-在溶液中在溶液中在溶液中在溶液中能将能将能将能将I I-氧化为单质碘。氧化为单质碘。氧化为单质碘。氧化为单质碘。2NO2-+2I-+4H+=2NO+I2+2H2O这个反应能够定量地进行这个反应能够定量地进行,能用于测定亚硝酸盐能用于测定亚硝酸盐含量。含量。2MnO4-+5NO2-+6H+=2Mn2+5NO3-+3H2OCl2+NO2-+H2O=2H+2Cl-+NO3-NO2-是很好配体：是很好配体：Co3+6NO2-Co(NO2)63-K3Co(NO2)6(黄色）黄色）此方法可用于检出此方法可用于检出K+离子。离子。第32页氮含氧化合物三、硝酸及其盐三、硝酸及其盐三、硝酸及其盐三、硝酸及其盐1 1硝酸制法硝酸制法硝酸制法硝酸制法工业上制硝酸是氨催化氧化即氮和过量空气工业上制硝酸是氨催化氧化即氮和过量空气工业上制硝酸是氨催化氧化即氮和过量空气工业上制硝酸是氨催化氧化即氮和过量空气混合，经过装有铂铑合金丝网，氮在高温下被混合，经过装有铂铑合金丝网，氮在高温下被混合，经过装有铂铑合金丝网，氮在高温下被混合，经过装有铂铑合金丝网，氮在高温下被氧化为氧化为氧化为氧化为NONO。4NH4NH3 3+5O+5O2 2=4NO+6H=4NO+6H2 2OO r rHH=-904904kJ/molkJ/mol2NO+O2=2NO2 rH=-113kJ/mol3NO2+H2O=2HNO3+NO在试验室中，用硝酸盐与浓硫酸反应来制备少许在试验室中，用硝酸盐与浓硫酸反应来制备少许硝酸。此法过去曾用于工业生产上。硝酸。此法过去曾用于工业生产上。NaNO3+H2SO4(浓浓)=NaHSO4+HNO3第33页氮含氧化合物因为硝酸易挥发因为硝酸易挥发因为硝酸易挥发因为硝酸易挥发,可从反应混合物中把它蒸馏可从反应混合物中把它蒸馏可从反应混合物中把它蒸馏可从反应混合物中把它蒸馏出来。出来。出来。出来。NaHSONaHSO4 4+NaNO+NaNO3 3=Na=Na2 2SOSO4 4+HNO+HNO3 3需要在需要在773K左右进行，这时硝酸会分解，所以这左右进行，这时硝酸会分解，所以这个反应只能利用个反应只能利用H2SO4中一个氢。中一个氢。第34页氮含氧化合物2 2硝酸性质硝酸性质硝酸性质硝酸性质(1)(1)不稳定性不稳定性不稳定性不稳定性:浓硝酸受热或见光就逐步分解，生成浓硝酸受热或见光就逐步分解，生成浓硝酸受热或见光就逐步分解，生成浓硝酸受热或见光就逐步分解，生成NONO2 2、OO2 2和和和和HH2 2OO，使溶液呈黄色。溶解过量使溶液呈黄色。溶解过量使溶液呈黄色。溶解过量使溶液呈黄色。溶解过量NONO2 2浓硝酸浓硝酸浓硝酸浓硝酸呈红棕色为发烟硝酸。发烟硝酸含有很强氧化性。呈红棕色为发烟硝酸。发烟硝酸含有很强氧化性。呈红棕色为发烟硝酸。发烟硝酸含有很强氧化性。呈红棕色为发烟硝酸。发烟硝酸含有很强氧化性。(2)(2)氧化性氧化性氧化性氧化性:非金属元素如碳、硫、磷、碘等都能被非金属元素如碳、硫、磷、碘等都能被非金属元素如碳、硫、磷、碘等都能被非金属元素如碳、硫、磷、碘等都能被浓硝酸氧化成氧化物或含氧酸。浓硝酸氧化成氧化物或含氧酸。浓硝酸氧化成氧化物或含氧酸。浓硝酸氧化成氧化物或含氧酸。C+4HNOC+4HNO3 3=CO=CO2 2 +4NO+4NO2 2 +2H+2H2 2OOS+6HNO3=H2SO4+6NO2+2H2OP+5HNO3=H3PO4+5NO2+H2O3P+5HNO3(稀稀)+2H2O=3H3PO4+5NO I2+10HNO3=2HIO3+10NO2+4H2O3I2+10HNO3(稀稀)=6HIO3+10NO+2H2O除金、铂等金属外，硝酸几乎可氧化全部金属。除金、铂等金属外，硝酸几乎可氧化全部金属。Fe、Al、Cr等能溶于稀硝酸，与冷浓硝酸钝化等能溶于稀硝酸，与冷浓硝酸钝化(钝态钝态)。经浓硝。经浓硝酸处理后酸处理后“钝态钝态”金属，就不易再与稀酸作用。金属，就不易再与稀酸作用。第35页氮含氧化合物HNOHNO3 3与与与与SnSn、SbSb、AsAs、MoMo、WW和和和和U U等偏酸性金属反等偏酸性金属反等偏酸性金属反等偏酸性金属反应后生成氧化物。应后生成氧化物。应后生成氧化物。应后生成氧化物。3 3Sn+4HNOSn+4HNO3 3+H+H2 2O=3SnOO=3SnO2 2HH2 2O+4NOO+4NO其余金属与硝酸反应则生成硝酸盐。其余金属与硝酸反应则生成硝酸盐。其余金属与硝酸反应则生成硝酸盐。其余金属与硝酸反应则生成硝酸盐。很稀硝酸与很稀硝酸与很稀硝酸与很稀硝酸与MgMg、ZnZn等较活泼金属反应会生成等较活泼金属反应会生成等较活泼金属反应会生成等较活泼金属反应会生成HH2 2、NONO、NHNH4 4+等产物。但我们普通只写：等产物。但我们普通只写：等产物。但我们普通只写：等产物。但我们普通只写：4 4Zn+10HNOZn+10HNO3 3=NH=NH4 4NONO3 3+4Zn(NO+4Zn(NO3 3)2 2+3H+3H2 2OO铁铁铁铁与不一样浓度与不一样浓度与不一样浓度与不一样浓度HNOHNO3 3反应时还原产物。可见硝酸反反应时还原产物。可见硝酸反反应时还原产物。可见硝酸反反应时还原产物。可见硝酸反应是较复杂。应是较复杂。应是较复杂。应是较复杂。第36页氮含氧化合物第37页氮含氧化合物(3)制王水制王水:浓硝酸与浓盐酸混合液浓硝酸与浓盐酸混合液(体积比为体积比为1:3)称为王水，可溶解不能与称为王水，可溶解不能与硝酸作用金属，如：硝酸作用金属，如：Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2OAu3+3e-=Au=1.42VAuCl4-+3e-=Au+4Cl-=0.994V还原型还原能力增强。还原型还原能力增强。(4)硝化作用硝化作用:第38页氮含氧化合物(5)(5)硝酸硝酸硝酸硝酸分子结构分子结构分子结构分子结构:HNOHNO3 3中中中中N N以以以以spsp2 2杂化有一杂化有一杂化有一杂化有一个个个个3 34 4，NONO3 3-中中中中N N也以也以也以也以spsp2 2杂化有一个杂化有一个杂化有一个杂化有一个4 46 6如图。如图。如图。如图。硝酸分子结构硝酸分子结构第39页氮含氧化合物(5)(5)硝酸盐硝酸盐硝酸盐硝酸盐:易溶于水，水溶液无氧化性，固易溶于水，水溶液无氧化性，固易溶于水，水溶液无氧化性，固易溶于水，水溶液无氧化性，固体加热则有氧化性。体加热则有氧化性。体加热则有氧化性。体加热则有氧化性。2 2NaNONaNO3 3=2NaNO=2NaNO2 2+O+O2 2 Pb(NOPb(NO3 3)2 2=PbO+2NO=PbO+2NO2 2+O+O2 2 2AgNO2AgNO3 3=2Ag+2NO=2Ag+2NO2 2+O+O2 2 第40页氮其它化合物一、氮化物一、氮化物一、氮化物一、氮化物氮在高温时能与许多金属或非金属反应而生成氮化氮在高温时能与许多金属或非金属反应而生成氮化氮在高温时能与许多金属或非金属反应而生成氮化氮在高温时能与许多金属或非金属反应而生成氮化物如：物如：物如：物如：3 3Mg+NMg+N2 2=Mg=Mg3 3N N2 22B+N2B+N2 2=2BN=2BNIAIA、IIAIIA族元素氮化物属于族元素氮化物属于族元素氮化物属于族元素氮化物属于离子型氮化物离子型氮化物离子型氮化物离子型氮化物，能够在高，能够在高，能够在高，能够在高温时由金属与温时由金属与温时由金属与温时由金属与N N2 2直接化合，它们化学活性大，遇水即直接化合，它们化学活性大，遇水即直接化合，它们化学活性大，遇水即直接化合，它们化学活性大，遇水即分解为氨与对应碱，分解为氨与对应碱，分解为氨与对应碱，分解为氨与对应碱，LiLi3 3N+3H