资源预览内容
第1页 / 共15页
第2页 / 共15页
第3页 / 共15页
第4页 / 共15页
第5页 / 共15页
第6页 / 共15页
第7页 / 共15页
第8页 / 共15页
第9页 / 共15页
第10页 / 共15页
亲,该文档总共15页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
188第十三章氮族元素Chapter 13The Nitrogen Family ElementsNitrogen (N) Phosphorus (P) Arsenic (As) Antimony (Sb) Bismuth (Bi)Electron configuration: ns2np313-1氮及其化合物Nitrogen and its Compounds一、General properties1其电负性(electronegativity)仅次于氟(4.0)、氧(3.5)2N 的三重键键能大于 P、C 的三重键键能:N N945kJmol 1 ,P P481kJmol 1 ,C C8355kJmol 1 ;而 N 的单键键能很弱: 200 kJmol 1 , 346kJmol 1N3氮的氧化数为3、1、+1、+3、+5 也有 2、+2 、+44氮为植物和动物机体蛋白质(proteins)的成份5存在:智利硝石(Chile saltpeter):NaNO 3印度硝石(Indian saltpeter):KNO 3也存在于星云和太阳大气中,天王星,海王星二、Simple Substance1N 2 的 MO 表示式: ,所以键级为 3,显得格外稳定。2z4y,x2*s2)()(KN2(g) 2N(g) dHm = 945kJmol1 K = 10120,当 T = 3000时,N2 的离解度仅为 0.1%,但植物根瘤上生活的一些固氮细菌能够在常温常压下把空气中的 N2 变成氮化物。2许多氮化物的 fHm 0(吸热),而S0(因为 N2 为气体),所以 rGf 总是大于零,因此氮化物在热力学上不稳定,易分解。3在通常条件下,N 2 是化学惰性的,在一定条件下,N 2 与金属、非金属反应6Li + N2 2Li3N Mg、Ca、Sr、Ba 在炽热温度与 N2 直接化合N2 + O2 2NO N2 + 3H2 2NH3 (中温,高压,催化剂)放 电4Preparation: (1) Industry:液态空气分馏(2) Laboratory:NH 4Cl + NaNO2 NaCl + NH4NO2NH4NO2 N2 + 2H2O三、Compounds1 3 O.S. NH3 及其氮化物(nitride)Na3N Mg3N2 AlN Si3N4 P3N5 S4N4 Cl3Nbasic amphoteric acidic 189(1) hydrolysis: Li 3N + 3H3O 3LiOH + NH3Cl3N + 3H3O 3HClO + NH3(2) reduction: 2NH 3 + 3CuO N2+ 3Cu + 3H2O8NH3 + 3Br2(aq) N2+ 6NH 4Br(3) 大分子晶体:AlN、 Si3N4、BN、Ge 3N4 具有高熔点,高强度材料(4) liquid ammonia: 强的离子化溶剂a氨的分子轨道式 2nozy2xs )()(b自偶电离 2NH 3 4Hacid baseNH4Cl、 NH4NO3 在液氨中为强酸,KNH2、Ba(NH 2)2 在液氨中为强碱Zn(NH2)2、Al(NH 2)3 为 amphotericc能溶解碱金属(Na、K、Ca)生成蓝色溶液,这是由于氨合电子的存在引起的蓝色Na + (x + y)NH3 + e x)Na(H 3y)(3dseveral types of reactions in liquid ammonia(i) neutralization reactionKNH2 + NH4NO3 KNO3 + 2NH3 , KOH + HNO 3 KNO3 + H2O(ii) ammonolysisPCl5 + 8NH3 PN(NH2)2 + 5NH4ClPCl5 + 9H2O (HO)3PO + 5H3OClSO2Cl2 + 4NH3 SO2(NH)2 + 2NH4ClSO2Cl2 + 4H2O SO2(OH)2 + 2H3OCl(iii) substitution2K + 2NH3 2KNH2 + H2 , 2K + 2H2O 2KOH + H2(iv) coordination reactionZn(NH2)2 + 2NH4Cl Zn(NH3)4Cl2Zn(OH)2 + 2H3OCl Zn(H2O)4Cl22KNH2 + Zn(NH2)2 K2Zn(NH2)42KOH + Zn(OH)2 K2Zn(OH)4(5) 铵盐(ammonium salts)a 铵 盐 中 酸 根 的 酸 性 越 强 , 铵 盐 的 稳 定 性 越 大 , 即 NH4INH 4BrNH 4ClNH 4Fb 因 为 约 等 于 , 铵 盐 的 性 质 与 钾 盐 相 似 , 绝 大 多 数 铵 盐 溶 于 水 且 完 全 电4NHrKr离cNH 4Cl 可除去金属表面的氧化物,所以 NH4Cl 称为硇砂(sal ammoniac) NH4Cl + 3CuO 3Cu + N2 + 3H2O + 2HCld铵盐的热分解(i) 酸是不挥发的(NH4)2SO4 NH3+ NH4HSO4(NH4)3PO4 3NH3+ H3PO4190(ii) 酸是挥发性的NH4Cl NH3+ HCl (iii) 酸根离子有强氧化性NH4NO3 N2O + 2H2O N2O N2 + O21NH4NO2 N2 + 2H2O(NH4)2Cr2O7 Cr2O3 + N2 + 4H2O2NH4ClO4 N2 + Cl2 + 2O2 + 4H2O2 2 O.S.氮像氧形成过氧化物那样,形成过氮化物,最简单的为 N2H4 肼或联氨(hydrazine 或 diamide)(1) structure: 0,说明结构不对称(2) autodissociation2N2H4 K = 210253252HN(3) 是二元弱碱N2H4 + H2O +OH Kb1 = 3.0106+ H2O +OH Kb2 = 3.0106526(4) unstable:过渡金属离子的存在会加速 N2H4 的分解,加明胶可以吸附或螯合金属离子N2H4 N2 + 2H2 3N2H4 N2 + 4NH3Pbi(5) 是强还原剂,特别是在 OH 介质中N2H4 N2 + 4H+ + 4e = 0.23VN2H4 + 4OH N2 + 4H2O + 4e = 1.16V15MnO4 O164Mn52它与空气混合,可燃烧并放出大量的热,(CH 3)2NNH2(偏二甲肼)作为火箭燃料N2H4(l) + O2(g) N2(g) + 2H2O(l) cHm = 622kJmol1N2H4 + HNO2 HN3 (azidic acid) + 2H2O(6) preparation:2NH3 + NaClO N2H4 + NaCl + H2O该反应相当复杂,主要分两步:NH3 + ClO NH2Cl + OH (快)NH3 + NH2Cl + OH N2H4 + Cl + H2O (慢)还有副反应:4ClNHCl3 1 O.S. NH2OH 羟氨 (hydroxylamine)(1) structure: HONH.(2) preparation:HNO3 + 6H NH2OH + 2H2O,即电解中产生的 H来还原 HNO3(3) properties:a羟氨是不稳定的白色固体,在 15左右发生热分解:NHHNH1.2o147 pm1913NH2OH NH3 + N2 + 3H2Ob羟氨是一元碱,碱性小于氨 ( K b = 9.1109 ),其水溶液稳定NH2OH(aq) + H2O NH3OH+ + OHc在 H+、OH 中,都是强还原剂,其氧化产物可以脱离反应体系N2 + 2H2O + 2H+ + 2e 2NH2OH = 1.87VAN2 + 4H2O + 2e 2NH2OH + OH = 3.04VB如:NH 2OH + HNO3 2NO + 2H2O2NH2OH + 2AgBr N2 + 2Ag + 2HBr + 2H2O2NH2OH + I2 + 2KOH N2 + 2KI + 4H2O在 OH 条件下,NH 2OH 也可作为氧化剂,而在 H+条件下,几乎不可能成为氧化剂。NH2OH + 2H2O + 2e 2NH3H2O + 2OH = 0.42VBNH3OH+ + 2H+ + 2e + H2O = 1.35V4NA如:Na 3AsO3 + NH2OH NH3 + Na3AsO4NH2OH + H2O + 2Fe(OH)2 NH3 + 2Fe(OH)34氮的氧化物(The oxides of nitrogen)N2O (dinitrogen oxide) NO (nitrogen monoxide)N2O3 (dinitrogen trioxide) NO2 (nitrogen dioxide) N2O5 (dinitrogen pentoxide) (1) structure:a(laughing gas):Lewis 结构两个 键,两个 43bNO一个 键,一个 键,一个三电子 键 NO.是单电子分子,其分子轨道式为:(1) 2 (2)2 (3)2 (4)2 (1)4 (5)2 (2)1反应时较易失去此电子,形成 NO+(亚硝酰离子 nitrosyl)cN 2O3:Lewis 结构: (不稳定)(不稳定)(不稳定)实际结构: 四个 键,一个 ,或者 6543dNO 2:V 型 两个 键,一个 ,ONO = 13443N2O4: 五个 键,一个 ,或者 两个86 43NONOONONONONO2+ONOONO NOONOONO175pm ONNO186.4pmONO192eN 2O5:
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号