第一章 氮族元素
一、氮族元素
N（氮）、 P（磷）、 As（砷）、 Sb（锑）、 Bi （铋）
相似性
递变性
原子半径随 N、 P、 As、Sb、 Bi 顺序逐渐增大，核 对外层电子吸引力减弱
结构 最外层电子数都是 5 个
1． 单质从非金属过渡到金属
金属性： Sb , 非金属性： N>P>As, 1． 最高价氧化物的通式为： R2O5 2． 最高价氧化物对应水化物通式为： HRO3 或 H3RO4 3． 气态氢化物通式为： RH3 4． 最高化合价 +5，最低化合价 -3 2． 最高价氧化物对应水化物酸性逐渐减弱 酸性： HNO 3>H 3PO4>H3 AsO4>H3SbO4 3． 与氢气反应越来越困难 性质 4． 气态氢化物稳定性逐渐减弱 稳定性： NH 33 >PH >AsH 3 二、氮气（ N2） 1、分子结构 定） 电子式： 结构式： N≡ N （分子里 N ≡N 键很牢固，结构很稳 2、物理性质：无色无味气体，难溶于水，密度与空气接近（所以收集 3、化学性质： (通常氮气的化学性质不活泼， 放电等条件下，才能使 2 N2 不能用排空气法！ ） 很难与其他物质发生反应， 只有在高温、 高压、 ) 2 ↓ 高温、高压 2 N2 中的共价键断裂，从而与一些物质发生化学反应 放电 2 2＝ 2NO 3 点燃 3Mg+N 2 ＝ Mg3 2 N +3H 催化剂 2NH N +O N Mg N +6H O＝ 3Mg(OH) 3 2 2 +2NH 3 ↑ 4、氮的固定：将氮气转化成氮的化合物，如豆科植物的根瘤菌天然固氮 三、氮氧化物（ N2 O、 NO、 N2O 3、 NO 2、 N2 O4 、 N2O5） N2O— 笑气 硝酸酸酐 — N2O5 亚硝酸酸酐 — N2 O3 重要的大气污染物 NO— 无色气体，不溶于水，有毒（毒性同 CO），有较强还原性 —NO NO 2 2NO+O 2＝2NO 2 NO2— 红棕色气体 ( 颜色同溴蒸气 ),有毒 , 易溶于水 ,有强氧化性 , 造成光化学烟雾的主要因素 3NO 2+H2 O＝ 2HNO 3+NO 2NO 2 N2O4(无色 ) 302 ＝ 2O3(光化学烟雾的形成 ) 鉴别 NO2 与溴蒸气的方法 :可用水或硝酸银溶液 (具体方法及现象从略 ) 2、 O2 溶于水的计算 ：用总方程式 4NO2 2 2 3 2 2 NO、NO 4NO+3O +2H O＝ +O +2H O ＝ 4HNO 4HNO3 进行计算 四、磷 白 1．分子结构 2．颜色状态 3．毒性 4．溶解性 5．着火点 6．保存方法 白色蜡状固体 剧毒 40℃ 磷 红 红棕色粉末状固体 无毒 240℃ 密封保存 磷 化学式为 P4 ，正四面体结构， 化学式为 P，结构复杂，不作介绍 不 同 点 不溶于水，可溶于 CS2 不溶于水，不溶于 CS2 2 保存在盛水的容器中 点燃都生成 P2 O ,4P+5O 5 点燃 2P O 2 5 相 同 1．与 O2 反应 点燃 点燃 P2O5 + H2O 毒 ) 2P + 3Cl 2 2HPO3( 偏磷酸，有毒 ) P2O5 + 3H2O 2H3PO4( 无 热水 点 点燃 2PCl3 2P + 5Cl2 点燃 2PCl5 (过量 ) 2．与 Cl2 反应 (少量 ) 转 化 隔绝空气加热到 260℃ 白磷 红磷 加热到 416℃升华后 ,冷凝 五、氨气 1、物理性质：无色有刺激性气味的气体，比空气轻，易液化 2、分子结构：电子式： ( 作致冷剂 )，极易溶于水 (1:700) 107°18′） 结构式： 3、化学性质： NH3+H 2O NH 3· H2O NH4 ++OH - （极性分子，三角锥型，键角 （注意喷泉实验、 NH3 溶于水后浓度的计算、加热的成分、氨水与液氨） 催化剂 NH3 +HCl ＝ NH4 Cl( 白烟，检验氨气 ) 4NH 3+5O 2 === 4NO+6H 2O 加热 △ 4、实验室制法（重点实验） 2NH4 Cl+Ca(OH)2＝ 2NH3 ↑+CaCl2+2H2O（该反应不能改为离子方程式？） 发生装置 ：固 +固（加热）→气，同制 （产生白烟） O2收集：向下排空气法（不能用排水法） 检验 ：用湿润的红色石蕊试纸靠近容器口 （试纸变蓝） 或将蘸有浓盐酸的玻璃棒接近容器口 干燥 ：碱石灰（装在干燥管里） [ 不能用浓硫酸、无水氯化钙、 P2 O5 等干燥剂 ] 注意事项 ：试管口塞一团棉花（防止空气对流，影响氨的纯度）或塞一团用稀硫酸浸湿的棉花（吸收多余氨气，防止污染大气） 氨气的其他制法 ：加热浓氨水，浓氨水与烧碱（或 CaO）固体混合等方法 5、铵盐 白色晶体，易溶于水，受热分解，与碱反应放出氨气（加热） 。 △ △ NH4Cl＝ NH 3↑ +HCl ↑ (NH 3 +HCl ＝ NH 4Cl) NH 4 HCO3＝ NH3 ↑ +H2 O↑ +CO2↑( 写出碳酸铵的分解反应 ) NH4的检验：加入碱液（如 NaOH 溶液）后共热，产生的气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝 + 六、极性分子和非极性分子 1、由同种原子形成的共价键是非极性键，如 键是极性键如 H-F，C=O 等。 2、极性分子和非极性分子的判断 所有的双原子单质都是非极性分子如 H2、Cl2 、N2 等，所有的双原子化合物都是极性分子， H2 O、 H— H、 Cl —Cl 键；有不同种原子形成的共价 如 HF、 HCl 等。多原子分子，若分子结构是中心对称的，则是非极性分子；否则如 NH3 等就是极性分子。以下为常见的多原子非极性分子： BCl 3 、 SO3 （正三角型），CH4、 CCl 4（正四面体） 判断 ABn 型分子极性经验规律： 若中心原子 A 的化合价绝对值等于该元素所在主族序数，则该分子为非极性分子，否则为极性分子。 CO2、CS2 、BeCl2（直线型），BF3、 七、硝酸 1、物理性质 ：无色易挥发、低沸点， 69%的为浓硝酸， 98%的为发烟硝酸。 2、化学性质 ： （1）强酸性 如稀硝酸可使石蕊试液变红， 而浓硝酸可使石蕊试液先变红后褪色 （ Why ？） △/光照 （2）不稳定性：见光或加热易分解，硝酸浓度越大，越不稳定。 +2H2O 4HNO 3 ＝ 4NO 2 ↑+O2 ↑ 浓硝酸呈黄色是因为硝酸分解产生的 NO2 溶于硝酸中，所以应把它保存在棕色瓶中，并放 。[ 工业盐酸因含有 Fe 而呈黄色 ] 在阴凉处（注意不能用橡胶塞，因为硝酸会腐蚀橡胶） 3+ （3）强氧化性 硝酸越浓，氧化性越强，硝酸与金属反应一般不放出氢气。 C+4HNO 3（浓）＝ 4NO 2↑ +CO2↑ +2H2O 注意： 1、钝化：冷的浓硝酸和浓硫酸可使 3Cu+8HNO 3( 稀)＝ 3Cu(NO 3)2 +2NO↑ +4H2O Cu+4HNO 3( 浓)＝ Cu(NO 3)2+NO2 ↑ +2H2O Fe、Al 发生钝化（强氧化性的表现） 2、王水：体积比为 1： 3 的浓硝酸和浓盐酸的混合物，可溶解 → CuO→ Cu(NO 3)2 （消耗硝酸最少，且不产生污染物） 酸 最多，且产生最多污染气体 Au、 Pt 等不活泼金属 Cu 3、硝酸和铜反应时，硝酸既做氧化剂又起酸性作用。制取硝酸铜的最佳途径是： ，而用浓硝酸不仅消耗的硝 ;稀硝酸次之。 微热 4、注意分析 Cu 和 HNO 3 反应的分析和计算。 3、实验室制法 ： NaNO3 +H2SO4(浓)＝ NaHSO4+HNO 3 ↑ 八、氧化还原反应方程式的配平 1、原则：化合价升降总数相等 利用电子守恒列式的基本方法： （ 1）找出氧化剂和还原剂以及各自的还原产物和氧化产物； （ 2）找准 1 个原子（或 1 个离子）得失电子数（注意：化学式中粒子数） （ 3）由题中各物质的物质的量，根据电子守恒列式： n（氧化剂）×变价原子个数×化合价变化值== n（还原剂）×变价原子个数×化合价变 化值 2、步骤：划好价→列变化→求总数→配系数→细检查 3、有关氧化还原反应的计算：用电子守恒去做，注意格式 九、有关化学方程式的计算 （ 1）过量计算：先判断谁过量，再按不足的进行计算，有时需要讨论。 （ 2）多步反应的计算—关系法：先通过化学方程式或元素守恒找到关系式，再计算。 常见的关系式：工业制硫酸： S— H2 2— 2H2 3 —HNO 3 4 4 SO (或 FeS SO ) 工业制硝酸： NH