p区元素总结
第1节氮族元素分页: 1 234
周期系第V A族元素称氮族元素（Nitrogen family elements）。它包括氮（Nitrogen）、磷（Phosphorus）、砷（Arsenic）、锑（Antimony）和铋（Bismuth）。氮是生命的基础，磷是动植物的必需元素。砷、锑、铋三者性质较为相似，是重要的合金元素。而磷却与砷、锑有一定的相似性，它们的化合物丰富多彩，大多是重要的工业原料、肥料、新技术材料。
14.1 氮族元素
14.1.1 氮族元素概述
周期系第V A族：氮N、磷P、砷As、锑Sb、铋Bi 五种元素，又称为氮族元素；? 氮和磷是非金属元素，砷和锑是准金属，铋是金属元素；
氮族元素价电子构型：ns2 np3；
氮族元素所形成的化合物主要是共价型的，原子越小形成共价键的趋势越大。
图14-1 氮族元素在周期表中的位置
表14-1 氮族元素的一般性质
14.1.2 氮族元素的单质
???
??
图14-2 氮族元素的单质
1.存在
氮族元素中除磷在地壳中含量较多外，其它各元素含量均较少。
氮主要以单质存在于大气中，天然存在的氮的无机化合物较少。
磷较容易氧化，在自然界中不存在单质。它主要以磷酸盐的形式分布在地壳中。
? 砷、锑和铋主要以硫化物矿的形式存在，如雄黄：As4 S4。
雌黄(As2S3 )辉锑矿(Sb2S3 ) 雄黄(As4S4)
图14-3 氮族元素的存在
2. 性质
除氮气外，其它氮族元素的单质都比较活泼。化学性质列于上表中。
表14-2 氮族元素的化学性质
3. N2
N2分子的分子轨道表达式为：
N2[(σ1s)2(σ1s*)2(σ2s)2(σ2s*)2(π2py,π2pz)4(σ2px)2]
氮气是无色、无臭、无味的气体。沸点为-195.8°C。微溶于水。
强的N≡N键(944kJ/mol)，常温下化学性质极不活泼，故N2常常作为惰性气体使用。
4. 磷的同素异形体
图14-4 白磷和红磷
（1）白磷的结构
白磷的结构
由P4分子通过分子间力堆积起来，每个磷原子通过其px，py和pz轨道分别和另外3个磷原子形成3个σ键，键角∠PPP为60°，分子内部具有张力，其结构不稳定。
图14-5 白磷的结构
白磷的性质
白磷P4是透明的、柔软的蜡状固体，化学性质活泼，空气中自燃，溶于非极性溶剂。
图14-6 白磷在空气中自燃
白磷的制备
将磷酸钙、砂子和焦炭混合在电炉中加热到约1500?C，可得到白磷。
2Ca3(PO4)2(s) + 6SiO2(s) + 10C(s) P4(g) + 6CaSiO3(l) + 10CO(g)
（2）红磷
将白磷隔绝空气加热到400℃时可得到红磷。
红磷的结构较复杂。一种观点认为：P4分子中的一个P—P键断裂后相互连接起来形成长链结构。
所以红磷较稳定，400℃以上燃烧，不溶于有机溶剂。
图14-7 红磷的可能结构
（3）黑磷
黑磷具有与石墨类似的层状结构，但与石墨不同的是，黑磷每一层内的磷原子并不都在同一平面上，而是相互连接成网状结构。所以黑磷具有导电性，也不溶于有机溶剂。
第1节氮族元素分页: 1234
14.1.3 氮的化合物
1. 氮的氢化物
(1) 氨
结构
N：sp3杂化，三角锥形
图14-8 氨的结构
制备
实验室
工业
NH3的性质
极性分子：μ（NH3）= 1.47D
①易溶于水，易形成一元弱碱
②强还原性
④取代反应
(2) 铵盐
图14-9 铵盐的结构式鉴定
石蕊试纸法(红→蓝)
Nessler试剂法(即K2[HgI4]的KOH溶液)
红棕到深褐
性质
①铵盐一般为无色晶体，绝大多数易溶于水, 水解
②热稳定性差：
分解的情况因组成铵盐的酸的性质不同而异。
③热稳定性差
a. 挥发性非氧化性酸铵盐
b. 非挥发性,非氧化性酸铵盐
c. 氧化性酸铵盐
2. 氮的氧化物
(1) NO
液态和固态一氧化氮中有双聚分子N2O2
制备
a. 工业
b.实验室
性质
无色气体，水中溶解度较小
(2) NO2
结构
N：价电子2s22p3 , sp2杂化后
NO2是奇电子分子，空间构型为V型。
N2O4分子具有对称的结构，两个N原子和4个氧原子在同一平面上。
图14-10 NO2的结构
性质
①有毒，有特殊臭味的红棕色气体,冷凝时聚合成无色N2O4气体
②与水反应生成硝酸和NO
③NO2是强氧化剂，其氧化能力强于硝酸。
④用碱吸收
3. 氮的含氧酸及其盐
(1) 亚硝酸及其盐
结构
N：sp2杂化后
图14-11 HNO2的结构式
制备
亚硝酸（HNO2）性质
①不稳定
②弱酸
亚硝酸盐制备碱吸收法
亚硝酸盐性质
①绝大部分无色，易溶于水，极毒是致癌物。
②金属活泼性差，对应亚硝酸盐稳定性差AgNO2< NaNO2
③氧化还原性(EθA(HNO2/NO)=0.98V)
在酸性介质中既有氧化性又有还原性，实际应用中常作氧化剂，当亚硝酸盐与强氧化剂作用时，才表现出其还原性。
(2) 硝酸及其盐
硝酸(HNO3)结构
图14-12 HNO3的结构
硝酸(HNO3)物理性质
纯硝酸：无色液体，密度为1.53g?cm-3
浓硝酸：含HNO3 68%，密度1.4g?cm-3
硝酸挥发而产生白烟，故称为发烟硝酸, 溶有过量NO2的浓硝酸产生红烟，且硝酸常带黄色或红棕色。
硝酸(HNO3)化学性质
①强氧化性
HNO3+非金属单质→相应高价酸+NO
b.大部分金属可溶于硝酸，硝酸被还原的程度与金属的活泼性和硝酸的浓度有关。
规律：HNO3越稀，金属越活泼，HNO3被还原的氧化值越低。
c.冷的浓硝酸使Fe, Al, Cr钝化（浓硝酸将金属表面氧化成一层薄而致密的氧化物保护膜，致使金属不能再与硝酸继续作用)。
d.王水(硝酸与浓盐酸以体积比1:3的比例而配制的混合物)：氧化配位溶解
②热稳定性差，保存在棕色瓶中
③与有机化合物发生硝化反应
硝酸盐的结构
N：sp2杂化后
图14-13 的结构
硝酸盐的性质
①易溶于水
②水溶液在酸性条件下才有氧化性，固体在高温时有氧化性
③热稳定性差
思考：
亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比？
酸性：硝酸大于亚硝酸