氮族元素

超详细氮族元素（无放射性元素）氮族元素（Nitrogen group）是位于元素周期表ⅤA 族的元素，包括氮（N）、磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）和镆（Mc）共计六种，这一族元素在化合物中可以呈现-3，+1,+2,+3,+4,+5等多种化合价，他们的原子最外层都有5个电子。最高正价都是+5价。

氮族元素

• 氮族元素的通性
  • 
  • 本族元素的特点
    • 惰性电子对效应
      • 同族元素自上而下，低氧化态物质比高氧化态物质稳定的情况
        • +Ⅴ氧化态的氧化性依次增强，即稳定性减弱
        • +Ⅲ氧化态的还原性依次减弱，即稳定性增强→
        • H3PO4非常稳定；NaBiO3+Mn2+→Bi(Ⅲ)+MnO4-
        • H3PO4有较强的还原性，BiCI3稳定
        • As,Sb:+Ⅲ,+Ⅴ
    • 电离能
      • 
    • 易形成共价化合物
      • N,P半径较小，可形成少数氧化数为-3的固态离子化合物。Li3N,Ca3P2,Mg3N2等 ,但遇水强烈水解，溶液中无N3-,P3- 离子
      • 电负性较小的Sb,Bi形成部分氧化数为+3的离子化合物Sb(SO4)3,Bi(NO3)3由于金属性很弱，溶液中强烈水解，阳离子是SbO+,BiO+,无游离的Sb3+,Bi3+
        • SbCI3+H2O→SbOCI↓+2HCI
• 磷和它的化合物
  • 磷在自然界的分布和单质磷
    • 自然界中的分布
    • 制备
      • 2Ca3(PO4)2+6SiO2+10C=6CaSiO3+10CO+P4(g)
    • 磷的同素异形体及物理性质
      • 子主题
    • 磷的化学性质
      • 白磷活性较高；红磷稳定
      • 白磷
        • +氧化剂→H3PO4,PCI5
        • ＋还原剂→PH3
        • 歧化
          • P4+3KOH+3H2O=PH3↑+3KH2PO2
        • 白磷解毒
          • 11P+15CuSO4+24H2O=5Cu3P+6H3PO4+15H2SO4
    • 用途
      • 烟雾弹或燃烧弹
      • 工业制磷酸
  • 磷化氢
    • 结构
    • 制备
      • P4+3KOH+3H2O→PH3+KH2PO2
      • PH4I+KOH→PH3+H2O+KI
    • 膦的物理性质
      • 无色，大蒜臭味，剧毒，水中溶解度很小
    • 化学性质
      • 弱碱性
      • 强配位性
      • 强还原性
  • 磷的含氧化合物
    • 氧化物
      • 制备与结构
      • 性质
        • • P4O6白色易挥发的蜡状晶体，易溶于水和有机溶剂，有毒。
            • P4O6+6H2O(冷)→4H3PO3
            • P4O6+6H2O(热)→3H3PO4+PH3
        • • P4O10白色雪花状晶体，强吸水性。空气中易潮解，是一种最强的干燥剂
            • P4O10+6H2OHNO3△4H3PO4
            • P4O10+6H2SO4→6SO3+4H3PO4
            • P4O10+12HNO3→6N2O5+4H3PO4
    • 磷的含氧酸及其盐
      • 正磷酸及其盐
        • 磷酸
          • 结构
            • 
          • 制备
            • 3P+20HNO3+8H2O=12H3PO4+20NO2↑
            • Ca3(PO4)2+3H2SO4=3CaSO4+2H3PO4
          • 性质
            • 纯磷酸为无色晶体，熔点315.3K，无固定沸点，易溶于水，市售82%粘稠液
            • 磷酸无氧化性，难挥发，三元中强酸，有强配位能力
            • 与许多金属离子形成可溶性配合物
            • 磷酸脱水可形成焦磷酸，三磷酸，偏磷酸等
        • 磷酸盐
          • 磷酸正盐
          • 磷酸一氢盐
          • 磷酸二氢盐均易溶于水
        • 鉴定
          • PO43-+12MoO42-+3NH4++24H+=(NH4)3[P(Mo12O40)]•6H2O↓(黄色)+6H2O
      • 焦磷酸及其盐
        • 结构
          • 
        • 性质
          • 无色玻璃状固体，易溶于水，冷水中缓慢转化为正磷酸盐，四元中强酸，酸性大于正磷酸（缩合度越大，酸性越强）
        • 焦磷酸盐
          • 碱金属盐，铵盐易溶于水，余难溶于水，但均溶于酸，部分盐可溶于过量的P2O74- 中
      • 偏磷酸及其盐
        • 通式
          • (HPO3)X(X=3,4,5,6)
        • 性质
          • 偏磷酸是硬而透明的玻璃状物质。易溶于水转化为正磷酸
          • 碱金属和镁的偏磷酸盐易溶于水，余难溶于水，易溶于硝酸，过量偏磷酸，过量碱金属偏磷酸盐中
        • 用途
          • 三聚磷酸钠用做合成洗涤剂的助剂
            • 
          • 格式盐：无固定熔点，易溶于水，水溶液粘度大，能与钙，镁等形成配合物。常用做软水剂和锅炉，管道去垢剂
            • 
      • 亚磷酸及其盐
        • 结构
          • 
          • 
        • 制备
          • P4O6+6H2O(冷)→4H3PO3
          • PCI3+H2O=3HCI+H3PO3
        • 物理性质
          • 纯态为无色固体，熔点346K，水中溶解度较大
        • 化学性质
          • 受热歧化
            • 4H3PO3=3H3PO4+PH3↑
          • 强还原性
            • H3PO3+CuSO4+H2O=Cu+H3PO4+H2SO4
            • H3PO3+H2SO4(浓)=H3PO4+SO2↑H2O
        • 盐
          • 碱金属盐易溶，其余难容
      • 次磷酸及其盐
        • 结构
          • 
          • 
        • 制备
          • 
        • 性质
          • 无色晶状固体，易潮解，所有盐均溶于水。酸，盐均为强还原剂，不稳定
            • Ni2++H2PO2-+H2O=HPO32-+3H++Ni(化学镀)
      • 磷的含氧酸
        • 
  • 磷的硫化物
    • 生成
      • P和S共热
    • 状态
      • 固体（均为浅黄色）
    • 结构
      • 子主题
  • 磷的卤化物
    • PX3
    • PX5
    • 卤氧化磷
• 砷，锑，铋
  • 砷，锑，铋的成键特征
    • 次外层是18电子层结构，较强的极化作用和较大的变形性，在性质上与N,P差异大，亲硫元素，在自然界中常以硫化物的形式存在
      • M3+离子
      • 共价化合物
      • 配合离子
  • 砷，锑，铋的单质
    • 自然存在
      • 地壳中含量较少，主要以硫化物矿形式存在
    • 物理性质
      • 熔点低，易挥发
    • 化学性质
      • 常温稳定，不与稀酸反应，能与强氧化性酸如：热浓硫酸，磷酸和王水等反应。在高温下可以与许多非金属作用
  • 砷，锑，铋的氢化物
    • 
  • 砷，锑，铋的氧化物
    • 
    • +Ⅲ氧化态
      • NaH2AsO3+4NaOH+I2=NaAsO4+2NaI+3H2O
      • Bi(OH)3+CI2+3NaOH=NaBiO3↓+2NaCI+3H2O
    • +Ⅴ氧化态
      • H3AsO4+2HI=H3AsO3+I2+H2O
      • 2Mn2++5NaBiO3+14H+=2MnO4-+5Bi3++5Na++7H2O
    • 鉴定Bi3+或Sn2+
      • Sn2++4OH-=Sn(OH)42- Sn(OH)42-+2Bi3++6OH-=Sn(OH)62-+2Bi↓(黑色)
  • 砷，锑，铋的三卤化物
    • 本族三卤化物都能水解，通常生成碱式氯化物
      • SbCI3+H2O=SbOCI↓+2HCI
      • BiCI3+H2O=BiOCI↓+2HCI
  • 砷，锑，铋的硫化物
    • 
    • 性质
      • 均不溶于水和稀酸
      • 配位溶解
      • 碱溶
      • 氧化碱溶
      • 与氧化性酸作用
    • 硫代酸盐遇酸分解
• 氮和它的化合物
  • 氮的成键特征和价键结构
    • 
  • 氮在自然界的分布和单质氮
    • 自然界的分布
      • 主要以单质形式存在于空气中。土壤中含有一些铵盐，硝酸盐，也是组成动植物体中蛋白的的重要元素
    • 结构
      • 
    • 性质
      • 非常稳定
        • 与非金属反应
          • N2+3H2高温高压催化剂2NH3
          • N2+O2放电2NO
        • 与金属反应
          • ⅠA
            • 6Li+N2=2Li3N(常温)，其余不直接作用
          • ⅡA
            • 3Ca+N2=Ca3N2（加热）
          • B,AI
            • 白热条件2B+N2=2BN
    • 制备
      • 工业分馏液态空气
        • 少量的可通过红热的铜丝或除去，痕量水用吸收
      • 实验室
        • NH4CI(饱和)+NaNO2→NH4NO2+NaCI
        • NH4NO2→N2↑+2H2O
        • (NH4)2Cr2O7=N2↑+Cr2O3+4H2O(火山爆发)
        • 8NH3+3Br2(aq)=N2↑+6NH4Br
        • 2NH3+3CuO=N2↑+3H2O+3Cu(除N2中的NH3)
      • 化学模拟生物固氮
  • 氮的氢化物
    • 氨
      • 制备
        • 工业
          • N2+3H2高温高压催化剂2NH3
        • 实验室
          • 2NH4CI+Ca(OH)2=CaCI2+2NH3↑+2H2O
          • (NH4)2SO4+CaO=CaSO4+2NH3↑+H2O
        • 氮化物水解
          • Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2↓+2NH3↑
      • 结构
        • 一个σ孤电子对，强极性，易形成氢键，最低氧化数（-3）
          • 
      • 物理性质
        • 同族氧化物中氨具有最高的熔沸点，凝固点，溶解热，蒸发热，介电常数大，溶解度大
        • 液氨是良好的极性溶剂
          • 液氨能溶解碱金属，Ca,Sr,Ba等生成蓝色溶液，放置溶液，可得到白色的氨基钠固体
        • 氨合离子
          • 氨合离子是金属液氨溶液显蓝色的原因，也是它具有强还原性和导电性的根据
      • 化学性质
        • 配位反应
          • H3N→BF3
          • NH3•H2O
          • NH3•H+
          • Ag(NH3)2+
          • CaCI2•8NH3
          • Cu(NH3)42+
        • 取代反应
          • 
          • 2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑(623K)
        • 氨解反应
          • 2NH3(l)=NH4++NH2-
          • 4NH3+COCI2=CO(NH2)2+2NH4CI
          • 4NH3(aq)+SOCI2=SO(NH2)2+2NH4CI
          • 2NH3(aq)+HgCI2=Hg(NH2)CI↓+NH4CI
        • 氧化反应
          • 4NH3+3O2(纯)=6H2O+2N2空气中不燃烧
          • 4NH3+5O2=6H2O+4NO氨的催化氧化
          • 2NH3+3CI2=6HCI+N2检验CI2管道是否漏气
          • 2NH3+3CuO=N2+3Cu+3H2O除N2中的NH3
      • 用途
        • 工业上生产硝酸，铵盐（化肥），尿素，染料，医药品和塑料等。做冷冻剂和循环制冷剂。
    • 铵盐
      • 铵盐在晶型，颜色，溶解度等方面都与相应的钾盐，铷盐类似。有相同的沉淀试剂，均为无色晶状化合物，易溶于水，弱电解质。
      • 鉴定
        • 
        • 
      • 易水解
        • 强酸的铵盐水解显酸性
      • 热稳定性差
        • 受热易分解
          • 挥发酸形成的铵盐
            • NH4CI=NH3↑+HCI↑
            • NH4HCO3=NH3↑+CO2↑+H2O
          • 难挥发酸形成的铵盐
            • (NH4)2SO4=NH3↑+NH4HSO4
            • (NH4)3PO4=3NH3↑+H3PO4
          • 氧化性酸形成的铵盐
            • NH4NO2→N2↑+2H2O
            • NH4NO3=N2O↑+2H2O=N2↑+½O2↑+2H2O
            • 2NH4CIO4=CI2↑+2O2↑+N2↑+4H2O
            • (NH4)2Cr2O7=N2↑+Cr2O3+4H2O
    • 氨的衍生物
      • 联氨（肼）
        • 
        • 可看作是NH3分子中的一个H被-NH₂(氨基)取代的衍生物（反式）。
        • 物理性质
          • 无色可燃性液体，吸湿性强，在空气中发烟，能与水或酒精无限混合。
        • 化学性质
          • 碱性
            • 二元弱碱（两孤电子对）碱性
              • N2H4+H2O=N2H5++OH-
              • N2H5+H2O=N2H62++OH-
          • 不稳定性
            • 在空气中燃烧并放出大量的热。加热即爆炸分解，可做火箭的燃料。
          • 氧化还原性（类同)
            • 酸中主要显氧化性（反应速度慢）
            • 碱中为强还原剂
              • N2H4+4CuO=2Cu2O+N2↑+2H2O
              • N2H4+2X2=4HX+N2
      • 羟胺
        • 
        • 纯羟氨是白色固体，不稳定，易溶于水
        • 碱性
          • NH2OH+H2O=NH3OH++OH-
          • 强度
            • NH3>N2H4>NH2OH
        • 不稳定性
          • 288K以上分解
          • 3NH2OH=NH3↑+N2↑+3H2O
          • 水溶液及其盐较稳定
        • 氧化（还原）性
          • NH2OH+AgBr=Ag+½N2+HBr+H2O
      • 叠氮化氢（氢叠氮酸）
        • 
        • 无色有刺激性气味的液体，易挥发。
        • 制法
          • N2H4+HNO2=2H2O+HN3
          • NaN3+H2SO4=NaHSO4+HN3
        • 酸性
          • HN3+NaOH=NaN3+H2O
        • 不稳定性
          • 2HN3=3N2+H2
          • 2NaN3=2Na+3N2
          • AgN3=Ag+N2↑
        • 氧化还原性
          • 水溶液中歧化
            • HN3+H2O=NH2OH+N2↑
          • N3- 是一个拟卤原子，性质类似于卤离子，白色固体，难溶于水。
  • 氮的含氧化合物
    • 氮的氧化物
      • NO
        • 结构
          • 
        • 物理性质
          • 无色有毒气体，微溶于水，但不与水作用，不助燃
        • 化学性质
          • 还原性
            • 2NO+O2=2NO2
          • 配位性
            • FeSO4+NO=[Fe(NO)SO4]棕色溶液，不稳定（棕色环实验）
      • NO2
        • 结构
          • 
        • 物理性质
          • 红棕色有特殊臭味的有毒气体，易压缩成无色气体
        • 化学性质
          • 易溶水，碱
            • 3NO2+H2O=2HNO3+NO
            • 3NO2+H2O=2HNO3+NO
          • 强氧化性
            • 2NO2+C=CO2+2NO,C,P,S等在NO2中易起火燃烧
          • 弱还原性
            • MnO4-+5NO2+H2O=Mn2++2H++5NO3-
    • 亚硝酸及其盐
      • 亚硝酸
        • 制备
          • NaNO2+HCI冷冻NaCI+HNO2 NO+NO2+H2O冷冻2HNO2
        • 结构
          • 子主题
        • 性质
          • 不稳定性
            • 仅存在于冷的稀溶液中，浓缩或加热即分解
          • 弱酸性
          • 氧化还原性
            • 2HNO2+2I-+2H+=2NO+I2+2H2O
            • 5HNO2+2MnO4-+H+=5NO3-+2Mn2++3H2O
      • 亚硝酸盐
        • 制备
          • 子主题
        • 性质
          • 稳定性
            • ⅠA，ⅡA盐的稳定性较高
          • 溶解性
            • AgNO2 沉淀是浅黄色的，其余一般溶于水
          • 氧化还原性
            • NO2-+Fe2++2H+=NO+Fe3++H2O
            • NO2++CI2+H2O=2H++2CI-+NO3-
          • 配位性
            • K2[Co(NO2)6]
        • 用途
          • 工业用盐含大量NaNO2 （甜但不咸），亚硝酸盐大量用于染料和有机合成工业，均有毒，致癌。肉类中常加入硝酸盐和亚硝酸盐做发色剂。
    • 硝酸
      • 制法
        • 工业上
          • 4NH3+5O2=4NO+6H2O
          • 2NO+O2=2NO2
          • 2NO2+H2O=2HNO3+NO
        • 实验室
          • NaNO3+H2SO4=NaHSO4+HNO3
      • 结构
        • 
      • 性质
        • 物理性质
          • 纯酸为无色液体，易溶于水，易挥发
        • 化学性质
          • 不稳定
            • 见光受热易分解
          • 强酸性
            • 稀酸在水中全部电离
          • 强氧化性
    • 王水
      • 浓盐酸：浓硝酸=3:1，溶解Au,Pt
      • 3Pt+4HNO3+18HCI=3H2[PtCI6]+4NO↑+8H2O
    • 硝酸盐
      • 结构
      • 水溶性
        • 大多为易溶于水的离子晶体，水溶液氧化性弱，酸化后氧化性增强。
      • 热稳定性
        • ⅠA,ⅡA及活泼金属（Mg之前）的无水硝酸盐受热分解→亚硝酸盐和氧气
        • 活性位于镁和铜之间的金属无水硝酸盐受热→金属氧化物+二氧化氮+氧气
        • 活性较弱（Cu之后）的金属形成的硝酸盐→金属单质+二氧化氮+氧气
        • 带结晶水的硝酸盐加热易分解
  • 氮的卤化物
    • NF3
      • 非常稳定
    • NCI3
      • 黄色液体，易爆炸分解
      • 水解
• 水溶性
  • ⅠA族（Li除外），铵盐易溶，其余难溶，难溶盐易溶强酸
• Ag,Cu,Pb,Hg等盐加热易爆
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