氮族元素，第V 主族：元素符号核电荷数电子层结构原子半径 pm主要化合价氮 N72 570-3、 +1、+2 、 +3、+4、 +5磷 P152 8 5110-3、 +3、+5砷 As3328185121-3、 +3、+5锑 Sb512818185141+3、+5铋 Bi83281832185152+3、+5【最外层电子排布、元素化合价共同点】∵最外层电子都有5 个，∴最高价 +5，最低价 -3∴最高价氧化物R2O5，气态氢化物 RH3【原子半径、金属性、非金属性的 递变规律 】∵原子半径随着电子层数的增加而增大，得电子能力减弱→非金属性减弱失电子能力增强→金属性增强氮、磷：较显 著的非金属性砷 ：较弱的金属性和非金属性锑、铋：较显 著的金属性氮族元素的非金属性比同周期的氧族和卤族元素弱氮气 N21、氮元素的存在：单 质：氮气，占大气体积的 78%，总质量的 75%化合物：无机物（硝酸盐、铵盐、氮的氧化物）有机物（蛋白质、核酸）2、物理性质：无色、无味、气体标况下，密度 =1.25g/L （比空气略小，但相近，只能用排水法收集）沸点： -195.8℃ 无色液体（液氮） 难液化熔点： -209.86 ℃ 雪状固体难溶于水（ 1：0.02）3、氮分子的结构：分子式： N2电子式：结构式：用元素符号和短线来表示分子中原子结合的式子（一根短线表示一对共用电子，即共价键）氮分子的结构很稳定，破坏分子中的共价键需要很大的能量通常情况下， N2 的化学性质很不活泼，很难跟其他物质发生化学反应一定条件下（高温、放电） ，获得足够能量，能跟 H2、 O2、金属等反应4、化学性质：1、与 H2 反应：高温高压N2+ 3H 2 2NH 3 + Q （工业合成氨）催化剂【注】反应要加热，不一定是吸热反应2、与 O2 反应：N2 O2放电2NO (无色、有毒、不溶于水 )3、与金属反应：高温时， N2 能跟钾、钠、镁、钙、锶、钡等金属化合-33Mg N 2高温Mg 3 N 2（式量 100： CaCO3、 KHCO 3）氮化镁、灰色【镁在空气中燃烧】 3MgN 2高温Mg 3 N 2（微量）2MgO 2点燃2MgO（主要产物，因O2 比 N2 活泼）2MgCO 2△2MgOC【氮化镁遇水】 Mg 3 N 26H2O3Mg （OH）22NH 3（非氧化还原）5、用途1、 利亚 N 2 的稳定性（化学性质不活泼）：代替稀有气体作焊接金属时的保护气充填灯泡，防止钨丝氧化，减慢钨丝的挥发充氮包装，食品保鲜2、 利用液氮的低温：深度冷冻物质提供超导材料的工作环境保存待移植的活性器官冷冻麻醉开刀3、 利用一定条件下的反应：合成氨、制硝酸、氮肥、炸药、塑料、药品、染料等6、氮的固定（固氮）【定义】把大气中游离态的氮转化为氮的化合物的过程生物固氮自然固氮大气固氮固氮途径化学模拟生物固氮人工固氮工业固氮1、生物固氮豆科植物根部的根瘤菌中存在固氮酶，能把空气中游离的氨变成氨（铵态氮肥）2、大气固氮 ——“ 雷电发庄稼 ”闪电时，大气中的氮转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝酸（硝态氮肥）N 2O 2放电2NO2NOO 22NO 23NO2 H2O2HNO 3 NO3、工业固氮 ——“ 先合成氨，再生产各种化肥”高温高压N2 + 3H2 2NH3催化剂氨 NH3一、氨分子的结构：氮的气态氢化物分子式： NH 3H N HH电子式：H N HH结构式：分子空间构型：三角锥形氮原子位于锥顶，3 个氢原子位于锥底，键角107° 18′，极性分子二、物理性质：1、无色、刺激性气味、气体2、比空气轻，标况下，密度 =0.771g/L3、极易溶于水（ 1:700），形成氨水难溶不易溶能（可）溶易溶极易溶2、 CON2＜ O2CO21:1HCl1:500HCl21:22SO 1:401:700H 2S1:2.6NH 3【喷泉实验】视频现象：气体体积迅速减小，烧杯里的酚酞溶液由玻璃管喷入烧瓶，形成红色喷泉结论：① 氨气极易溶于水② 氨水溶液呈碱性原理：气体能被胶头滴管中挤出的少量液体快速吸收，使烧瓶内气体压强远远低于外界大气压关键：① 烧瓶、预先吸液的滴管、长直玻璃管外部都要干燥② 气体要充满圆底烧瓶③ 装置气密性好，不漏气，止水夹要夹紧烧瓶中气体 Cl CO H S NO+NO HCl2 2 2 2滴管中液体 浓 NaOH 浓 NaOH 浓 NaOH 浓 NaOH4、易液化，成无色液体，放出大量的热（常温冷却到 -33.5℃、常温加压到800kPa）（易液化的气体还有： Cl 2、 SO2、 HF）液氨气化时要吸收大量热，能使周围温度剧降 —— 制冷剂三、化学性质：1、与水反应：NH 3 + H 2O NH 3·H2O NH4+ + OH -化学平衡 电离平衡H2O700-【氨水中有 6 种微粒， 3 分 3 离】 NH 3、 H 2O、 NH 3· H2O NH 4+、 OH-、 H+（极少量）【氨水与液氨的区别】液氨是纯净物，只有 NH3分子氨水是混合物，含 6 种微粒【氨水的性质】弱碱性：氨气本身不显碱性弱电解质溶液：电解质是 NH 3·H 2O不稳定性： NH 3 H 2O△NH 3H 2O刺激性气味：游离的氨分子挥发性： NH3 易挥发（浓氨水瓶口有白雾）保存：密封、阴暗处密度小于纯水，越浓密度越小（ 28%，密度 =0.91g/cm 3） 同酒精计算氨水的浓度，以 NH 3 计算沉淀性：很好的沉淀剂，制取 Al(OH) 3、 Fe(OH) 3弱还原性： 3Cl 2 8NH 3 H 2 O 6NH 4Cl N 2 8H 2O离子方程式书写：① 反应物， 写化学式② 生成物：浓溶液 +加热 —— NH 3↑+H 2O稀溶液 +不加热 —— 化学式2、与酸反应：视频NH 3 HCl NH 4Cl 白烟（挥发出的氨跟氯化氢化合生成的微小的氯化铵晶体）NH3 HNO3 NH4NO3 硝铵 白烟2NH 3HSO24（ NH ）SO4 2 4硫胺无白烟NH 3CO 2H 2ONH4HCO 3碳铵无白烟【注】 NH3 与挥发性酸反应生成铵盐，有白烟【氨跟强酸溶液反应的本质】 NH3 H NH43、与氧气反应：（最低价，具有还原性）（ Pt、 Cr2O3）催化剂4NH 3 5O24NO 6H2O Q氨的催化氧化（接触氧化），工业制硝酸的基础△【现象】① 虽然停止加热，催化剂仍能保持红热② 圆底烧瓶内出现红棕色气体2NOO 22NO 2③ 紫色石蕊溶液变红3NO 2H 2O2HNO 3NO④ 烧瓶内有时会看到白色烟雾NH 3HNO 3NH 4NO 3⑤ 圆底烧瓶内红棕色不明显4NO 3O22H 2O4HNO 34、与其他氧化剂反应：3Cl 2 8NH3Cl 2 2NH3N 26NH 4 Cl氨气过量—— 工厂检验氯气3N 26HCl氯气过量3CuO 2NH 3△3Cu N 23H 2OH 2O2、 KMnO 4均可氧化 NH 3四、制法1、自然界：动植物体内的蛋白质腐败产生2、工业制法：高温高压原理： N2 + 3H22NH 3催化剂【注】可逆反应，得到的产品是3 者的混合物，利用NH3 易液化的特点将其分离后，N2 和H2 可循环使用N2：蒸馏液态空气H2：焦炭与高温水蒸气反应CH 2 O高温CO H2COH 2O高温CO 2H 23、实验室制法：、1） 固态铵盐与固体强碱加热【原料】常用消石灰，不用烧碱：① 在加热条件下烧碱对玻璃的腐蚀作用更强，试管易碎裂② 烧碱价格昂贵【原理】 2NH 4Cl（）△CaCl 2 2NH 32H 2OCaOH 2强碱制弱碱【装置】固固加热，同O2【干燥】碱石灰 —— 干燥管、 U 型管（不能用浓硫酸、无水氯化钙CaCl2· 8NH 3）【收集】只能用向下排空气（集气试管口棉花作用：防止气体对流，有利于集满）【检验】① 湿润的红色石蕊试纸，变蓝② 把气体通入酚酞试液，试液变红氨气是中学化学唯一的碱性气体③ 蘸有浓盐酸的玻璃棒，白烟【验满】① 湿润的红色石蕊试纸放在集气瓶口，变蓝② 蘸有浓盐酸的玻璃棒接近瓶口，白烟【尾气】用水浸湿的棉花团2）在生石灰（或固体烧碱）中加入浓氨水生石灰（或固体烧碱）遇到浓氨水放出大量热，使一水合氨分解。
温度升高，氨气的溶解度降低NH 3 H 2O CaO Ca(OH )2 NH 33）直接加热浓氨水NH3 H2O△H 2ONH 3气体的溶解度随温度升高而减小；氨水越浓越易挥发出 NH3五、用途作制冷剂、制氮肥、硝酸、炸药、纯碱、合成纤维、塑料、染料、药物铵盐1、铵根离子的结构电子式：结构式：空间构型：正四面体，键角 109°28′2、物理性质：都是离子晶体，能溶于水，呈无色溶液，易被农作物吸收铵盐 是由 铵根离子和酸根离子构成的 盐，都是非金属元素但属于离子晶体，存在离子 键、共价 键、配位键3、化学性质：1、受热分解： 视频①挥发性酸的铵盐：氨气与酸一起挥发，冷却时又重新结合成铵盐NH4Cl△NH 3HClNH 3 HClNH 4ClNH4Br△NH 3HBr【现象】试管底部的NH 4Cl 晶体渐渐减少，试管上端的壁上有白色固体附着（在试管上部冷却时，又重新结合生成白色的氯化铵晶体）【思考】碘受热变成蒸气，蒸气遇冷又变成晶体碘；氯化铵受热分解生成的气体遇冷仍变成氯化铵，本质是否相同？碘升华是物理变化；氯化铵分解是化学变化②难挥发性酸的铵盐：氨呈气态逸出，酸残留在加热容器中△3NH 3H3PO4（NH 4）3PO4△（ NH 4）2HPO 4（ NH 4）3PO4NH 3△2NH 3H 2SO4（ NH 4）2SO4③不稳定且无强氧化性酸的铵盐：氨气、酸的分解产物(NH 4) 2CO 3△2NH 3H 2 OCO 2NH 4HCO 3△NH 3H 2 OCO 2△2NH 3I2H 22NH 4I④不稳定且有强氧化性酸的铵盐：温度不同，产物不同NH 4NO 390-110℃NH 3HNO 3NH 4NO 3185-200℃N2O2H2O2NH 4NO3500℃2N 2O24H 2O【注】铵盐只有在固态时，才能较好地受热分解，溶液时很难不是所有铵盐受热分解都产生 NH 3铵态氮肥要 低温保存、避免受热、深施盖土2、跟碱反应（视频）（NH）2NaOH△Na 2SO4 2NH 32H 2O4 2SO4NH 4NO 3NaOH△NaNO 3NH 3H 2O铵盐跟可溶性强碱溶液反应的本质：NH 4OH -△NH3H2O该性质的应用：1）实验室制取氨气2）检验 NH4 +：样品强碱气体湿润蓝色△红色石蕊试纸【注】实验室不能用加热分解铵盐的方法检验NH4+：1）可能爆炸2）并不是所有的铵盐分解都产生氨气3）识别铵态氮肥（与熟石灰混合）（ NH 4）2SO 4 Ca（ OH ）2CaSO4 2NH 32H 2O【注】铵盐晶体和固体碱同样能反应逸出氨气∴铵态氮肥 不能跟碱性物质（草木灰）混合使用或保存，会降低肥效（跑氨现象）【铵态氮肥注意事项】 低温保存、避免受热、深施盖土不能跟碱性物质（草木灰）混合使用或保存（ 跑氨现象）3、铵盐的水解：NH 4+ + H2O NH 3·H2O + H +4、用途：作氮肥5、贮存：密封包装，并放在阴凉通风处氮的氧化物氮的化合价： -30+1+2+3+4+5N2ONON 2O3NO 2、 N2O4N2O5【N 2O】氧化亚氮、一氧化二氮、笑气无色、有甜味、气体能溶于水，但不与水作用可用作麻醉剂【N 2O3】红棕色气体、蓝色液体熔点 -102℃＜-20℃表现稳定，于 3.5℃即分解，生成 NO 和 NO2把 NO 和 NO2 混合，并使温度低于 -21℃即可制得【N 2O5】熔点 30℃（常温下为固体）沸点 47℃（易分解成 NO2 和 O2）溶于水，与水反应生成硝酸（酸酐）1、 NO1、物理性质：无色、无刺激性气味、气体不成盐氧化物，既不（微）溶于水，也不溶于酸和碱有毒，会使血红蛋白变质2、化学性质：在常温下很容易跟空气中的氧气反应生成红棕色的具有刺激性气味的 NO 22NO+O22NO 2N 2O4+ Q3 体积红棕色2 体积无色1 体积若将20mlO 2 注入贮有40ml的NO针筒中，最后将得到多少体积气体？20＜ V＜ 403、制备：催化剂① 氨的催化氧化：4NH35O 2△4NO6H2 O② 铜与浓硝酸：3Cu8NHO（稀）33Cu（ NO ） 3 22NO4H O2二、 NO21、物理性质：红棕色、有刺激性气味、气体易溶于水有毒2、化学性质：3NO 2 H 2 O 2HNO 3 NO 不是硝酸的酸酐2NO 2 N2O4 + Q3、制备：铜与浓硝酸： Cu 4NHO（浓） Cu（ NO ） 2NO 2H O3 3 2 2 24、 NO 2、 NO 、O2 各种组合的混合气体溶于水4NO 2O22H 2O4HNO4NO3O22H 2O4HNO硝酸一、制法1、实验室制法33【原理】 NaNO 3H 2SO（4浓）微热NaHSO 4HNO 3高沸点制低沸点硝石（固体）【装置】同 HCl【注意】不能强热（＞ 500℃），硝酸不稳定2、工业制法（氨氧化法）：催化剂4NH 35O 24NO 6H2O△2NOO 22NO 23NO 2H2O2HNO 3NO【注意】1、因工业生产上尾气要循环使用，所以可理解为理论上氮元素没有损耗，所以实际计算时：NH 3—— HNO 3 2NH 3—— NH 4NO 32、尽管采用循环使用，但一定还有尾气排出，主要成分是 NO 和 NO 2，常用碱来吸收NO 2 NO 2NaOH 2NaNO 2 H 2ONaNO 2 是有毒物质，但外观很难与 NaCl 区分（咸肉）二、物理性质：（纯）无色、有刺激性气味、液体易挥发密度 =1.50g/cm 3沸点低： 83℃能与水以任意比例互溶常用的浓硝酸浓度大约是 69% （ 16.4mol/L ），浓度在 98%以上的浓硝酸通常叫做发烟硝酸（硝酸里逸出的硝酸蒸气遇到空气里的水蒸气，生成大量极微小的硝酸液滴）3、化学性质1、酸的通性：与碱反应：与碱性氧化物反应： CuO与盐反应：2、不稳定性：常温见光分解，受热分解更快4HNO 3△或光照2H 2O 4NO 2O 2【注意】① 不稳定性是化学变化，挥发性是物理变化② 通常看到的浓硝酸呈黄色（分解生成的 NO2 溶于硝酸 3NO 2 H 2O 2HNO 3 NO ）③ 保存：棕色瓶，黑暗低温处④ 不能单纯用加热蒸发溶剂的方法进行浓缩，需同时加入 Mg(NO 3)2 或浓硫酸作吸水剂，可将 50%→ 96%以上3、氧化性：无论浓稀，都有氧化性；越浓氧化性越强1）与金属反应（金、铂除外）—— 既表现酸性，又表现氧化性（视频1、2）Cu 4NHO（浓）3Cu（ NO 3）2 2NO 22H 2O剧烈生成红棕色气体溶液呈蓝绿色（黄 +蓝） 溶有 NO23Cu 8NHO（稀） 3Cu（ NO ） 2NO 4H O3 3 2 2缓慢生成无色气体，该气体与空气接触就变成红棕色（接近液面处颜色浅，试管口较深）溶液呈蓝色【钝化】铝、铁在常温下与浓硝酸、浓硫酸钝化（化学变化） ，但加热条件下反应仍能进行Fe 6HNO（浓）3△Fe（ NO3）3 3NO 23H 2O【王水】浓硝酸和浓盐酸的混合物（体积比1：3），氧化能力更强，能使一些不溶于硝酸的金属溶解（金、铂）【氧化性酸】氧化性来自中心原子（硝酸、浓硫酸、高锰酸HMnO 4）【酸的氧化性】来自 H +—— 酸性2）与非金属反应 —— 仅表现氧化性C 4HNO（3浓） △CO 24NO 22H 2OS 6HNO（3浓）△6NO 22H 2OH 2SO4硝酸足量（浓）△4H 3 PO420NO 24H 2OP4 20HNO 33）与低价化合物反应（Fe2+、 I -、 S2- ）—— 表现氧化性6FeSO4 2HNO（稀）33H 2SO43Fe（2SO 4）32NO4H 2OZnS 8HNO（浓）3ZnSO 48NO 24H 2O4）与有机物反应（松节油、木锯末）硝酸盐一、物理性质：都易溶于水二、化学性质：受热易分解，产生氧气2AgNO△2Ag2NO 2O 2（ Hg 、 Ag ）32Cu（）△2CuO4NO 2O2（ Mg — Cu）NO3 22KNO△2KNO 2O 2（ K — Na）3三、用途：作氧化剂（硝酸钾是火药、烟火的组成部分）作肥料四、贮存：与易燃物隔离存放（分解放出 O2）化肥肥料三要素：氮、磷、钾一、氮肥：铵态氮肥： NH 4Cl 、 (NH 4)2SO4 、NH 4HCO 3、 NH4 NO3 、NH 3（ aq）注意：① 低温保存，深施盖土、避免受 热② 不可与碱性物 质混用（草木灰）硝态氮肥： KNO 3、 NH 4NO 3有机氮肥：（ NH2） 2CO白色晶体含氮量高： 47%中性，对土壤的破坏作用小在微生物作用下跟水缓慢反应生成碳酸铵，肥效持久制备： 2NHCO7、 ℃（NH ）COHO32.02 10Pa 1802222* 氮肥的有效成分常以氮元素的质量分数表示二、磷肥：过磷酸钙（普钙）Ca（3 PO4）2 2H 2SO4△Ca（ H 2PO4）22CaSO4磷矿石过磷酸钙有效成分：磷酸二氢钙（溶于水易被吸收）* 磷肥的有效成分常以 P2O5 的质量分数表示三、钾肥：KCl 、 K 2CO3(草木灰 )、 KNO 3、 K 2SO4* 钾肥的有效成分常以 K 2O 的质量分数表示四、复合肥料：含氮磷钾三要素中两种或两种以上的化肥五、微量元素化肥（微肥）：不可缺少但需要量极小的元素（＜ 0.01%）六、化肥的施用要 适时、适地、适量 ，若不当会引起环境问题：1、长期使用化肥的土壤容易酸化、板结2、雨水冲入湖泊会使细菌和藻类迅速生长，消耗水中的氧气，导致水生生物缺氧死亡、糜烂、水变黑发臭。