非金属元素(二).ppt

第15章非金属元素（二）,,15.1氮和磷15.2碳、硅、硼,15.1氮族元素概述,氮族VAN,P,As,Sb,Bi,非金属,准金属,金属,,,价电子构型ns2np3,,,15.1氮簇元素概述,Sb.Bi5氧化数的氧化性强，且稳定不如3氧数稳定，说明ns2中的一对电子不容易失去.这种现象称为惰性电子对效应,惰性电子对效应,Sn、Pb4价氧化性强，且稳定性不如2价,如NaBiO3为强氧化剂,p,,主要以单质形式存在于大气中是动、植物不可缺少的元素,以化合状态存在于自然界，最重要的矿石是磷灰石。是动植物不可缺少的元素。有多种同素异形体主要有白磷或黄磷、红磷和黑磷。,熔点271℃、沸点1740℃相差较大可做原子能反应堆中的冷却剂,15.2氮和磷15.2.1氮及其化合物15.2.２磷及其化合物,键级3反磁性,1.单质N2,1分子轨道表达式,2价键结构式,,15.2.1氮及其化合物,,液态空气分馏,3制备,①结构不等性sp3杂化，三角锥形,②制备,2.氨及铵盐,1NH3氨,③性质,a.物理性质,b.NH3的化学性质,ⅰ取代反应,COCl24NH3→CONH222NH4Cl,NH2OH无色固体N2H4无色液体,ⅱ还原性,2NH33Cl2＝N26HClNH3HCl＝NH4Cl冒白烟,与Cl2，Br2反应,检查氯气管道是否漏气,黄色火焰,制硝酸,,,纯O2中燃烧,,ⅲ配合反应,4NH3Cu2[CuNH34]28NH3CaCl2CaCl28NH3BF3NH3F3BNH3,2铵盐NH4,aNH4与K类似，尤其是半径，与Na等电子体,bNH4的水解,的鉴定,石蕊试纸红→蓝奈斯勒试剂K2HgI4＋40NaOH,红棕到深褐,,NH4HCO3NH3H2CO3CO2H2ONH4ClNH3HCl,,,,,,常温,,△,,ⅰ与挥发性的酸组成的盐→NH3及相应的酸性气体,e铵盐不稳定，加热易分解三种情况,ⅱ.与难挥发性酸组成的盐→只有NH3逸出,,,,,ⅲ.与氧化性酸组成的盐→分解出的NH3进一步被氧化,NH42Cr2O7N2Cr2O3H2ONH4NO3N2OO22H2O2NH4NO32N2O24H2O,,,,,△,210℃,,300℃,,,,,,,,,火山爆发,※铵盐分解小结,3.氮的氧化物,1NO无色,分子轨道排布式与O2是等电子体,制备,价键结构式键级＝2.5顺磁,N价电子2s22p3,2NO2,sp2杂化,1红棕色有刺激性气味的剧毒气体。,3溶于水,4用碱吸收,2,性质,歧化反应,,,Nsp2杂化后,4.氮的含氧酸及其盐,结构,1亚硝酸（HNO2）,制备,a.不稳定性2HNO2→N2O3兰＋H2O→NONO2H2O,b.弱酸性略强于HAc,性质,BaNO22H2SO4稀，冷BaSO4↓HNO2NONO2H2O2HNO2,亚硝酸HNO2,NONO2,亚硝酸盐,碱吸收法,a.绝大部分无色,易溶于水,极毒是致癌物。,性质,制备,NONO2NaOH2NaNO2H2O,氧化性产物均为NO,,氧化还原性酸性介质具较强氧化性,b.氧化还原性,NO2-,I-→I2↓NO↑Fe2→Fe3NO↑Sn2→Sn4NO↑,,遇强氧化剂,,还原性产物均为,,,,,碱性介质还原性较强,NO2-配位能力强,－NO2；－ONO,亚硝酸盐热稳定性高,特别是碱金属和碱土金属的亚硝酸盐,,①HNO3结构,,,O,2p,,,,,O,O,H,1s,2p,2p,2硝酸及其盐,分子内氢键,性质,P→H3PO4＋NO↑S→H2SO4I2→HIO3,与浓HNO3产物NO2,,,①物理性质,②化学性质,a.氧化性,与非金属C→CO2,HNO3稀,浓硝酸主要被还原为NO2，稀硝酸主要被还原为NO3Cu8HNO3稀3CuNO322NO4H2OAg2HNO3浓AgNO3NO2H2O,与不活泼金属反应,与活泼金属,规律HNO3越稀，金属越活泼，HNO3被还原的氧化数越低。,b.热稳定性差，保存在棕色瓶中,多为黄色,冷的浓硝酸使Fe,Al,Cr钝化王水（氧化配位溶解）,c.与有机化合物发生硝化反应,性质a.易溶于水b.水溶液在酸性条件下才有氧化性固体在高温时有氧化性,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,硝酸盐,Nsp2杂化,c.硝酸盐的热分解（重点）金属活性顺序KCaNaMgAlMnZnFeSnPbHCuHgAgPtAu,2NaNO32NaNO2O22PbNO322PbO4NO2O22AgNO32Ag2NO2O2,,△,,△,,△,,,,,,1一氧化氮,的鉴定重点,浓硫酸介质,棕色,醋酸介质,NO2-的存在会干扰NO3-的鉴定可先加入NH4Cl,、加热除去,,,亚硝酸、硝酸及其盐的性质对比,热稳定性对活泼金属而言MNO2MNO3,,,,酸性,氧化性,1.磷单质同素异形体,石墨片状结构能导电,较稳定，400℃以上燃烧，不溶于有机溶剂。,P4性质活泼空气中自燃溶于非极性溶剂,14.2.2磷及其化合物,磷的燃烧白磷34℃,白磷,白磷,红磷,磷的化学性质,1自燃,P43O2＝P4O6,P45O2＝P4O10,2与HNO3,3P5HNO3H2O＝3H3PO45NO,3与碱作用--歧化反应,P43NaOH3H2O＝PH3NaH2PO2,2.磷的氢化物膦PH3,结构与NH3类似,制备,无色气体，似大蒜臭味，剧毒强还原性,次磷酸钾,3.磷的氧化物,P4O6（亚磷酐），白色易挥发的蜡状晶体，易溶于有机溶剂,P4O10（磷酐）白色雪花状晶体，强吸水性,歧化,4.磷的含氧酸,磷有多种含氧酸磷酸H3PO4（三元酸）、焦磷酸H4P2O7、三磷酸H5P3O10、亚磷酸H3PO3（二元酸）偏磷酸HPO3（一元酸）次磷酸H3PO2（一元酸）在这些含氧酸中磷原子均采取sp3杂化。,1亚磷酸H3PO3及其盐,性质二元中强酸,结构,强还原性,2磷酸H3PO4及其盐,结构,特性脱水缩合后形成焦磷酸、聚磷酸、聚偏磷酸,性质三元中强酸,3焦磷酸H4P2O7,4三磷酸,聚磷酸n个磷酸脱n-1个H2O三聚磷酸,5偏磷酸,偏磷酸n个H3PO4脱n个H2O,5.磷酸盐,如Ag3PO4、Li3PO4、Ca3PO42、CaHPO4,1溶解性,向磷酸盐溶液中加入Ag＋离子时都生成Ag3PO4黄色沉淀可测溶液的pH值,Ag＋的鉴定,,鉴定,,,磷酸盐的酸碱性由于磷酸是三元中强酸，因此磷酸盐在水中会发生水解,NaH2PO4/Na2HPO4是一重要缓冲体系，人体血液pH7.35～7.45就是靠它与H2CO3/NaHCO3缓冲体系共同维持。,例如当浓度都为0.10molL-1时，下列三种磷酸盐溶液的pH值分别为如何计算NaH2PO4pH4.68Na2HPO4pH9.76Na3PO4pH12.6,a.工业上常用磷酸钙矿与硫酸反应或浓硝酸氧化单质磷来制备磷酸Ca3PO423H2SO43CaSO42H3PO43P420HNO3浓8H2O12H3PO420NO↑,制备和应用,b.磷酸有很强的配位能力，能与许多金属离子形成配合物,分析化学中为了掩蔽Fe3的干扰加H3PO4，与Fe3生成无色可溶性配合物H3[FePO42]、H[FeHPO42]等,磷酸二氢钙是重要的磷肥,普钙过磷酸钙用硫酸处理磷酸钙矿粉,Ca3PO422H2SO44H2O→2CaSO42H2OCaH2PO42,重钙重过磷酸钙用磷酸处理磷酸钙矿粉,Ca5FPO427H3PO45H2O→5CaH2PO422H2OHF,c.化肥和农药,15.3碳、硅、硼,15.3.1碳及其重要化合物15.3.2硼及其重要化合物,1碳的同素异形体,金刚石sp3杂化,石墨sp2杂化,富勒烯碳原子簇（如C60）,原子晶体,硬度最大,熔点最高的单质,由60个碳原子组成的32面体的空心球结构,1.碳,15.3.1碳及其重要化合物,2碳的氧化物①一氧化碳,CO与N2是等电子体,一个σ键一个π键一个配位键,性质a.作配位体，形成羰基配合物C是配位原子FeCO5,NiCO4,Co2CO8b.还原剂,c.剧毒,②二氧化碳CO2,Csp杂化,-70℃凝结成干冰（制冷剂）,2.碳酸及其盐,1CO2溶于水，大部分CO2H2O,极小部分H2CO3,2CO32-的结构,Csp2杂化,3碳酸及其盐的热稳定性解释原因,a.H2CO3MgCO3,Ag2CO3PbCO3CdCO3FeCO3分解T/℃218315350282价电子构型8e182e18e9-17e,碱金属碳酸盐LiCO3除外碱土金属碳酸盐过渡金属碳酸盐铵盐,4碳酸盐的溶解性,碳酸盐碱金属Li除外，NH4,Tl盐易溶，其他难溶,酸式碳酸盐碱金属NaHCO3除外，碱土金属，某些二价金属酸式盐易溶。,1.单质－同素异形体无定形硼，晶形硼棕色粉末，黑灰色化学活性高，硬度大，熔点，沸点都很高,15.3.2硼及其重要化合物,α-菱形硼（B12）,2.硼的氢化物,硼氢化合物性质与碳的氢化物烷烃、硅的氢化物硅烷相似，所以硼的氢化物称为硼烷无BH4,乙硼烷结构,四个B-H2c-2e键，在同一水平面上，两个3c-2e键，位于水平面上下，与水平面垂直,AlCl3的结构,多中心键,三中心二电子键3c-2e简称三中心键，,定义是指3个或3个以上原子之间所形成的共价键,强度为一般共价键强度的一半,形成缺电子原子等电子原子,硼烷的性质比烷烃活泼,3.硼酸及其盐,硼的含氧酸,硼酸,分子间通过氢键形成接近六角形的对称层状结构，层与层之间借助微弱的范德华力联在一起，因此硼酸晶体为鳞片状,此结构使硼酸具有解离性可用作润滑剂,硼酸的性质,1一元弱酸,2与多羟基化合物加合,,硼砂,Na2B4O5OH48H2O或Na2B4O710H2O,性质1无色透明晶体,在空气中易风化失水,2350400℃脱水成为Na2B4O7，878℃熔融，冷却后成玻璃状物质,即硼砂玻璃,3易溶于水,其溶解度随温度升高而增大,易水解，水溶液呈碱性,,硼砂结构,硼砂珠实验铁、钴、镍、锰等金属氧化物可溶解在硼砂熔体中,呈不同的特征颜色。,,Na2B4O7CoO→CoBO222NaBO2,蓝色,Na2B4O7NiO→NiBO222NaBO2,棕色,Na2B4O7MnO→MnBO222NaBO2,绿色,分析化学曾用此性质来鉴定某些金属离子,