大学物理化学授课课件第14章氮族元素(本科专业).ppt

第 14 章 ;主 要 内 容;1 N2O; N2O 分子构型为直线形。; 常温下，N2O 为无色气体，微有好闻的气味，有毒。; 2 NO; NO 分子的结构如下，; NO 为无色气体，在水中溶解度很小。;3 N2O3 ; 两个 N 原子之间直接成键, N－N 键长 186 pm, 比联氨中 N－N 单键的 147 pm 还长。; NO2 为红棕色气体，聚合后得到无色 N2O4 ： 2 NO2 N2O4; N2O4 中的氮元素呈 + 4 氧化态，与 NO2 相同。; N2O4 的熔点为263.85K，沸点为294.3K。在低于熔点温度时，固体中全部是N2O4 ，但在熔点温度的液体中含有0.01%的NO2。在沸点附近时，液体中1%的NO2 。气体中含有15.9%的NO2。温度升高至408.15K时， NO2的比例占到99%。;2 NO2 + 2 OH － = NO3－ + NO2－ + H2O ;5 N2O5; 气态N2O5 的分子结构如下：; 常温下 N2O5 为白色固体，是离子晶体 [NO2+][NO3－]。; 1 制备; 用金属在高温下还原硝酸盐可制备亚硝酸盐：;亚硝酸分子有顺式和反式两种不同构象。; 亚硝酸根 NO2－ 为 V 形结构，有离域的 键。; 3 性质; 5 NO2－ + 2 MnO4－+ 6 H+ = 5 NO3－ + 2 Mn2+ + 3H2O; 作为弱酸的 HNO2 在水中以分子状态存在，H+ 的强极化能力使得 HNO2 不稳定，且中心氧化数 +3 的HNO2 抵抗 H+ 的极化能力差，更易发生分解。; 亚硝酸不稳定，仅存在于水溶液中，在接近 0 oC 时逐渐分解： 2 HNO2 =N2O3 ↑+ H2O N2O3 = NO2+ NO; IA 和 IIA 族元素的亚硝酸盐有较高的热稳定性。;酸介质中更强的氧化剂（KMnO4, Cl2…）,做还原剂。;酸性介质---HNO2氧化性 还原产物可能 NO，N2O，N2，NH2OH, NH3; HmFe(Ⅱ) + NO2- → HmFe(Ⅲ) 人血红素 失去载O2功能;亚硝酸盐遇到蛋白质可形成 亚硝酸铵，可引起消化系统癌症; NO2－ 中 N 有孤电子对，配位能力较强，能与许多过渡金属离子生成配位化合物。; 1 硝酸的制备; 实验室中，常用硝酸盐和浓硫酸反应制取硝酸：; 2 硝酸的结构; 硝酸根 NO3－ 为平面正三角形结构，有一个四中心六电子的离域 键。; 3 硝酸的性质; 硝酸有较强的氧化性，且产物复杂。; 浓硝酸与非金属反应还原产物多数为 NO：; 稀 HNO3 与还原剂反应，产物多为 NO：; 4 Zn + 10 HNO3 （稀） = 4 Zn NO3 2 + N2O + 5 H2O; 极稀的 HNO3 几乎无氧化性，只显示酸性。; 冷的浓 HNO3 与 Fe，Al，Cr 作用时会有钝化现象发生，可以用铝制容器盛装浓硝酸。; 4 混合酸 王水;HNO3－HF混合酸 Nb和Ta在“王水”中不溶， 但可溶于HNO3-HF混合酸： Nb(s)+5HNO3+7HF=H2NbF7 + 5NO2↑+5H2O;5 硝酸盐; 碱金属和碱土金属（不包括锂、铍）等离子的极化能力弱，其亚硝酸盐的热分解产物，多为亚硝酸盐和氧气，例如： ; Mg，Cu 和活泼性在 Mg 和 Cu 之间的金属的硝酸盐，热分解时得到金属氧化物、二氧化氮和氧气，例如：; 活波性比铜差的金属，其硝酸盐分解的时生成金属单质、二氧化氮和氧气：; 若硝酸盐的正离子具有还原性，在分解过程中，正离子被氧化，例如：; 若金属离子的极化能力较强，带结晶水的硝酸盐受热分解时，发生水解