2016无机化学（高教版）授课教案：第16章 氮、磷、砷.docVIP

无机化学（高教版）授课教案 第 16 章 氮、磷、砷 [ 教学要求 ] 1. 掌握氮分子的结构、氮气的制备和化学模拟生物固氮。 2. 掌握氨的合成、性质。 3. 掌握铵盐的性质和用途。 4. 掌握氮的氧化物，含氧酸及其盐类的性质和用途。 5. 掌握磷的氧化物、含氧酸及其盐类 的性质和用途。 [ 教学重点 ] 氮 和 磷 的单质及重要化合物的结构和性质 [ 教学难点 ] 氮 和 磷 的单质及重要化合物的结构和性质 [ 教学时数 ] 6 学时 [ 教学内容 ] 1. 氮族元素的基本性质 2. 氮和氮的基本化合物 3. 磷及其化合物 16-1 氮族元素的基本性质 氮族元素包括氮（ N ）、磷（ P ）、砷（ As ）、锑（ Sb ）、铋（ Bi ）五种元素。其中氮、磷是非金属元素，砷是准金属，锑和铋是金属。本章重点介绍氮和磷。 一、氮、磷、砷的基本性质 氮、磷、砷的基本性质 性 质 氮 磷 砷 原子序数 原子量 价电子构型 常见氧化态 共价半径 /pm 第一电离能 /(kJ/mol) 第一电子亲合能 /(kJ/mol) 电负性 (Pauling 标度 ) 单键键能 /(kJ/mol) 三键键能 /(kJ/mol) 7 14.01 2s22p3 -3,-2,-1,+1 → +5 70 1402 7 3.04 -167 942 15 30.97 3s23p3 -3,0,+1,+3,+5 110 1012 -72 2.19 201 481 23 74.92 4s24p3 -2,0,+2,+4,+6 1521 947.1 78 2.18 146 380 二、氮的成键特征和价键结构 N 原子的成键特征和价键结构 结构基础 杂化态 σ键 π键 孤电子对 分子形态 例子 共 价 键 三个单键 sp3 4 3 0 0 0 1 正四面体 三角锥 NH4+ NH3 一单一双 sp2 3 2 1 1 0 1 三角形 角形 NO3- ClNO 一个三键 sp 1 2 1 直线形 N2 、 HCN 离子键 离子型氮化物： Li3N 、 Ca3N2 、 Mg3N2 等 配位键 配位化合物：氨合物、铵合物、过渡金属氮分子配位化合物等 三、氮族元素的电极电势 ? 氮的电势图： 0.934 0.983 1.591 1.768 0.27 φ A θ / V NO 3 - ——— HNO2 ——— NO ——— N2O ——— N 2 ——— NH4+ ?0.01 -0.46 0.76 0.94 φ B θ / V NO 3 - ——— NO2- ——— NO ——— N2O ——— N2 ? 磷的电势图： -0.276 -0.499 -0.508 -0.063 φ A θ / V H 3 PO 4 ——— H 3 PO 3 ——— H 3 PO 2 ——— P ——— PH3 ? -1.05 -1.65 -2.05 -0.89 φ B θ / V PO43- ——— HPO32- ——— H2PO2- ——— P ——— PH3 ? 16-2 氮和氮的化合物 一、单质氮 氮在地壳中的质量百分含量是 0. 46% ，绝大部分氮是以单质分子 N 2 的形式存在于空气中。除了土壤中含有一些铵盐、硝酸盐外，氮以无机化合物形式存在于自然界是很少的，而氮却普遍存在于有机体中，是组成动植物体的蛋白质和核酸的重要元素。 1. 氮的性质 单质氮在常况下是一种无色无臭的气体，在标准情况下的气体密度是 1.25g · dm-3 , 熔点 63K, 沸点 75K ，临界温度为 126K ，它是个难于液化的气体。在水中的溶解度很小，在 283K 时，一体积水约可溶解 0.02 体积的 N2 。 氮气分子的分子轨道式为 [KK(σ2s)2 (σ*2s)2(π2py)2(π2pz)2 (σ 2px)2] ，对成键有贡献的是 (π2py) 2 (π2 pz) 2 (σ2px)2 三对电子，即形成两个π键和一个σ键。 (σ2s)2 (σ*2s)2 对成键没有贡献，成键与反键能量近似抵消，它们相当于孤电子对。由于 N 2 分子中存在叁键 N≡N ，所以 N2 分子具有很大的稳定性，将它分解为原子需要吸收 941.69kJ/mol 的能量。 N2 分子是已知的双原子分子中最稳定的。 单质 N2 不活泼，只有在高温高压并有催化剂存在的条件下，氮气和氢气反应生成氨。 在放电条件下，氮气可以和氧气化合生成一氧化氮。 N 2 与电离势小，