第十五章 氮族元素
总体目标：
1.掌握氮和磷单质、氢化物、卤化物、氧化物、含氧酸及其盐的结构、性质、制备和用途
2.了解砷、锑、铋单质及其化合物的性质递变规律
各节目标：
第一节 氮的单质
掌握N2的结构；氮与非金属、金属的反应；氮气的实验室制法和工业制法 第二节 氮的成键特征
通过氮的价层电子结构，了解它的成键特征 第三节 氮的氢氧化物
1.掌握NH3的工业制法和实验室制法以及它的结构
2.了解NH3的物理性质；掌握它的配位反应、取代反应、氨解反应和氧化反应以及用途；铵盐的水解性和热稳定性。 3.了解联氨、羟胺、叠氨酸的结构和性质 第四节 氮的氧化物
1.掌握氮元素的自由能—氧化图
2.掌握氮的氧化物（N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5）的结构和重要性质 3.了解HNO2及其盐的制备、结构、性质
4.掌握HNO3及其盐的结构和性质；硝酸盐热分解的一般规律；王水的成分和性质 5.掌握硝酸盐和亚硝酸盐的鉴别方法 第五节 磷单质
1.掌握磷原子的价电子层结构；磷的成键特征 2.掌握磷的工业制法、同素异形体、化学性质及用途 第六节 磷的化合物
1.掌握磷化氢的制备方法和性质
2.掌握P4O6、P4O10和H3PO4的结构、制备、性质和用途；磷酸盐的溶解性
3.了解次磷酸、亚磷酸、焦磷酸、偏磷酸化学式的书写、命名和主要性质；卤化磷、硫化磷的重要性质
第七节 砷、锑、铋
了解砷、锑、铋单质及其化合物的性质递变规律 习题 一 选择题
1. 氮气制备的方法是（ ）
A. 将硝酸氨NH4NO3加热 B. 将亚硝酸氨NH4NO2加热 C. 将氯气与氨气混合 D. B和C 2. 下列化合物中与水反应放出HCl的是（ ）
A. CCl4 B. NCl3 C. POCl3 D. Cl2O7 3. NO2溶解在NaOH溶液中可得到（ ）
A. NaNO2和H2O B. NaNO2、O2和H2O C. NaNO3、N2O5和H2O D. NaNO3、NaNO2和H2O 4. 硝酸盐加热分解可以得到单质的是（ ）
A. AgNO3 B. Pb（NO3）2 C. Zn（NO3）2 D. NaNO3 5. 下列分子中具有顺磁性的是（ ）
A. N2O B. NO C. NO2 D. N2O3
6. 下列分子中，不存在?34离域键的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. HNO3 B. HNO2 C. N2O D. N3? 7. 分子中含d—p反馈?键的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. HNO3 B. HNO2 C. H3PO2 D. NH3 8. 下列物质中酸性最强的是（ ）
A. N2H4 B. NH2OH C. NH3 D. HN3 9. 下列酸中为一元酸的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. H4P2O7 B. H3PO2 C. H3PO3 D. H3PO4
10. 下列各物质按酸性排列顺序正确的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. HNO2>H3PO4>H4P2O7 B. H4P2O7>H3PO4>HNO2 C. H4P2O7>HNO2>H3PO4 D. H3PO4>H4P2O7>HNO2
11. 下列物质中，不溶于氢氧化钠溶液的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. Sb(OH)3 B. Sb(OH)5 C. H3AsO4 D. Bi(OH)3
12. 加热分解可以得到金属单质的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. Hg(NO3)2 B. Cu(NO3)2 C. KNO3 D. Mg(NO3)2 13. NH4NO3受热分解产物为（ ）
A. NH3+HNO2 B. N2+H2O C. NO+H2O D. N2O+H2O 14. 下列物质中受热可得到NO2的是（ ）
A. NaNO3 B. LiNO3 C. KNO3 D. NH4NO3 15. 下列氢化物中，热稳定性最差的是（ ）
A. NH3 B. PH3 C. AsH3 D. SbH3
16. 遇水后能放出气体并有沉淀生成的是（ ） (吉林大学《无机化学例题与习题》) A. Bi(NO3)2 B. Mg3N2 C. (NH4)2SO4 D. NCl3 17. 下列物质均有较强的氧化性，其中强氧化性与惰性电子对有关的是（ ） A. K2Cr2O7 B. NaBiO3 C. (NH4)2S2O8 D. H5IO6 18. 下列化合物中，最易发生爆炸反应的是（ ）
A. Pb(NO3)2 B. Pb(N3)2 C. PbCO3 D. K2CrO4 19. 欲制备NO气体，最好的实验方法是（ ） A. 向酸化的NaNO2溶液中滴加KI溶液 B. 向酸化的KI溶液中滴加NaNO2溶液 C. Zn粒与2mol?dm-3HNO3反应 D. 向双氧水中滴加NaNO2溶液
20. N2和C2H2分子中都含有?键，但的化学性质不活泼。对此能做出解释的理论是（ ）
A. 价键理论 B. 杂化轨道理论 C. 分子轨道理论 D. 价层电子对互斥理论 21. 硝酸钠的氧化性表现较强的状态是（ ）(吴成鉴《无机化学学习指导》) A. 在酸性溶液中 B. 在碱性溶液中 C. 在高温熔融状态 D. 与所处的状态无关
22. 保存白磷的方法是将其存放入（ ） (吴成鉴《无机化学学习指导》) A煤油中 B水中 C液体石蜡中 D 二硫化碳中
23. 下列叙述正确的是（ ） (吴成鉴《无机化学学习指导》) A. 磷酸和磷酸盐都是弱氧化剂
B. 次磷酸盐有较强的还原性 C. 五卤化磷都是稳定的
D. 三氯化磷都是共价化合物，不易水解 二 填空题
1. 分别填写下列化合物中氮的氧化数
N2H4( ) NH2OH( ) NCl3( ) N2O4( )
2. 叠氮酸的分子式是 ，它是 酸，其相应的盐称 。叠氮酸根的构型为 型，其中有二个 键，二个 键。 3. 依次写出次、亚、正、偏、焦磷酸的化学： 、 、 、 、 。 4. NaH2PO4显 性，Na2HPO4显 性，NH3显 性，HN3显 性。 5. 在砷、锑、铋的硫化物中，能溶于Na2S的是： ； ； ； 。 6. 将2molP4O10转变为正磷酸，至少需要 molH2O，NH4NO2中N的平均氧化数为 。 (吉林大学《无机化学例题与习题》)
7. 将下列化学式填入与其相匹配的空格中，雄黄 ，格式盐 ，次磷酸钡 ，三磷酸钠 ，三聚偏磷酸钠 。
[A. (NaNO3)3 B. Ba(H2PO2)2 C. Na5P3O10 D. As4S4 E. (NaPO3)n]
(吉林大学《无机化学例题与习题》)
8. 磷的同素异形体常见的有 、 、 ；其中最活泼的是 ，其分子式是 ，从热力学上看它在 溶液中可能发生歧化反应。(吉林大学《无机化学例题与习题》) 9. 在PCl5晶体中含有 和 离子，它们的构型分别为 和 。 10. PH3的分子构型为 ，其毒性比NH3 ，其溶解性比NH3 ，其酸性比NH3 。 三 简答题
1. 给出NCl3,PCl3,AsCl3,SbCl3,BiCl3的水解反应，并说明NCl3与PCl3水解产物不同的原因。
2. 用路易斯酸碱理论分析BF3、NF3和NH3的酸碱性。 3. 如何鉴别As3+、Sb3+、Bi3+三种离子？
4. 为什么虽然氮的电负性比磷高，但磷的化学性质比氮活泼？ 5. 为什么Bi(Ⅴ)的氧化能力比同族其它元素都强？
6. 为什么P4O10中P—O键长有两种，分别为139pm和162pm？ 7. 如何除去NO中含有的微量NO2？
8. 用反应式表示由BiCl3制备NaBiO3的过程。
9. 解释磷和热的KOH溶液反应生成的PH3气体遇空气冒白烟。
10. 为什么向NaH2PO4或Na2HPO4溶液中加入AgNO3溶液均析出黄色Ag3PO4？ 四 计算题
1. 等体积的0. 2mol/LNaH2PO4与同浓度的Na2HPO4混合，求溶液之pH值。 参考答案
一 选择题 1. D 2. C 3. D 4. A 5. B,C 6. B 7. C 8. D 9. B 10. B 11. D 12. A 13. B 14. B 15. D 16. B 17. B 18. B 19. B 20. C 21. C 22. B 23. B 二 填空题
1. -2; -1; +3; +4 2. HN3, 弱、 叠氮化合物、 直线， ?,?34 3. H3PO2, H3PO3, H3PO4, HPO3, H4P2O7 4. 酸、碱、碱、酸 5. As2S5，As2S3， Sb2S5， Sb2S3 6. 12， O 7. D ，E ，B ，C ， A 8. 白磷、红磷、黑磷；白磷，P4，碱性。 9. [PCl4]+，[PCl6]-，正四面体，正八面体。 10. 三角锥，大，小，强。 三 简答题
1. 各化合物的水解反应为：
NCl3+3H2O=NH3↑+3HClO PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl AsCl3+3H2O=H3AsO3+3HCl SbCl3+H2O=SbOCl↓+2HCl BiCl3+H2O=BiOCl↓+2HCl
由于P的电负性比Cl小，则PCl3水解时P与OH结合，而Cl与H结合，水解产物为P（OH）3（即H3PO3）和HCl。NCl3中，N与Cl的电负性相近，但N的半径比Cl小得多，N上的孤对电子向H2O中H的配位能力较强。因而水解时N与H结合为NH3，Cl与OH结合为HClO。 2. BF3是路易斯酸；NH3是路易斯碱；NF3无酸碱性。
3. 方法一：试液中通H2S生成沉淀，向沉淀中加2mol?L-1NaOH，不溶的Bi2S3；再向沉淀中加浓HCl，不溶的是As2S3。
方法二：试液中通H2S后，先加入浓HCl，不溶的是As2S3，再加NaOH，不溶的是Bi2S3。
方法三：试液通H2S后加入Na2Sx溶液，不溶的是Bi2S3，其余两种沉淀加入浓HCl，不溶的是As2S3。
4. 答：氮的电负性比磷高，但化学性质却不如磷活泼，这是由二者的单质的结构不同决定的。
氮的半径很小，则N原子间形成三重键，叁键的键能很高，难以断开，因而N2很不活泼。
磷原子的半径较大，而使磷原子间的P轨道重叠很小，不能形成多重键。P—P单键键能很小，很容易断开。特别是白磷的P—P—P键角小，张力大，更活泼。 5. 答：Bi（Ⅴ）的氧化能力比同族其它元素强得多，是由于Bi的2个6s
电子
钻穿能力强，不易失去，有“惰性电子对”效应。失去2个6s 电子的Bi（Ⅴ）更倾向于得到2个电子形成稳定的Bi（Ⅲ）。
6. 答：在P4O10分子中有两种氧，一种是与磷形成双键的端氧（P=O），一种是同时与两个磷成键的桥氧（P—O—P）。磷氧双键略短，为139pm；端氧单键（桥氧）的键略长些，为162pm。
7. 答：使气体通过水除去NO2， 2 NO2+H2O===2HNO3+NO↑。 8. 答：BiCl3+6NaOH+Cl2===NaBiO3↓+5NaCl+3H2O
9. 答：磷和KOH溶液反应生成的PH3气体中含有少量的P2H4，在空气中易自燃生成P2O3而冒白烟。
10. Ag3PO4的溶度积常数比AgH2PO4和Ag2HPO4都小得多，即Ag3PO4的溶解度更小，而易从溶液中析出。 四 计算题
1. 解：按NaH2PO4——Na2HPO4是一对缓冲体系，
?2?H2PO4相当于弱酸，HPO4相当于弱酸盐。
等体积的NaH2PO4与Na2HPO4混合后浓度各减小一半，cHPO?=0.
241mol?L-1，CHPO2?=0. 1mol?L-1
4?已知H2PO4的Ka=6. 2×10-8，pKa=7. 21
∵pH=pKa-lg∴pH=7. 21
C酸C碱
大学无机化学第十四章试题及答案
