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如何判断NCl3中各元素的化合价?

来源:追寻化学教育的本源作者:苑凌云 点击:所属专题: 三氯化氮 化合价

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N、Cl的电负性相同,如何判断NCl 3 中各 元素的化合价呢? 基于NCl 3 的水解产物来看: 若不考虑NH 3 被HClO氧化,NCl 3 水解的总反应可表示为:NCl 3 +3H 2 O==NH 3 +3HClO (实际反应可能要复杂些,与反应的酸碱性环境有关) 酸性环境:2NCl 3 +3H 2 O==N 2 +3HClO

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如何判断NCl3中各元素的化合价?

N、Cl的电负性相同,如何判断NCl3中各 元素的化合价呢?

基于NCl3的水解产物来看: 若不考虑NH3被HClO氧化,NCl3水解的总反应可表示为:NCl3+3H2O==NH3+3HClO (实际反应可能要复杂些,与反应的酸碱性环境有关) 酸性环境:2NCl3+3H2O==N2+3HClO+3HCl 碱性环境: 2NH3+HClO+OH==N2H4+Cl+2H2O 最终NH3被HClO氧化为N2或N2H4

反应机理

如何判断NCl3中各元素的化合价?

比较N、Cl的非金属性:

1、NH3能形成分子间氢键而HCl分子间没有氢键(或只有很弱的氢键)可以证实: N的非金属性略强于Cl,因此,NCl3中N为-3价,Cl为+1价。

2、元素非金属性的强弱判据: 

①不同元素对应简单气态氢化物的稳定性 

②最高价氧化物对应的水化物的酸性 

③置换反应 

但是,由酸性:HClO4>HNO3,得出非金属性:Cl>N,这一结论是不严谨的。 这种方法大部分时候只适用于同周期或同主族元素非金属性强弱的比较。

比较N、Cl的电负性: 

高中各版本化学教材所引用的电负性数据,都是沿用徐光宪《物质结构简明教程》的 数据表,表中列出的N和Cl的鲍林(L. Pauling)电负性均为3.0。

实际上,对同一个概念,标度不同,其数值也会不同。电负性数据表历史上常用 的有3种系统: 1932年——鲍林标度、1934年——马利肯标度、1957年——阿莱﹣罗周标度。 虽然最常使用的电负性定义仍然是鲍林电负性标度,但其适用范围不广,且在预言化学反应或化学键的极性时会偶尔失效,因此化学家们不断发展出了新的电负性标度。

在阿莱-罗周电负性标度中,χN=3.07>χCl=2.83;

在一种新的电负性标度—轨道电负性(χO)标度中,N和Cl的轨道电负性χO分别约为3.19和 3.10;

2019年的《美国化学会志》刊发了 瑞典化学家Martin Rahm、加拿大化学家 Tby Zng、以及1981年诺奖得主Roald Hoffmann提出基于价电子平均结合能的 电负性标度。其中,N和Cl的电负性分别 为16.9和16.3;

如何判断NCl3中各元素的化合价?

基于价电子平均结合能的电负性标度中部分元素的电负性数据

2021年的《自然-通讯》中刊发了 两名俄罗斯化学家Artem Oganov和 Christian Tantardini对鲍林电负性进行 修订后的电负性数据,N和Cl的电负性 分别为3.56和3.50。

如何判断NCl3中各元素的化合价?

2021年Artem oganov等修正后的鲍林电负性数据


结论:N的电负性略强于Cl。因此,NCl3N为-3价,Cl为+1价。

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