1、氮气
(1)氮元素在自然界的存在形式
既有游离态也有化合态。空气中约含N2 78% (体积分数)或75% (质量分数) ;化合态氮存在于多种无机物和有机物中,氮元素是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素。
(2)氮气的物理性质
纯净的氮气是无色气体,密度比空气略小,氮气在水中的溶解度很小。在常温下,降温可以变为液体,再变为雪花状固体。
(3)氮气的分子结构
氮气分子(N2) 的电子式为
结构式为N=N。由于N2分子中N=N键很牢固,所以通常情况下,氮气的化学性质不活泼。(感谢@少年去游荡 指出,氮气分子是氮氮三键,输入法没有,请大家以图为准)
(4)氮气的化学性质
①N2与H2化合生成NH3:(催化剂,高温高压) N2 + 3H2 =2NH3(工业合成氨的原理) ;注意:反应可逆且常温常压下平衡常数极小(感谢@deserve 指出)
②N2和O2化合生成NO:(放电) N2 +O2== 2NO (在闪电或行驶的引擎中会发生以上反应) ;
③与活泼的金属如Mg反应:
(点燃)N2 + 3Mg = Mg3N2。产物遇水发生双水解反应: Mg3N2 + 6H2O =3Mg(OH)2↓+2NH3↑;
④N2可做保护气的原因是氮气的化学性质很不活泼。
(5)氮气的用途
①合成氨,制硝酸;
②代替稀有气体作焊接金属的保护气,防止金属被氧化;
③在灯泡中填充氮气防止钨丝被氧化;
③保存粮食、水果等食品,防治腐烂;
④医学上用液氮作冷冻剂,以便在冷冻麻醉条件下进行手术;
⑤利用液氮制造低温环境,如使某些超导材料在低温下获得超导性能。
[说明]
将游离态氮转变为化合态氮的过程叫氮的固定,固定氮的方式有自然固氮和人工固氮。
①自然固氮:雷雨天产生NO气体
豆科植物根瘤菌固氮;
②人工固氮:合成氨工业。
2、氮的氧化物
氮元素有+1、+2、+3、+4、+5五种正价,五种正价对应六种氧化物N2O (俗称“笑气”, 具有麻醉作:用) NO、N2O、NO2 、 、 N2O3、N2O 4、 N2O5(白色固体)。其中N2O3和N2O5分别是HNO2和HNO3的酸酐。它们都是空气污染物,空气中的NO2是造成光化学烟雾的主要因素。
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