氯化铵的电子式 NH4Cl电子式

氮元素

位置：元素周期表中第二周期第ⅤA族。

结构：

• 最外层5个电子。
• 不容易失电子，可得到3个电子成为稳定结构。

性质：

• 一般通过形成共价键与其他原子结合。

存在形式：

游离态：

• 以氮气分子的形式存在于空气中，约占空气体积的78%。

化合态：

• 植物和动物体内的蛋白质中。
• 土壤和海洋中的硝酸盐和铵盐中，如硝酸钾和硫酸铵。

氮元素是构成蛋白质的必须元素，是自然界各种生物生命活动不可缺少的重要元素，农业生产中必须大量使用氮肥。

氮气的性质：

氮气是一种无色无味的气体，不溶于水，是空气的主要成分。其性质稳定，通常很难与其他物质发生化学反应。这是由于其分子的三键结构，需要较多的能量才能断裂。

氮气的化合价变化：

• 与金属反应时作氧化剂，表现出氧化性。
• 与氧气反应时作还原剂，表现出还原性。

氮的固定：

• 自然固氮：雷电、豆科植物的根瘤菌。
• 人工固氮：利用氢气将氮气合成氨。

氮化合物的化合价：

• 除了-3、0价外，还有+1、+2、+3、+4、+5价等。
• 均存在对应的氧化物。

氧化物重要性：

• 一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）。
• NO和NO2的物理性质。

NO和NO2的化学性质：

• NO被氧气氧化生成NO2。
• NO2溶于水发生氧化还原反应。

收集一氧化氮和二氧化氮气体的方法：

• 一氧化氮：排水法。
• 二氧化氮：排空气法。

实验：一氧化氮、二氧化氮、氧气和水之间的反应

现象：

• 吸入一氧化氮和水后，无明显现象。
• 吸入空气后，无色气体变为红棕色。
• 再振荡，红棕色气体逐渐变为无色，气体体积缩小。

结论：

• NO不溶于水，不与水反应，但与氧气反应生成NO2。
• NO2与水反应生成NO，体积减小。

启示：

• 可以采取增大NO2与水的接触面积、降低温度等措施将NO充分转化为硝酸。
• 为工业上生产硝酸提供参考。

理论上，我们可以通过持续通入过量空气，实现氮氧化物完全转化为硝酸。其反应机理如下：

一氧化氮 (NO) 被氧化成二氧化氮 (NO₂)：

2NO + O₂ = 2NO₂

随后，二氧化氮 (NO₂) 溶于水生成硝酸 (HNO₃)：

3NO₂ + H₂O = 2HNO₃ + NO

上述反应中产生的 NO 可以循环回第一步反应，继续被氧化成 NO₂。理论上来说，只要氧气供应充足，NO 或 NO₂ 可以完全被吸收并转化为硝酸。工业上生产硝酸，正是基于这一原理。