高中化学 13 氮及氮的化合物

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一、氮气

物理性质：氮气是一种无色无味的气体，难溶于水，密度比空气略小。

化学性质：氮气的化学性质很稳定，通常情况下不易与其他物质发生反应。但在一定条件下，氮气也能发生一些化学反应。

与氧气反应：在放电或高温条件下，氮气与氧气反应生成一氧化氮，化学方程式为\(N_{2}+O_{2}\stackrel{放电或高温}{=\!=\!=}2NO\)。

与氢气反应：在高温、高压和催化剂的条件下，氮气与氢气反应生成氨气，化学方程式为\(N_{2}+3H_{2}\stackrel{催化剂}{\underset{高温、高压}{\rightleftharpoons}}2NH_{3}\)，此反应是工业合成氨的基础。

二、一氧化氮和二氧化氮

一氧化氮（NO）：

物理性质：一氧化氮是一种无色无味的气体，难溶于水。

化学性质：一氧化氮在常温下易与氧气反应生成二氧化氮，化学方程式为\(2NO + O_{2}= 2NO_{2}\)。

二氧化氮（NO₂）：

物理性质：二氧化氮是一种红棕色、有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易溶于水。

化学性质：二氧化氮与水反应生成硝酸和一氧化氮，化学方程式为\(3NO_{2}+H_{2}O = 2HNO_{3}+NO\)。

三、氨气

物理性质：氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，常温常压下，1体积水大约能溶解700体积氨气。

化学性质：

与水反应：氨气溶于水，大部分与水反应生成一水合氨，一水合氨部分电离出铵根离子和氢氧根离子，使溶液显碱性，化学方程式为\(NH_{3}+H_{2}O\rightleftharpoons NH_{3}\cdot H_{2}O\rightleftharpoons NH_{4}^{+}+OH^{-}\)。

与酸反应：氨气能与酸反应生成铵盐。例如，氨气与氯化氢反应生成氯化铵，现象是产生大量白烟，化学方程式为\(NH_{3}+HCl = NH_{4}Cl\)。

还原性：氨气在一定条件下具有还原性。例如，氨气在催化剂作用下与氧气反应生成一氧化氮和水，化学方程式为\(4NH_{3}+5O_{2}\stackrel{催化剂}{\underset{\Delta}{\rightleftharpoons}}4NO + 6H_{2}O\)，此反应是工业制硝酸的重要步骤之一。

四、铵盐

物理性质：铵盐都是白色或无色晶体，都易溶于水。

化学性质：

受热易分解：铵盐受热易分解，不同的铵盐分解产物有所不同。例如，氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，化学方程式为\(NH_{4}Cl\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}NH_{3}\uparrow+HCl\uparrow\)；碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水，化学方程式为\(NH_{4}HCO_{3}\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}NH_{3}\uparrow+CO_{2}\uparrow+H_{2}O\uparrow\)。

与碱反应：铵盐能与碱反应生成氨气。例如，氯化铵与氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、氨气和水，化学方程式为\(NH_{4}Cl + NaOH\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}NaCl + NH_{3}\uparrow+H_{2}O\)。此反应可用于实验室制取氨气，也可用于检验铵根离子的存在。

五、硝酸

物理性质：硝酸是一种无色、有刺激性气味的液体，易挥发，密度比水大，能与水以任意比互溶。

化学性质：

酸性：硝酸具有酸的通性，能使紫色石蕊试液变红，能与金属、碱、碱性氧化物、某些盐等发生反应。

强氧化性：硝酸具有强氧化性，能与大多数金属反应，但不生成氢气。例如，浓硝酸与铜反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，化学方程式为\(Cu + 4HNO_{3}(浓)=Cu(NO_{3})_{2}+2NO_{2}\uparrow+2H_{2}O\)；稀硝酸与铜反应生成硝酸铜、一氧化氮和水，化学方程式为\(3Cu + 8HNO_{3}(稀)=3Cu(NO_{3})_{2}+2NO\uparrow+4H_{2}O\)。硝酸也能与一些非金属反应，如碳与浓硝酸反应生成二氧化碳、二氧化氮和水，化学方程式为\(C + 4HNO_{3}(浓)\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}CO_{2}\uparrow+4NO_{2}\uparrow+2H_{2}O\)。

不稳定性：硝酸不稳定，见光或受热易分解，化学方程式为\(4HNO_{3}\stackrel{光照或\Delta}{=\!=\!=}4NO_{2}\uparrow+O_{2}\uparrow+2H_{2}O\)。因此，硝酸通常保存在棕色试剂瓶中，并放置在阴凉处。