化合价:
-3:氨气NH3、氮化物。
0:氮气N2。
+1:一氧化二氮(笑气)N2O。
+2:一氧化氮NO。
+3:三氧化二氮N2O3、亚硝酸HNO2、亚硝酸盐。
+4:二氧化氮NO2、四氧化二氮N2O4。
+5:五氧化二氮N2O5、硝酸HNO3、硝酸盐。
三氧化二氮N2O3、五氧化二氮N2O5是酸性氧化物,一氧化氮NO、二氧化氮NO2是不成盐氧化物。
一、氮气
化学式:N2。
物理性质:无色,无味,气体,密度略小于空气,难溶于水。
化学性质:
不活泼
自然固氮:N2 + O2 =放电/闪电/高温= 2NO
人工固氮:N2 + 3H2 ⇌催化剂⇌高温高压⇌ 2NH3
与镁Mg反应:3Mg + N2 =点燃= Mg3N2
氮气N2约占空气体积的78%。
水解反应:
二氮化三镁Mg3N2水解:Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3↑
碳化钙CaC2水解(实验室制乙炔C2H2):CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑
三氯化氮NCl3水解:NCl3 + 3H2O = 3HClO + NH3↑
二、一氧化氮
化学式:NO。
物理性质:无色,无味,气体,密度略大于空气,难溶于水。
化学性质:
与氧气O2反应:2NO + O2 = 2NO2
与水H2O和氧气O2反应(化学计量数:4,2,3,4):4NO + 2H2O + 3O2 = 4HNO3
收集方法:排水法。
三、二氧化氮
化学式:NO2
物理性质:红棕色,具有刺激性气味,气体,密度大于空气。
化学性质:
与水H2O反应:3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
与水H2O和氧气O2反应(化学计量数:4,2,1,4):
二聚反应:2NO2 ⇌ N2O4
四、氨气
化学式:NH3
物理性质:无色,具有强烈刺激性气味,气体,密度小于空气,极易溶于水(能与水H2O以1:700的体积比互溶,1体积的水H2O中能溶解700体积的氨气NH3,防倒吸),易液化。
区分氨气、液氨、氨水:
氨气:NH3,气体,纯净物。
液氨:NH3,液体,纯净物。
氨水:氨气NH3的水H2O溶液,混合物。
化学性质:
与水H2O反应:NH3 + H2O ⇌ NH3·H2O
与酸反应:
NH3 + HCl = NH4Cl
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
NH3 + HNO3 = NH4NO3
与二氧化碳CO2反应:
2NH3 + H2O + CO2(少量) = (NH4)2CO3
NH3 + H2O + CO2(足量) = NH4HCO3
与氯气Cl2反应:
2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl
8NH3 + 3Cl2 = N2 + 6NH4Cl
催化氧化:4NH3 + 5O2 =催化剂=△= 4NO + 6H2O
实验室制氨气NH3:
方法一:加热氯化铵NH4Cl固体和氢氧化钙Ca(OH)2固体的混合物。
原理:2NH4Cl + Ca(OH)2 =△= CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑
装置:固固加热型。
注:
1.加热时,试管口略向下倾斜(防止冷凝水H2O倒流回试管底部炸裂试管)。
2.棉花(防止氨气NH3与空气对流)
收集方法:向上排空气法。
验满:将湿润的红色石蕊试纸放到集气瓶口,若湿润的红色石蕊试纸变蓝,则证明氨气NH3已满。
干燥剂:碱石灰(氧化钙CaO和氢氧化钠NaOH固体的混合物)/氧化钙CaO/氢氧化钠NaOH固体。
尾气处理:蒸馏水H2O。
防倒吸:
玻璃导管、空气、蒸馏水H2O。
玻璃导管、倒扣的漏斗、蒸馏水H2O。
玻璃导管、倒扣的球形干燥管、蒸馏水H2O。
玻璃导管、四氯化碳CCl4、蒸馏水H2O。
方法二:加热浓氨水。
原理:NH3·H2O =△= NH3↑ + H2O
装置:液加热型。
方法三:向浓氨水中加入碱石灰(氧化钙CaO和氢氧化钠NaOH固体的混合物)/氧化钙CaO/氢氧化钠NaOH固体。
装置:固液不加热型。
五、一水合氨
化学式:NH3·H2O
电离方程式:NH3·H2O ⇌ NH4+ + OH-
氨水的成分:三分子三离子。
“三分子”:氨分子NH3、水分子H2O、一水合氨分子NH3·H2O(主要成分)。
“三离子”:氢离子H+(少量)、氢氧根离子OH-、铵根离子NH4+。
化学性质:
热不稳定性:NH3·H2O =△= NH3↑ + H2O
弱碱性:
MgCl2 + 2NH3·H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4Cl
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
六、铵盐
化学性质:
热不稳定性:
NH4Cl =△= NH3↑ + HCl↑
NH4HCO3 =△= NH3↑ + H2O + CO2↑
NH4NO3 -△-> N2(不生成氨气NH3)
七、硝酸
物理性质:无色,具有刺激性气味,液体,易挥发。
质量分数95%以上的浓硝酸HNO3(浓)称为发烟硝酸。
浓硝酸HNO3(浓)在实验室中通常显黄色,原因是硝酸HNO3见光分解,生成二氧化氮NO2溶在其中。
清除浓硝酸HNO3(浓)的黄色:向浓硝酸HNO3(浓)中通入足量的空气或氧气O2。
化学性质:
见光分解:4HNO3 =光照= 4NO2↑ + 2H2O + O2↑
强氧化性:
与金属单质反应:
稀硝酸HNO3(稀)与铜Cu反应:3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
浓硝酸HNO3(浓)与铜Cu反应:Cu + 4HNO3(浓) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
稀硝酸HNO3(稀)与铁Fe反应:
铁Fe少量:Fe(少量) + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
铁Fe足量;3Fe(足量) + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
与非金属单质反应:
浓硝酸HNO3(浓)与碳C反应:C + 4HNO3(浓) = CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O
铝Al、铁Fe遇冷的浓硝酸HNO3(浓)发生钝化反应。
漂白性(永久性漂白)。