化合價:
-3:氨氣NH3、氮化物。
0:氮氣N2。
+1:一氧化二氮(笑氣)N2O。
+2:一氧化氮NO。
+3:三氧化二氮N2O3、亞硝酸HNO2、亞硝酸鹽。
+4:二氧化氮NO2、四氧化二氮N2O4。
+5:五氧化二氮N2O5、硝酸HNO3、硝酸鹽。
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是不成鹽氧化物。
一、氮氣
化學式:N2。
物理性質:無色,無味,氣體,密度略小於空氣,難溶於水。
化學性質:
不活潑
自然固氮:N2 + O2 =放電/閃電/高溫= 2NO
人工固氮:N2 + 3H2 ⇌催化劑⇌高溫高壓⇌ 2NH3
與鎂Mg反應:3Mg + N2 =點燃= Mg3N2
氮氣N2約占空氣體積的78%。
水解反應:
二氮化三鎂Mg3N2水解:Mg3N2 + 6H2O = 3Mg(OH)2 + 2NH3↑
碳化鈣CaC2水解(實驗室制乙炔C2H2):CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑
三氯化氮NCl3水解:NCl3 + 3H2O = 3HClO + NH3↑
二、一氧化氮
化學式:NO。
物理性質:無色,無味,氣體,密度略大於空氣,難溶於水。
化學性質:
與氧氣O2反應:2NO + O2 = 2NO2
與水H2O和氧氣O2反應(化學計量數:4,2,3,4):4NO + 2H2O + 3O2 = 4HNO3
收集方法:排水法。
三、二氧化氮
化學式:NO2
物理性質:紅棕色,具有刺激性氣味,氣體,密度大於空氣。
化學性質:
與水H2O反應:3NO2 + H2O = 2HNO3 + NO
與水H2O和氧氣O2反應(化學計量數:4,2,1,4):
二聚反應:2NO2 ⇌ N2O4
四、氨氣
化學式:NH3
物理性質:無色,具有強烈刺激性氣味,氣體,密度小於空氣,極易溶於水(能與水H2O以1:700的體積比互溶,1體積的水H2O中能溶解700體積的氨氣NH3,防倒吸),易液化。
區分氨氣、液氨、氨水:
氨氣:NH3,氣體,純凈物。
液氨:NH3,液體,純凈物。
氨水:氨氣NH3的水H2O溶液,混合物。
化學性質:
與水H2O反應:NH3 + H2O ⇌ NH3·H2O
與酸反應:
NH3 + HCl = NH4Cl
2NH3 + H2SO4 = (NH4)2SO4
NH3 + HNO3 = NH4NO3
與二氧化碳CO2反應:
2NH3 + H2O + CO2(少量) = (NH4)2CO3
NH3 + H2O + CO2(足量) = NH4HCO3
與氯氣Cl2反應:
2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl
8NH3 + 3Cl2 = N2 + 6NH4Cl
催化氧化:4NH3 + 5O2 =催化劑=△= 4NO + 6H2O
實驗室制氨氣NH3:
方法一:加熱氯化銨NH4Cl固體和氫氧化鈣Ca(OH)2固體的混合物。
原理:2NH4Cl + Ca(OH)2 =△= CaCl2 + 2H2O + 2NH3↑
裝置:固固加熱型。
注:
1.加熱時,試管口略向下傾斜(防止冷凝水H2O倒流回試管底部炸裂試管)。
2.棉花(防止氨氣NH3與空氣對流)
收集方法:向上排空氣法。
驗滿:將濕潤的紅色石蕊試紙放到集氣瓶口,若濕潤的紅色石蕊試紙變藍,則證明氨氣NH3已滿。
干燥劑:鹼石灰(氧化鈣CaO和氫氧化鈉NaOH固體的混合物)/氧化鈣CaO/氫氧化鈉NaOH固體。
尾氣處理:蒸餾水H2O。
防倒吸:
玻璃導管、空氣、蒸餾水H2O。
玻璃導管、倒扣的漏斗、蒸餾水H2O。
玻璃導管、倒扣的球形干燥管、蒸餾水H2O。
玻璃導管、四氯化碳CCl4、蒸餾水H2O。
方法二:加熱濃氨水。
原理:NH3·H2O =△= NH3↑ + H2O
裝置:液加熱型。
方法三:向濃氨水中加入鹼石灰(氧化鈣CaO和氫氧化鈉NaOH固體的混合物)/氧化鈣CaO/氫氧化鈉NaOH固體。
裝置:固液不加熱型。
五、一水合氨
化學式:NH3·H2O
電離方程式:NH3·H2O ⇌ NH4+ + OH-
氨水的成分:三分子三離子。
“三分子”:氨分子NH3、水分子H2O、一水合氨分子NH3·H2O(主要成分)。
“三離子”:氫離子H+(少量)、氫氧根離子OH-、銨根離子NH4+。
化學性質:
熱不穩定性:NH3·H2O =△= NH3↑ + H2O
弱鹼性:
MgCl2 + 2NH3·H2O = Mg(OH)2↓ + 2NH4Cl
AlCl3 + 3NH3·H2O = Al(OH)3↓ + 3NH4Cl
六、銨鹽
化學性質:
熱不穩定性:
NH4Cl =△= NH3↑ + HCl↑
NH4HCO3 =△= NH3↑ + H2O + CO2↑
NH4NO3 -△-> N2(不生成氨氣NH3)
七、硝酸
物理性質:無色,具有刺激性氣味,液體,易揮發。
質量分數95%以上的濃硝酸HNO3(濃)稱為發煙硝酸。
濃硝酸HNO3(濃)在實驗室中通常顯黃色,原因是硝酸HNO3見光分解,生成二氧化氮NO2溶在其中。
清除濃硝酸HNO3(濃)的黃色:向濃硝酸HNO3(濃)中通入足量的空氣或氧氣O2。
化學性質:
見光分解:4HNO3 =光照= 4NO2↑ + 2H2O + O2↑
強氧化性:
與金屬單質反應:
稀硝酸HNO3(稀)與銅Cu反應:3Cu + 8HNO3 = 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
濃硝酸HNO3(濃)與銅Cu反應:Cu + 4HNO3(濃) = Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O
稀硝酸HNO3(稀)與鐵Fe反應:
鐵Fe少量:Fe(少量) + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O
鐵Fe足量;3Fe(足量) + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O
與非金屬單質反應:
濃硝酸HNO3(濃)與碳C反應:C + 4HNO3(濃) = CO2↑ + 4NO2↑ + 2H2O
鋁Al、鐵Fe遇冷的濃硝酸HNO3(濃)發生鈍化反應。
漂白性(永久性漂白)。