氮气的物理性质及用途（《高考化学复习学案》——28、氮及其化合物）
氮气的物理性质及用途（《高考化学复习学案》——28、氮及其化合物）
氮气是空气中含量最丰富的气体，约占空气体积的78%。氮气在化学性质上非常稳定，但在一定条件下可以与其他物质发生反应，生成多种重要的化合物。本文将从氮的存在和氮的固定开始，详细介绍氮气的物理性质、化学性质以及氮的氧化物的相关知识。
一、氮的存在和氮的固定
氮元素广泛存在于自然界中，主要以游离态的氮气（N2）形式存在。氮的固定是指将游离态的氮气转化成含氮的化合物，这一过程对于农业生产至关重要。
二、氮气
1. 氮原子的结构和氮气分子的结构
氮原子的结构示意图和电子排布式：
氮气分子是由两个氮原子各拿3个电子形成了3个共用电子对，即N≡N，是非极性分子。
2. 氮气的性质
物理性质
氮气通常是无色无味气体，密度比空气略小。氮气分子是非极性分子，所以难溶于水，沸点很低。工业上或实验室中常用液氮作致冷剂。
化学性质
N元素的电负性很大，是典型的非金属元素，有较强的非金属性，易得到3个电子。但由于N≡N的键能很大，不易断裂，所以氮气分子很稳定，不易发生化学变化。但在一定条件下，也可与金属、氢气、氧气等发生反应，表现出氧化性或还原性。
注：由于氮气性质稳定，在工业上常用作保护气。
三、氮的氧化物
1. 常见的氮的氧化物
氮有多种价态的氧化物，氮元素从+1、+2、+3、+4、+5价都有对应的氧化物，包括N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5，其中N2O3、N2O5是酸性氧化物，分别是亚硝酸和硝酸的酸酐。氮的氧化物均有毒，是大气污染物。
2. 一氧化氮和二氧化氮
注意：
① NO遇氧气被氧化成二氧化氮，可用于检验一氧化氮。
② 二氧化氮存在化学平衡，所以很难得到纯净的二氧化氮，其相对分子质量总是大于46。
③ 一氧化氮、二氧化氮在一定条件下可以相互转化，并且与水作用可生成硝酸，工业生产上生产硝酸就可利用这一点，让氮的氧化物理论上可被水完全吸收。
3. 氮的氧化物与环境污染
（1）氮的氧化物对环境的污染
① 光化学烟雾：在紫外线作用下，氮的氧化物与碳氢化合物发生一系列光化学反应，生成了有毒的烟雾，包括多种有害的有机物。
② 硝酸型酸雨：氮的氧化物在空气中，与水、氧气反应生成HNO3和HNO2，溶于雨水，形成硝酸型酸雨。
③ 臭氧层的破坏：氮的氧化物可作为臭氧分解的催化剂，形成臭氧空洞，导致地面紫外线辐射量增加。
④ 氮氧化物的毒性：氮的氧化物都有毒，如，NO与血红蛋白中的亚铁离子形成配位键，使之不能与氧气结合，使人中毒。
（2）氮的氧化物污染的治理
① 用碱性物质吸收：如NaOH溶液
② 催化还原法
练习：
(2022·江苏)氮及其化合物的转化具有重要应用。下列说法不正确的是( )
A. 自然固氮、人工固氮都是将N2转化为NH3
B. 侯氏制碱法以H2O、NH3、CO2、NaCl为原料制备NaHCO3和NH4Cl
C. 工业上通过NH3催化氧化等反应过程生产HNO3
D. 多种形态的氮及其化合物间的转化形成了自然界的“氮循环”
答案：A。[2019·江苏]NO和NO2的尾气处理。可用NaOH溶液吸收，主要反应：
吸收后的溶液经浓缩、结晶、过滤，得到NaNO2晶体，该晶体的主要杂质是__________(填化学式，下同)；吸收后排放的尾气含量较高的氮氧化物是__________。
答案：
NaNO3 NO