一．氮气
氮元素的存在：氮元素占地壳重量的0.03%，其中绝大多数以双原子分子氮气存在于空气中，N2占空气体积的78.16%(约 )，重量的75.5%(约 )。动植物中也含N(蛋白质中)，唯一矿石为智利的硝石(NaNO3)。土壤中含有一些铵盐、硝酸盐。
(1) 氮气的物理性质：
① 无色、无味气体；1.2506 g / L；(2) 1.01×105 Pa，－195.8℃(沸点)变成无色液体，－209.86℃(熔点)变成雪花状固体。通常，氮气以150×105 Pa下装入钢瓶中。
② 溶解性：难溶于水
(2) 氮气的化学性质：
通常情况下，氮气化学性质很不活泼。
氮原子有很高的化学活泼性，但氮气结构稳定，化学性质惰性。因为氮分子中叁键键能很大。甚至在高达3000℃时，还不能觉察它的解离作用。
N2 Cl2 H2 O2 Br2 I2
键能： 946 247 436 493 193 151 ( kJ / mol )
很强的NN键是导致N2结构稳定，化学惰性的主要原因。因此，氮分子是已知双原子单质分子中最稳定的。
特殊条件下，氮气可以发生化学反应。
① 跟氢气的反应(工业制氨)

② 跟氧气反应 N2 ＋O2 2NO
③ 跟某些金属反应 高温下，氮气能跟Mg、Ca、Sr、Ba(ⅡA族)及Al等反应生成金属氮化物。 3Mg＋N2 Mg3N2 (淡黄色)
镁在空气中燃烧，除生成MgO外，也生成少量Mg3N2。
*3Ca＋N2 Ca3N2 3Al＋N2 Al3N2 6Li＋N2 2Li3N
(常温下除Li能与氮气反应外，其余碱金属元素不与N2反应。)
注意：金属氮化物是离子化合物，但不是盐。因为金属氮化物与水反应会生成氢氧化物和氨气，而不是碱和酸。如：Mg3N2 ＋6H2O == 3Mg(OH)2＋2NH3
小结：氮气是常温稳定，高温活泼。跟氢、金属(具有还原性)反应时显－3价，作氧化剂；跟氧气(具有氧化性)反应时显＋2价，作还原剂。

3 氮气的用途：
① 合成氨的原料；氮是庄稼的“三大要素”，氮的固定有天然固氮和人工固氮。

② 化工原料；
③ 作保护气，充填灯泡，(N2或N2＋Ar) 保存粮食、水果。(利用惰性)
4 氮气的工业制法：
① 液化空气：先液化，后蒸发
② 燃氧法：用水煤气燃烧的方法除去空气中的氧。
注意：① 实验室可用加热饱和NH4Cl溶液和固体NaNO3混合物制备。
NH4Cl＋NaNO3 ＝ NaCl＋NH4NO2 NH4NO2 N2↑＋2H2O
② 2NH3＋3CuO N2↑＋3H3O＋3Cu，因此，要除去氨气中混有的氧气用加热的铜粉就不好。
二．氮的氧化物
N2O( g ) NO( g ) N2O3( g ) NO2( g ) N2O4( g ) N2O5 ( s )
无色 无色 红棕色 无色
(笑气) 亚硝酐 硝酐
1一氧化氮 NO 30
实验室制NO：3Cu＋8HNO3(稀) ＝ 3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
一氧化氮的性质：
① 无色气体；难溶于水(0℃，1∶0.07)；比空气重， = 1.34 g / L。有毒。
② 不成盐氧化物；易氧化：2NO＋O2 ＝ 2NO2 。
2二氧化氮 NO2 46
工业制法：2NO＋O2 ＝ 2NO2
实验室制法：Cu＋4HNO3(浓) ＝ Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
二氧化氮的性质：
① 红棕色、有剌激性气味气体，有毒；比空气重。
② 易溶于水，3NO2＋H2O ＝ 2HNO3＋NO↑。所以，NO2不是HNO3的酸酐，HNO3的酸酐是N2O5。
③ 冷却NO2，颜色变浅，生成N2O4。 2NO2 N2O4
棕色 无色
N2O4 2NO2 2NO＋O2
无色 棕色 无色
*④ NO2有很强的氧化能力，S、P、C等物质都可以在NO2中燃烧。

NO和NO2的混合物可看作亚硝酐N2O3，
NO＋NO2 ＝ N2O3 H＝ 41.8 kJ
NO＋NO2 ＋H2O ＝ 2HNO2(亚硝酸不稳定，仅存在于水溶液中，弱酸，比醋酸略强，氧化性强于还原性。)
三．氨 NH3 17
氨分子的结构：N－H键是极性键；NH3呈三角锥形，键角：10718，键长：1.02×10－10 m。

1 氨气的物理性质
① 无色、剌激性气味的气体； == 0.771 g / L。
② 易液化，常压，－33.35℃或常温，7×105 — 8×105 Pa，凝结为无色液体(液氨)，故可作制冷剂。
注意：a. 易液化的气体有：CO2、Cl2、SO2、NH3。
b. 装液态气体的钢瓶颜色：Cl2 绿色；O2 蓝色；NH3 黄色；N2 黑色；CO2 黑色。
③ 易溶于水。(氨水) 0℃ 1∶1176； 20℃ 1∶702
浓氨水： 35%  ＝ 0.882 g / L 普通氨水：25%  ＝ 0.91 g / L
市售氨水：10%  ＝ 0.96 g / L 注意：氨水是混合物；氨水浓度越大，密度越小。
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(2) 氨气的化学性质
① 跟水反应
注意：① 氨易溶于水，② 氨水呈弱碱性，③ 氨水中，有H2O、NH3、NH3"H2O、、
OH－、(H+)，主要成分是NH3"H2O，故氨水应写为NH3"H2O，而不能写成NH3或NH4OH；但氨水中溶质为NH3，而非NH3"H2O，正如CuSO4"5H2O溶于水后溶质为CuSO4一样。
NH3＋H2O NH3"H2O ＋OH－ NH3"H2O NH3↑＋H2O
故实验室也可以用浓氨水加热制氨气。
② 跟酸反应 NH3＋HCl ＝ NH4Cl NH3＋HNO3 ＝ NH4NO3
注意：浓氨水与浓盐酸或浓硝酸靠近会冒烟。
2NH3＋H2SO4 ＝ (NH4)2SO4
③ 跟氧气反应(催化氧化或接触氧化)
4NH3＋5O2 4NO＋6H2O H＝ 907 kJ/mol
这个反应叫氨的催化氧化(或接触氧化)，可用来制硝酸。
氨的催化氧化实验的现象是：① 催化剂发红，② 锥形瓶内气体颜色变红，③ 石蕊试液变红。实验结论是：① 生成NO2，若是白烟，则生成NH4NO3；② 放热。
*氨气在空气中不能燃烧，在纯氧中燃烧为黄色火焰，生成N2。为什么装液氨的钢筒为黄色就是这个道理。 4NH3＋3O2 (纯) N2＋6H2O＋301 kJ
因此，氨的氧化条件不同，产物不同。
3 氨气的实验室制法：
实验室制气，一般考虑原料要普遍，操作要方便。从反应原理看，一切铵盐与强碱反应都能产生氨气，都可以。但考虑操作方便，碱一般用Ca(OH)2，不用NaOH，因为后者易潮解，成本高。 Ca(OH)2＋2NH4Cl CaCl2＋2H2O＋2NH3↑
实验中注意：① 反应物混合均匀，② 管底比管口稍高，③ 排空取气，集气瓶向下，④ 塞棉花防空气中水蒸汽的进入。
检验氨气：① 润湿的红色石蕊试纸，② 浓盐酸。
干燥氨气：用碱石灰(CaO＋NaOH)，不能用浓硫酸、CaCl2(因为要生成CaCl2"8NH3)
氨气的用途：① 致冷剂，② 化工产品。
四．铵盐 ( )n＋酸根，n为酸根根价的绝对值。 晶体，能溶于水。
1 铵盐受热分解
NH4Cl NH3↑＋HCl↑ NH3＋HCl ＝ NH4Cl （实验现象，与碘升华对比）
NH4HCO3 NH3↑＋H2O↑＋CO2↑ (气儿肥)
铵盐受热时，一般放出氨气。但硫酸铵、磷酸铵稳定，硝酸铵分解情况复杂。
2 铵盐跟碱反应
(NH4)2SO4＋2NaOH Na2SO4＋H2O＋2NH3↑ （注意反应条件与氨气箭号的使用）
此反应的用途有二：
① 制氨气，(不能写离子方程式)；
② 检验 ， ＋OH－ NH3↑＋H2O
铵盐的用途：① 作氮肥，② 硝铵炸药，③ NH4Cl用于印染、干电池、金属焊接。
五．硝酸：HNO3 63
1 硝酸的物理性质：
① 无色有刺激性气味的液体，易挥发。浓硝酸因溶有NO2或分解产生NO2而呈棕色或黄色。
②  ＝ 1.5027 g / cm3。沸点：83℃，凝固点：－42℃。
③ 能以任意比溶于水。常用浓硝酸：69%，发烟硝酸：98%以上，95%以上浓硝酸在常温下分解出NO2。
2硝酸的化学性质：
① 一元强酸，具有酸的一般通性。
② 不稳定性。
硝酸越浓，越易分解；温度越高，越易分解。故应保存在棕色瓶中，置于冷暗处。
③ 强氧化性
硝酸与金属反应：反应复杂，与金属活动性和硝酸的浓度有关。
Cu ＋ 4HNO3 ＝ Cu(NO3)2 ＋ 2NO2↑＋ 2H2O
3Cu ＋ 8HNO3 ＝ 3Cu(NO3)2 ＋ 2NO2↑＋ 4H2O
规律：a. 硝酸与金属作用不产生氢气。
b. 硝酸的氧化作用是由+5价的氮引起的，比氢离子的氧化性强得多。故无论浓、稀硝酸都是强氧化剂，都要把金属氧化到高价态。
c. 不活泼的金属与硝酸反应时，如果是浓硝酸，硝酸被还原为NO2；如果是稀硝酸，硝酸被还原为NO。
d. 铝、铁在常温下遇浓硝酸发生钝化。
e. 硝酸能氧化绝大多数金属，但不与Au、Pt反应，王水(物质的量之比1∶3 ＝浓硝酸∶浓盐酸)能溶解Au、Pt。
硝酸与非金属的反应：浓硝酸也能氧化碳、硫、磷等非金属，在这些反应中，非金属形成最高价氧化物或酸，而浓硝酸被还原成NO2。
C ＋ 4HNO3 CO2↑ ＋ 4NO2↑＋ 2H2O
浓硝酸也能氧化某些有机物，如松节油、锯末等。
3硝酸的制法：
实验室制法： NaNO3＋H2SO4(浓) NaHSO4＋HNO3 （反应原理？）
工业制法：① 硝石法(十七世纪)；② 电弧法；③ 氨氧化法制硝酸。

氨氧化法制硝酸的原理：

2NO(g)＋O2(g) ＝ 2NO2(g) H＝113 kJ
3NO2(g)＋H2O(l) ＝ 2HNO3(g)＋NO(g) H＝ 136 kJ
原料：氨、净化空气。
生产阶段：① 氨的氧化；② 硝酸的生成。主要设备：氧化炉、吸收塔。
所得硝酸(50%)蒸浓，用Mg(NO3)2或浓硫酸吸水，使之转变为96%以上的浓硝酸。
尾气处理：NO2＋NO＋2NaOH ＝ 2NaNO2＋H2O

六．氮及其氮化合物的相互关系：