氮气
1. 氮元素的存在
既有游离态又有化合态。它以双原子分子(N2)存在于大气中,约占空气总体积的78%或总质量的75%。氮是生命物质中的重要组成元素,是构成蛋白质和核酸不可缺少的元素。是农作物生长所必需的元素.充足的氮肥使植物枝叶茂盛.叶片增大,从而提高农作物的产量和质量。
2. 氮气的结构和性质
(1)物理性质
纯净的氮气是一种无色、无味、密度比空气稍小的气体,熔点为-209.86℃。沸点为-195.8℃,难溶于水。(思考N2的收集方法?)
(2)结构:电子式为:______________ 结构式为___________,氮氮叁键的键能高达946kJ·mol-1,键能大,分子结构稳定,化学性质不活泼。
(3)化学性质
常温下,N2的化学性质很不活泼,可代替稀有气体做保护气,但在高温、放电、点燃等条件下,N2能与H2、O2等发生化学反应。
①N2 3H2 = 2NH3(可逆反应)
是工业上合成氨的反应原理。
②与O2反应:N2 O2 = 2NO,2NO O2 = 2NO2
③与Mg反应:
N2 3 Mg Mg3N2;Mg3N2 6H2O=3Mg(OH)2↓ 2NH3↑
3. 氮气的用途与工业制法
(1)氮气的用途:
合成氨;制硝酸;用作保护气;保护农副产品;液氮可作冷冻剂。
(2)氮气的工业制法
工业上从液态空气中,利用液态氮的沸点比液态氧的沸点低加以分离而制得氮气。
4. 氮的固定
将空气中游离的氮气转变为氮的化合物的方法,统称为氮的固定。氮的固定有三种途径:
(1)生物固氮:豆科作物根瘤菌将N2转化为化合态氮。
(2)自然固氮:天空中打雷闪电时,N2转化为NO。
(3)工业固氮:在一定的条件下,N2和H2人工合成氨。