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氮的相关知识
[序言]
我们已经学习了碱金属元素、碳族元素、氧族元素、卤族元素等主族元素。在周期表中，
位于ⅣA和ⅥA族之间的是ⅤA族元素也是主族元素，包括氮、磷、砷、锑、铋五种元素，我们称它们为氮族元素。
1、 原子结构
元素名称： 氮 磷 砷 锑 铋
元素符号： N P As Sb Bi
电子排布： 2 5 2 8 5 2 8 18 5 2 8 18 18 5 2 8 18 32 18 5
相同：最外层均是5个电子 不同：核电荷数↑，电子层数↑。
2、 元素性质
1、元素 N P As Sb Bi
与氢气化合由易到难，稳定性↓
2、最高价含氧酸： HNO 3 H3PO4 H3AsO4 酸性↓
3、主要化合价：
氮：－3、+1、+2、+3、+4、+5
磷和砷：－3、+3、+5
锑和铋：+3、+5
4、单质的物理性质：
（1） 颜色：无色→白（黄或红棕色）→灰色→银白色→银白色（微红）
（2） 状态：气→固
（3） 密度：↑
（4） 熔沸点：先升高后降低（晶体类型不同）
三、与同周期碳族、氧族、卤族元素比较
碳族 氮族 氧族 卤族
（同周期）原子半径↓，元素非金属性↑
气态氢化物稳定性↑，最高价含氧酸酸性↑
氮 气
[引入]我们知道，如果土壤里缺乏氮、磷、钾三种元素，会影响农作物的生长。所以，农业上主要施用含氮、磷、钾元素的化肥。氮和磷是重要的非金属元素，都位于元素周期表的第VA族，它们在化学性质上有一些相似之处，下面我们来学习有关氮和磷的一些性质。
一、氮气
氮元素主要以游离态存在于空气中，约占78%（体积比）或75%（质量比）。同时，也有以化合态形式存在于无机物中及有机物中，是生命所不能缺少的一种元素，因此，讨论氮是很有必要的。那么，为什么氮主要以N2形式存在呢？这主要是由它的结构所决定的。
（一）、氮气分子的结构
N2 电子式： 结构式：
氮氮叁键很牢固，所以氮元素主要以N2分子（游离态）存在。
（二）、氮气的物理性质
无色、无味、比空气密度略小，难溶于水（1：0.02），可发生三态变化。
-195.8℃ -209.86℃
氮气———————→无色液体———————→雪花状固体
1atm
讲述：由于氮分子中氮氮叁键很牢固，所以氮气分子很稳定，不易与其它物质发生化学反应，但是在高温或放电条件下，氮分子获得足够的能量，使氮氮叁键断裂，就能发生反应，生成新的物质。
（三）、氮气的化学性质
1、与H2的反应
（工业合成氨原理）
2、与O2反应
NO：无色、有刺激性气味的难溶于水的有毒气体。
常温下很易与空气中O2结合生成红棕色有刺激性气味的气体。
NO2：红棕色、有刺激性气味的易溶于水的有毒气体。
NO2溶于水后生成了HNO3和NO。
3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO
[思考]：1、“雷雨发庄稼”是怎么回事？
答：电闪雷鸣一般伴随降雨过程，同时电闪雷鸣给空气中的N2和O2化合提供了条件。生成的NO被氧化为NO2，NO2被雨水吸收转化为HNO3。因为雷雨中含少量的HNO3与土壤中的矿物相互作用，形成能被植物吸收的硝酸盐类，这样就使土壤从空气中得到氮肥，促进植物生长。
2、NO2、Br2（g）是同种颜色的有毒气体，怎样来鉴别？
答：一是用硝酸银溶液。通入气体后，如有↓浅黄，说明是溴蒸气；无明显现象，说明是NO2。
二是用水。通入气体后，溶液是橙黄色，证明是溴蒸气；溶液是无色，说明是NO2。
*NO、NO2是大气污染物。
（1）空气中的NO、NO2主要来自：
石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气、制硝酸工厂的废气。
（2）光化学烟雾
形成原因：NO2在紫外线照射下，会发生一系列化学反应，产生一种有毒的烟雾，即光化学烟雾。
危害：刺激呼吸器官，使人生病甚至死亡。
（3）增强环保意识，加强对汽车尾气的治理。
氮的氧化物还有：N2O（笑气）、N2O3（亚硝酐）、N2O4（无色易冷凝的气体）、N2O5（硝酐）
NO2与N2O4在一定条件下可相互转化
3、与某些金属反应
在高温下，还可与钙、锶、钡等金属化合。
[思考]1、空气中点燃镁条，会发生哪些反应？
（与O2、N2、CO2）
2、将一充满NO2气体的大试管倒立于水槽中，可以观察到什么现象？试解释。如果再向试管中迅速充入少量O2，又会发生什么现象？为什么？
（四）、N2的用途
1.是合成氨、制硝酸的重要原料；
2.保护气：焊接金属；灯泡的填充气体；保存粮食、罐头、水果。
3.医学上，用液氮作冷冻剂
4.高科技领域中用液氮制造低温环境。
（五）氮的固定
定义：将空气中游离态的氮转变为化合态的氮的方法，统称氮的固定。
1.人工固氮：N2 + O2— N2 + H2—
2.植物固氮：在自然界中，豆科植物的根部有根瘤菌，能把空气中的氮气变成含氮化合物，所以种植这些植物时不需施用或只需施用少量氮肥。
二、磷
1.存在：化合态（磷酸盐形式）
磷和氮一样，是构成蛋白质的成分之一。动物的骨骼、牙齿和神经组织，植物的果实和幼芽，生物的细胞里都有磷，磷对于维持生物体正常的生理机能起着重要的作用。
2.化学性质：（与氮相似，比氮活泼）
与非金属反应：
H3PO4：三元中强酸，具有酸的通性，是化工的重要产品，用于制磷肥，也用于食品、纺织等工业。
（Cl2不足） （Cl2充足）
3.用途：
都可用于制高纯H3PO4；白磷可用于制燃烧弹、烟幕弹；红磷用于制农药、安全火柴。
4.磷的同素异形体
白磷 红磷
状态 蜡状固体 粉末状固体
颜色 白色 红色
密度/g·cm-3 1.82 2.34
毒性 剧毒 无毒
溶解性 不溶于水，易溶于CS2 不溶于水，也不溶于CS2
着火点 40℃ 240℃
相互转化 隔绝空气加热到260℃白磷 红磷 加热至416℃升华后，冷凝
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