3.2 氮及其重要化合物

固氮

纯净的氮气是一种无色无味的气体。氮气在 、 时变成无色的液体。液氮不活泼，常被用作低温实验的冷冻剂。

大部分氮元素以游离态存在于空气中。

只有将氮元素通过自然或人工方式转化为化合态的氮，植物才能从中吸取养分。这个转化的过程称为固氮，固氮对植物生长尤其重要。

天然固氮

生物固氮

豆科植物的根瘤菌体内所含的固氮酶将氮气还原为氨。

大气固氮

在放电或高温下，空气中的氮气和氧气直接化合，生成无色的一氧化氮。

难溶于水，在常温下容易和空气中的 反应，生成红棕色并有刺激性气味的 。

有毒，易溶于水，溶于水后生成的硝酸和一氧化氮，

发生雷电时，大气中的氮直接转化为氮的氧化物，经降水生成极稀的硝态氮肥——硝酸，渗入土壤被植物根系吸收。

人工固氮

硝酸

物理性质

纯硝酸是无色液体，易挥发（沸点 ）、有刺激性气味，能和水以任意比互溶。

化学性质

作为酸的通性

与金属反应

与碱性氧化物反应

与碱反应

与盐反应

与指示剂反应

浓硝酸可使紫色石蕊试液先变红再褪色。

硝酸的特性

不稳定性

在常温下见光或受热会分解，温度越高/硝酸浓度越大分解越快。

强氧化性

硝酸是一种强氧化性酸（不论是浓酸或是稀酸）。

• 硝酸能和除铂和金外几乎所有金属发生氧化还原反应，且反应中均没有 生成，还原产物是低价态的含氮化合物（浓硝酸生成二氧化氮，稀硝酸生成一氧化氮，酸性条件下不生成氨气）；
• 硝酸和铜反应；
  • 浓硝酸：反应剧烈，生成红棕色气体二氧化氮
  • 稀硝酸：反应较慢，生成无色气体，管口处变成红棕色
• 硝酸和铁反应；
  • 铁过量：生成
  • 恰好反应：两者任一或都有
  • 铁不足：生成

钝化

具有强氧化性，使铁、铝等金属在接触时表面瞬间形成一层致密的氧化膜。

王水

浓硝酸和浓盐酸以一比三体积混合得到的溶液，氧化性更强，可以溶解金、铂。

与非金属反应

碳、硫等非金属可以和浓硝酸反应。

与还原性物质反应

硝酸可以和许多还原性物质反应： 等。

硝酸的制法

实验室制取硝酸

1. 此处为难挥发性酸制取易挥发性酸；
2. 温度如果过高，生成的 会分解。

工业制法：氨的催化氧化法

硝酸盐

1. 属于离子化合物，常温时为固体，均易溶于水。
2. 固态时较不稳定，受热易分解，其分解产物和形成硝酸盐的金属元素的活泼性有关。

3. 在溶液中，中性、碱性环境中 的氧化性极弱，通常认为不显氧化性。而在酸性溶液中将会出现较强的氧化性（相当于形成了 ）。