怎么根据氮在元素周期表中的位置知道氮元素是一种活泼的非金属

一氧化氮的磁性就是由温度和单电子两点共同决定的。一氧化氮的偶极矩非常小（0.16德拜）。从分子轨道理论出发，一氧化氮的电子构型和氮气一样其键级为2.5，即介于2和3之间。一氧化氮的负离子（NO-）正离子分别和氧气，氮气为等电子体。 二 氧化氮的化学性质 1.一氧化氮的制取 在实验室制取少量的NO，通常采用还原稀硝酸，硝酸盐，或亚硝酸盐来得到。

一氧化氮（NO）有顺磁性

它的分子中含有没有完全抵消的电子磁矩,因而具有分子磁矩.

常温气态的一氧华氮是顺磁性的

在低温下,液态的一氧化氮是顺磁性的,而固态是逆磁性的.

一氧化氮的磁性是由单电子和温度共同决定的

[编辑本段]物理性质

氮气占空气总量的78.12%，二氧化碳，水汽和一些稀有气体占空气总量的0.93％，氧气20.95%

单质氮在常况下是一种无色无臭的气体，在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3，氮气在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。氮分子结构式

氮气在水里溶解度很小，在常温常压下，1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。它是个难于液化的气体。在水中的溶解度很小，在283K时，一体积水约可溶解0.02体积的N2,氮气在极低温下会液化成白色液体，进一步降低温度时，更会形成白色晶状固体。

[编辑本段]化学性质

氮气分子的分子轨道式为 ,对成键有贡献的是 三对电子，即形成两个π键和一个σ键。 对成键没有贡献，成键与反键能量近似抵消，它们相当于孤电子对。由于N2分子中存在叁键N≡N，所以N2分子具有很大的稳定性，将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的双原子分子中最稳定的，氮气的相对分子质量是27。

检验方法：

将燃着的Mg条伸入盛有氮气的集气瓶，Mg条会继续燃烧（Mg可在任何环境燃烧）

提取出燃烧剩下的灰烬（白色粉末Mg3N2），加入少量水，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（氨气）

反应方程式

3Mg＋N2＝点燃＝Mg3N2(氮化镁)

Mg3N2＋6H2O＝3Mg(OH)2↓＋2NH3↑

由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出，除了NH4离子外，氧化数为0的N2分子在图中曲线的最低点，这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲，N2是热力学稳定状态。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO3和N2两点的连线（图中的虚线）的上方，因此，这些化合物在热力学上是不稳定的，容易发生歧化反应。在图中唯一的一个比N2分子值低的是NH4+离子。（详细氧化态－吉布斯自由能图请参照http://www.jky.gxnu.edu.cn/jpkc/kj/kj14.ppt）

由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图和N2分子的结构均可以看出，单质N2不活泼，只有在高温高压并有催化剂存在的条件下，氮气可以和氢气反应生成氨：

在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮：

N2+O2=放电=2NO

一氧化氮与氧气迅速化合，生成二氧化氮

2NO+O2=2NO2

二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮

3NO2+H2O=2HNO3+NO

在水力发电很发达的国家，这个反应已用于生产硝酸。

N2与电离势小，而且其氮化物具有高晶格能的金属能生成离子型的氮化物。例如：

N2 与金属锂在常温下就可直接反应：

6 Li + N2=== 2 Li3N

N2与碱土金属Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在炽热的温度下作用：

3 Ca + N2=== Ca3N2

N2与硼和铝要在白热的温度才能反应：

2 B + N2=== 2 BN （大分子化合物）

N2与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。

[编辑本段]氮的制备

单质氮一般是由液态空气的分馏而制得的，常以1.5210pa的压力把氮气装在气体钢瓶中运输和使用。一般钢瓶中氮气的纯度约99.7% 。 为获得纯氮，可在上述氮气中加入少量氨，并以Pt作催化剂，将氧除去，也可使不纯的氮通过赤热的铜或其他金属以除去微量的氧。

实验室中制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化，最常用的是如下几种方法：

⑴加热亚硝酸铵的溶液：

343k

NH4NO2 ===== N2↑+ 2H2O

⑵亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作用：

NH4Cl + NaNO2 === NaCl + 2 H2O + N2↑

⑶将氨通过红热的氧化铜：

2 NH3+ 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2↑

⑷氨与溴水反应：

8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + N2↑

⑸重铬酸铵加热分解：

（NH4)2Cr2O7===N2↑+Cr2O3+4H2O

[编辑本段]氮的在汽车上的用途

1． 提高轮胎行驶的稳定性和舒适性。氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%， 能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。

2．防止爆胎和缺气碾行。爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可然也不助然等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。

3．延长轮胎使用寿命 使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也极大程度减少轮辋生锈的状况。

4．减少油耗，保护环境。轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽车行驶时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导性低，升温慢的特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高等，降低了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。

[编辑本段]氮气的其它用途

氮主要用于合成氨，反应式为N2+3H2=2NH3( 条件为高压，高温、和催化剂。反应为可逆反应）还是合成纤维（锦纶、腈纶），合成树脂，合成橡胶等的重要原料。由于氮的化学惰性，常用作保护气体。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化，用氮气填充粮仓，可使粮食不霉烂、不发芽，长期保存。液氨还可用作深度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用, 即将斑,包,豆等冻掉,但是容易出现疤痕,并不建议使用

毒性与防护：

1、 呼吸系统防护：一般不需特殊防护。但当作业场所空气中氧气浓度低于18%时，必须佩戴空气呼吸器、氧气呼吸器或长管面具。

2、 眼睛防护：戴安全防护面罩。

3、 其它防护：避免高浓度吸入。

使用注意事项：

密闭操作，提供良好的自然通风条件。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。防止气体泄漏到工作场所空气中。搬运时轻装轻卸，防止钢瓶及附件破损。配备泄漏应急处理设备。

消防应急措施与防护：

迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并进行隔离，严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器。不要直接接触泄漏物。尽可能切断泄漏源。防止气体在低凹处积聚，遇点火源着火爆炸。用排风机将漏出气送至空旷处。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。

本品不燃。用雾状水保持火场中容器冷却。可用雾状水喷淋加速液氮蒸发，但不可使用水枪射至液氮。

应急措施：

迅速脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难，给输氧。如呼吸停止，立即进行人工呼吸。就医。

[编辑本段]氮的成键特征和价键结构

由于单质N2在常况下异常稳定，人们常误认为氮是一种化学性质不活泼的元素。实际上相反，元素氮有很高的化学活性。N的电负性（3.04）仅次于F和O，说明它能和其它元素形成较强的键。另外单质N2分子的稳定性恰好说明N原子的活泼性。问题是目前人们还没有找到在常温常压下能使N2分子活化的最优条件。但在自然界中，植物根瘤上的一些细菌却能够在常温常压的低能量条件下，把空气中的N2转化为氮化合物，作为肥料供作物生长使用。所以固氮的研究一直是一个重要的科学研究课题。因此我们有必要详细了解氮的成键特性和价键结构。

N原子的价电子层结构为2s2p3，即有3个成单电子和一对孤电子对，以此为基础，在形成化合物时，可生成如下三种键型：

1.形成离子键

2.形成共价键

3.形成配位键

N原子有较高的电负性（3.04），它同电负性较低的金属，如Li（电负性0.98）、Ca（电负性1.00）、Mg（电负性1.31）等形成二元氮化物时，能够获得3个电子而形成N3-离子。

N2+ 6 Li == 2 Li3N

N2+ 3 Ca == Ca3N2

N2+ 3 Mg =点燃= Mg3N2

N3-离子的负电荷较高，半径较大（171pm），遇到水分子会强烈水解，因此的离子型化合物只能存在于干态，不会有N3-的水合离子。

形成共价键

N原子同电负性较高的非金属形成化合物时，形成如下几种共价键：

⑴N原子采取sp3杂化态，形成三个共价键，保留一对孤电子对，分子构型为三角锥型，例如NH3、NF3、NCl3等。

若形成四个共价单键，则分子构型为正四面体型，例如NH4+离子。

⑵N原子采取sp2杂化态，形成2个共价键和一个键，并保留有一对孤电子对，分子构型为角形，例如Cl—N=O 。（N原子与Cl 原子形成一个σ 键和一个π键，N原子上的一对孤电子对使分子成为角形。）

若没有孤电子对时，则分子构型为三角形，例如HNO3分子或NO3-离子。硝酸分子中N原子分别与三个O原子形成三个σ键，它的π轨道上的一对电子和两个O原子的成单π电子形成一个三中心四电子的不定域π键。在硝酸根离子中，三个O原子和中心N原子之间形成一个四中心六电子的不定域大π键。

这种结构使硝酸中N原子的表观氧化数为+5，由于存在大π键，硝酸盐在常况下是足够稳定的。

⑶N原子采取sp 杂化，形成一个共价叁键，并保留有一对孤电子对，分子构型为直线形，例如N2分子和CN-中N原子的结构。

形成配位键

N原子在形成单质或化合物时，常保留有孤电子对，因此这样的单质或化合物便可作为电子对给予体，向金属离子配位。例如[Cu(NH3)4]2+或[Tu(NH2)5]7等。

危险特性：若遇高热，容器内压增大，有开裂和爆炸的危险。

化学式

N 2

相对分子质量

28.013

CAS登录号

7727-37-9

EINECS登录号

231-783-9

英文名称

Nitrogen

熔点

63.15K，-210℃

沸点，101.325kPa（1atm）时

77.35K，-195.8℃

临界温度

126.1K，-147.05℃

临界压力

3.4MPa，33.94bar，33.5atm，492.26psia

临界体积

90.1cm 3 /mol

临界密度

0.3109g/cm 3

临界压缩系数

0.292

液体密度，-180℃时

0.729g/cm 3

液体热膨胀系数，-180℃时

0.00753 1/℃

表面张力，-210℃时

12.2×10-3

N/m，12.2dyn/cm

气体密度，101.325

kPa(atm)和70F(21.1℃)时

1.160kg/m3，0.0724

lb/ft3

气体相对密度，101.325

kPa(1atm)和70F时(空气=1)

0.967

汽化热，沸点下

202.76kJ/kg，87.19

BTU/1b

熔化热，熔点下

25.7kJ/kg，11.05

BTU/1b

气体定压比热容cp，25℃时

1.038kJ/（kg·

k），0.248 BTU/（1b·R）

气体定容比热容cv，25℃时

0.741kJ/（kg·

k），0.177 BTU/（1b·R）

气体比热容比，cp/cv

1.401

液体比热容，-183℃时

2.13kJ/（kg·k)，0.509

BTU/(1b·R)

固体比热容，-223℃时

1.489kJ/(kg·k)，0.356

BTU/(1b·R)

溶解度参数

9.082(J/cm 3 )0.5

液体摩尔体积

34.677cm 3 /mol

在水中的溶解度，25℃时

17.28×10-6(w)

气体黏度，25℃时

175.44×10-7Pa·s，175.44μP

液体黏度，-150℃时

0.038mPa ·s，0.038

cp

气体热导率，25℃

时

0.02475W/(m · K)

液体热导率，-150℃时

0.0646W/(m · K)

氧是一种化学元素，其原子序数为8，由符号“O”表示。在元素周期表中，氧是氧族元素的一员，它也是一个高反应性的第2周期非金属元素，很容易与几乎所有其它元素形成化合物（主要为氧化物）。在标准状况下，两个氧原子结合形成氧气，是一种无色无嗅无味的双原子气体，化学式为O2。如果按质量计算，氧在宇宙中的含量仅次于氢和氦，在地壳中，氧则是含量最丰富的元素。氧不仅占了水质量的88%，也占了空气体积的20.9%。\x0d\x0a构成有机体的所有主要化合物都含有氧，包括蛋白质、碳水化合物和脂肪。构成动物壳、牙齿及骨骼的主要无机化合物也含有氧。由蓝藻、藻类和植物经过光合作用所产生的氧气化学式为O2，几乎所有复杂生物的细胞呼吸作用都需要用到氧气。对于厌氧性生物来说，氧气是有毒的。这类生物曾经是早期地球上的主要生物，直到2.5亿年前O2开始在大气层中逐渐积累。氧气的另一个同素异形体是臭氧。在高海拔形成的臭氧层能够隔离来自太阳的紫外线辐射。但是接近地表的臭氧则是一种污染，这些臭氧主要存在与光化学烟雾中。\x0d\x0a氧气是由约瑟夫·普利斯特里和卡尔·威廉·舍勒独立发现的。虽然卡尔比约瑟夫早发现一年，但由于约瑟夫首先发表论文，所以很多人仍然认为是约瑟夫首先发现的。氧气的英文名是“Oxygen”，由拉瓦锡定名与1777年，拉瓦锡利用氧气所进行的试验在燃烧和腐蚀的方面打败了当时流行的燃素说。在工业上，氧气是通过分馏液态空气制备的，同时使用分子筛除去二氧化碳和氮气。也可以通过电解水等其他方式制备氧气。氧气的运用包括钢铁的冶炼、塑料和纺织品的制造以及作为火箭推进剂与进行氧气疗法，也用来在飞机、潜艇、太空船和潜水中维持生命。 \x0d\x0a氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭，能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色，具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭，能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色，具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。\x0d\x0a1.【物理性质】\x0d\x0a在标准状况下，氧气的密度是1.429g_L，比空气的密度（1.293g_L）略大。它不易溶于水，在室温下，1L水中只能溶解于约30mL氧气。在压强为101kPa时，氧气在-183°C时变为蓝色液体，在-218°C时会变成淡蓝色雪花状的固体。　 2.【化学性质】\x0d\x0a\x0d\x0a氧气的化学性质比较活泼。除了惰性气体、活性小的金属元素如金、铂、银、钯之外，大部分的元素都能与氧起反应，这些反应称为氧化反应，而反应产生的化合物称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。 氧原子的结构\x0d\x0a（1）、氧气跟金属反应：\x0d\x0a与钾的反应：\x0d\x0a4K+O2=2K2O，钾的表面变暗\x0d\x0a2K+O2=K2O2；K+O2=KO2（超氧化钾），（条件：点燃或加热，两个反应同时进行）\x0d\x0a与钠的反应：\x0d\x0a4Na+O2=2Na2O，钠的表面变暗\x0d\x0a2Na+O2=Na2O2（条件：点燃或加热），产生黄色火焰，放出大量的热，生成淡黄色粉末。\x0d\x0a与镁的反应；2Mg＋O2=2MgO（条件：点燃），剧烈燃烧发出耀眼的强光，放出大量热，生成白色固体。\x0d\x0a与铝的反应；4Al＋3O2=2Al2O3（条件：点燃），发出明亮的光，放出热量，生成白色固体。\x0d\x0a与铁的反应；\x0d\x0a4Fe+3O2+2xH2O=2Fe2O3·xH2O，（铁锈的形成）\x0d\x0a3Fe＋2O2=Fe3O4（条件：点燃），红热的铁丝剧烈燃烧，火星四射，放出大量热，生成黑色固体。\x0d\x0a与锌的反应：2Zn+O2=2ZnO（条件：点燃），\x0d\x0a与铜的反应；2Cu＋O2=2CuO（条件：加热），加热后亮红色的铜丝表面生成一层黑色物质。\x0d\x0a（2）、氧气跟非金属反应：\x0d\x0a与氢气的反应：2H2+O2=2H2O（条件：点燃），产生淡蓝色火焰，放出大量的热，并有水生成。\x0d\x0a与碳的反应：CO2（carbon dioxide)\x0d\x0a(碳+氧气→二氧化碳)C＋O2=CO2（条件：点燃），剧烈燃烧，发出白光，放出热量，生成使石灰水变浑浊的气体。\x0d\x0a氧气不完全时则产生一氧化碳：2C+O2=2CO（条件：点燃）。\x0d\x0a与硫的反应：S＋O2=SO2（条件：点燃），发生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，生成有刺激性气味的气体，该气体也能使成清石灰水变浑浊，且能使酸性高锰酸钾溶液或品红溶液褪色。\x0d\x0a与红磷的反应：4P＋5O2=2P2O5（条件：点燃），剧烈燃烧，发光放热，生成白烟。（P4O10为五氧化二磷的分子式，此处写P2O5亦可）\x0d\x0a与白磷的反应：P4+5O2=2P2O5，白磷在空气中自燃，发光发热，生成白烟。\x0d\x0a与氮气的反应：N2+O2=2NO（条件：放电）\x0d\x0a与氧气的反应：3O2=2O3（条件：放电）\x0d\x0a（3）、氧气跟一些有机物反应，如甲烷、乙炔、酒精、石蜡等能在氧气中燃烧生成水和二氧化碳。\x0d\x0a气态烃类的燃烧通常发出明亮的蓝色火焰，放出大量的热，生成水和能使澄清石灰水变浑浊的气体。\x0d\x0a甲烷：CH4＋2O2=CO2＋2H2O（条件：点燃）\x0d\x0a乙烯：C2H4+3O2=2CO2+2H2O（条件：点燃）\x0d\x0a乙炔：2C2H2＋5O2=4CO2＋2H2O（条件：点燃）\x0d\x0a苯：2C6H6+15O2=12CO2+6H2O（条件：点燃）\x0d\x0a甲醇：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O（条件：点燃）\x0d\x0a乙醇：CH3CH2OH+3O2=2CO2+3H2O（条件：点燃）\x0d\x0a碳氢氧化合物与氧气发生燃烧的通式：4CxHyOz+(4x+y-2z)O2=4xCO2+2yH2O（条件：点燃）（通式完成后应注意化简！下同）\x0d\x0a烃的燃烧通式：4CxHy+(4x+y)O2=4xCO2+2yH2O（条件：点燃）\x0d\x0a乙醇被氧气氧化：2CH3CH2OH+O2=2CH3CHO+2H2O（条件：Cu，加热）\x0d\x0a此反应包含两个步骤：(1)2Cu+O2=2CuO（加热）(2)CH3CH2OH+CuO=CH3CHO+Cu+H2O（加热）\x0d\x0a氯仿与氧气的反应：2CHCl3+O2=2COCl2(光气)+2HCl\x0d\x0a（4）、氧气与其它化合物的反应：\x0d\x0a硫化氢的燃烧：（完全）2H2S+3O2=2H2O+2SO2；（不完全）2H2S+O2=2H2O+2S（条件：点燃）\x0d\x0a煅烧黄铁矿：4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2（条件：高温）\x0d\x0a二氧化硫的催化氧化：2SO2+O2=2SO3（条件：V2O5，加热）\x0d\x0a空气中硫酸酸雨的形成：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4\x0d\x0a氨气在纯氧中的燃烧：4NH3+3O2(纯)=2N2+6H2O （条件：点燃）\x0d\x0a氨气的催化氧化：4NH3+5O2=4NO+6H2O （条件：Pt，加热）\x0d\x0a一氧化氮与氧气的反应：2NO+O2=2NO2