氮元素形成的一种单质气体,氮气(N₂)是氮元素形成的一种单质气体,化学式为N₂。在常温常压下,氮气是一种无色无味的气体,具有高度的化学稳定性。它的这种稳定性与其分子结构有关,两个氮原子以三键结合成为氮气分子,包含一个σ键和两个π键,由于π键的能级比σ键低,打开π键困难,因而使N₂难以参与化学反应。
氮气在自然界中广泛存在,占据了地球大气总量的约78%。它主要通过生物和化学反应过程中的氮固定作用产生。氮气在大气中的高浓度使得它在工业上有许多应用,如用于填充气球、气体钢瓶和食品包装等。
1、物理性质
常温常压下,氮气无色、无味,比空气密度稍小,难溶于水。
2、化学性质
(1)与$\ce{O2}$反应
$\ce{N2 +O2\xlongequal[\displaystyle{}或高温]{\displaystyle{}放电} 2NO}$
(2)与$\ce{H2}$反应
$\ce{N2 +3H2<=>[\displaystyle{}高温、高压][\displaystyle{}催化剂]2NH3}$(人工固氮)
(3) 与$\ce{Mg}$反应
$\ce{N2 +3Mg<=>[\displaystyle{}点燃] Mg3N2}$
3、用途:氮气可用作充填灯泡,焊接金属的保护气,保存粮食、水果等农副产品,还可用于制取氨、硝酸和尿素等。
4、实验室制法:实验室最常用的是亚硝酸铵的分解,实际上是将亚硝酸钠饱和溶液慢慢加到热的饱和氯化铵溶液中:$\ce{NH4Cl +NaNO2\xlongequal[]{\quad} NaCl +N2↑ +2H2O}$
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