高中化學(xué)氮元素知識(shí)點(diǎn)歸納氮元素作為元素周期表中VIIA族的代表性元素，在自然界中分布廣泛，其單質(zhì)及化合物在工業(yè)生產(chǎn)、生命活動(dòng)和環(huán)境科學(xué)中均扮演著至關(guān)重要的角色。掌握氮元素的相關(guān)知識(shí)，對(duì)于理解物質(zhì)結(jié)構(gòu)、化學(xué)反應(yīng)規(guī)律以及實(shí)際應(yīng)用都具有深遠(yuǎn)意義。本文將從氮元素的原子結(jié)構(gòu)出發(fā)，系統(tǒng)梳理其單質(zhì)、化合物的性質(zhì)、制備及重要應(yīng)用，力求構(gòu)建一個(gè)邏輯清晰、重點(diǎn)突出的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。一、氮元素的原子結(jié)構(gòu)與在周期表中的位置氮元素位于元素周期表的第二周期、第VA族，原子序數(shù)為7。其原子核外電子排布為第一層2個(gè)電子，第二層（最外層）5個(gè)電子。這種結(jié)構(gòu)使得氮原子既不容易失去最外層電子，也不容易完全得到3個(gè)電子達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此在化學(xué)反應(yīng)中，氮原子主要通過(guò)共用電子對(duì)形成共價(jià)化合物，常見(jiàn)的化合價(jià)有-3、0、+1、+2、+3、+4、+5等，其中-3、0、+2、+4、+5價(jià)的化合物尤為重要。二、氮?dú)獾男再|(zhì)與制備（一）氮?dú)獾奈锢硇再|(zhì)氮?dú)馐且环N無(wú)色、無(wú)味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，其沸點(diǎn)約為-195.8℃，熔點(diǎn)約為-209.9℃，工業(yè)上常利用液態(tài)氮的沸點(diǎn)與氧氣的差異來(lái)分離空氣制取氮?dú)?。（二）氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)氮?dú)夥肿佑蓛蓚€(gè)氮原子通過(guò)共用三對(duì)電子形成穩(wěn)定的氮氮三鍵（N≡N），鍵能極大，因此氮?dú)獾幕瘜W(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，在常溫下很難與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但在一定條件下（如高溫、高壓、放電或有催化劑存在時(shí)），氮?dú)庖材鼙憩F(xiàn)出一定的活潑性。1.與氫氣反應(yīng)（合成氨反應(yīng)）：在高溫、高壓和鐵觸媒作催化劑的條件下，氮?dú)馀c氫氣可以直接化合生成氨氣。這是工業(yè)上合成氨的基本反應(yīng)，具有非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。2.與氧氣反應(yīng)：在放電或高溫條件下，氮?dú)饽芘c氧氣直接化合生成一氧化氮（NO）。3.與活潑金屬反應(yīng)：在加熱條件下，氮?dú)饽芘c鎂等活潑金屬反應(yīng)生成金屬氮化物。（三）氮?dú)獾闹苽涔I(yè)上通常采用分離液態(tài)空氣的方法制取大量氮?dú)狻?shí)驗(yàn)室中，常用加熱氯化銨和氫氧化鈣固體混合物的方法來(lái)制備少量氮?dú)?，反?yīng)的產(chǎn)物為氯化鈣、氨氣和水。三、氮的重要化合物氮元素能形成多種化合物，涵蓋氧化物、氫化物、酸、鹽等多個(gè)類(lèi)別，其中許多化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中具有廣泛用途。（一）氨與銨鹽1.氨（NH?）*物理性質(zhì)：氨是一種無(wú)色、有刺激性氣味的氣體，極易溶于水，其水溶液稱(chēng)為氨水。氨的沸點(diǎn)較低，易液化，液氨常用作制冷劑。*化學(xué)性質(zhì)：*堿性：氨的水溶液呈堿性，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)。這是因?yàn)榘狈肿优c水分子結(jié)合生成一水合氨（NH?·H?O），一水合氨部分電離出銨根離子（NH??）和氫氧根離子（OH?）。*與酸反應(yīng)：氨能與酸反應(yīng)生成相應(yīng)的銨鹽。例如，氨氣與氯化氫氣體相遇會(huì)產(chǎn)生大量白煙，生成氯化銨晶體。*還原性：氨分子中的氮元素為-3價(jià)，處于最低價(jià)態(tài)，因此氨具有還原性。在催化劑（如鉑）存在和加熱條件下，氨能被氧氣氧化為一氧化氮（NO）和水，這是工業(yè)上制備硝酸的關(guān)鍵步驟之一。*與某些鹽溶液反應(yīng)：氨能與氯化亞鐵、氯化鋁等鹽溶液反應(yīng)，生成相應(yīng)的氫氧化物沉淀。若氨水過(guò)量，某些沉淀（如氫氧化銅）會(huì)溶解，生成配合物。2.銨鹽*物理性質(zhì)：銨鹽通常是無(wú)色或白色晶體，易溶于水。*化學(xué)性質(zhì)：*受熱易分解：不同的銨鹽受熱分解產(chǎn)物有所不同。例如，氯化銨受熱分解生成氨氣和氯化氫氣體，遇冷又會(huì)重新化合生成氯化銨；碳酸氫銨受熱分解則生成氨氣、二氧化碳和水。*與堿反應(yīng)：銨鹽與堿共熱時(shí)會(huì)放出氨氣，這一性質(zhì)是實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)銨根離子（NH??）的重要方法。（二）氮的氧化物氮元素的氧化物種類(lèi)較多，常見(jiàn)的有一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO?）、一氧化二氮（N?O）、三氧化二氮（N?O?）、五氧化二氮（N?O?）等。其中，NO和NO?是最主要的兩種氧化物。1.一氧化氮（NO）：無(wú)色、難溶于水的氣體，有毒。在常溫下極易與空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化氮（NO?）。NO具有還原性，在一定條件下能被氧氣、臭氧等氧化劑氧化。2.二氧化氮（NO?）：紅棕色、有刺激性氣味的氣體，有毒，密度比空氣大，易溶于水并與水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮。NO?也具有強(qiáng)氧化性，能與許多還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。此外，NO?還能發(fā)生二聚反應(yīng)生成四氧化二氮（N?O?），這是一個(gè)可逆反應(yīng)。氮的氧化物（主要是NO和NO?，通常用NO?表示）是大氣污染物之一，會(huì)造成酸雨、光化學(xué)煙霧等環(huán)境問(wèn)題。（三）硝酸及其鹽1.硝酸（HNO?）*物理性質(zhì)：純硝酸是無(wú)色、易揮發(fā)、有刺激性氣味的液體，能與水以任意比例互溶。常用的濃硝酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為69%，“發(fā)煙硝酸”則是指質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%以上的濃硝酸。*化學(xué)性質(zhì)：*強(qiáng)酸性：硝酸是一種強(qiáng)酸，具有酸的通性，能與活潑金屬（除金、鉑等少數(shù)金屬外）、堿、堿性氧化物等發(fā)生反應(yīng)。*不穩(wěn)定性：硝酸不穩(wěn)定，受熱或光照易分解，生成二氧化氮、氧氣和水。因此，硝酸應(yīng)保存在棕色試劑瓶中，并放置在陰涼處。*強(qiáng)氧化性：這是硝酸最重要的化學(xué)性質(zhì)之一。硝酸無(wú)論濃稀都具有強(qiáng)氧化性，能與許多金屬、非金屬及某些還原性化合物發(fā)生氧化還原反應(yīng)。*與金屬反應(yīng)時(shí)，硝酸的還原產(chǎn)物取決于硝酸的濃度和金屬的活潑性。通常，濃硝酸的還原產(chǎn)物主要是NO?，稀硝酸的還原產(chǎn)物主要是NO；與活潑金屬反應(yīng)時(shí)，還可能生成N?O、N?甚至NH??。需要注意的是，常溫下，濃硝酸能使鐵、鋁等金屬發(fā)生鈍化。*與非金屬（如碳、硫等）反應(yīng)時(shí)，濃硝酸通常被還原為NO?，非金屬則被氧化為其最高價(jià)氧化物或?qū)?yīng)的含氧酸。2.硝酸鹽*物理性質(zhì)：大多數(shù)硝酸鹽是無(wú)色晶體，易溶于水。*化學(xué)性質(zhì)：*受熱易分解：硝酸鹽的熱穩(wěn)定性不如銨鹽，但不同金屬的硝酸鹽受熱分解產(chǎn)物也不同，通常與金屬活動(dòng)性順序有關(guān)。*氧化性：在酸性條件下，硝酸鹽具有氧化性，能與還原性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。（四）氮的含氧酸及其鹽（拓展）除了硝酸及其鹽外，氮元素還有亞硝酸（HNO?）及其鹽（亞硝酸鹽）等重要化合物。亞硝酸鹽中，亞硝酸鈉（NaNO?）是一種常見(jiàn)的食品添加劑，用作防腐劑和護(hù)色劑，但過(guò)量食用對(duì)人體有害。（五）氮及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系氮及其化合物之間存在著復(fù)雜而重要的轉(zhuǎn)化關(guān)系，這些轉(zhuǎn)化大多通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)。例如，氨的催化氧化生成NO，NO進(jìn)一步氧化生成NO?，NO?與水反應(yīng)生成硝酸，硝酸又可以與金屬、金屬氧化物等反應(yīng)生成硝酸鹽。理解這些轉(zhuǎn)化關(guān)系，有助于我們構(gòu)建完整的氮元素知識(shí)體系，并能靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題?？梢酝ㄟ^(guò)繪制“氮元素價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化關(guān)系圖”來(lái)直觀地展示這些轉(zhuǎn)化。四、氮元素與人類(lèi)活動(dòng)及環(huán)境氮元素是生命必需的基本元素之一，是構(gòu)成蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子的關(guān)鍵成分。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，氮元素是植物生長(zhǎng)的重要營(yíng)養(yǎng)元素，氮肥的施用對(duì)于提高農(nóng)作物產(chǎn)量至關(guān)重要。然而，不合理使用氮肥也會(huì)導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境問(wèn)題。另一方面，氮的氧化物（NO?）是主要的大氣污染物，它們不僅會(huì)直接危害人體健康，還會(huì)參與形成酸雨、光化學(xué)煙霧等，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成破壞。因此，控制氮氧化物的排放，開(kāi)發(fā)和利用綠色的固氮技術(shù)（如人工模擬生物固氮），是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展領(lǐng)域的重要研究課題。結(jié)語(yǔ)氮元素的知識(shí)點(diǎn)