【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第五章氮和磷，氮族元素

§5-1氮气

【01】学习了原子结构和周期律理论，我们已经知道，元素和它的化合物的性质与它的原子结构有着密切的内在联系。周期表中的同主族元素具有相同的最外层电子数，这就反映在它们的最高化合价都相同；它们的性质也非常近似。但由于同主族元素的电子层数的逐渐递增，使它们的性质也显出规律性的递变。这些事实，当我们复习一下已学过的卤族和氧族元素的性质时，就能得到印证。

【02】现在，我们将分别学习周期表里的其他各族元素。本章研究第Ⅴ主族元素——氮族元素。

【03】氮族元素包括氮、磷、砷、锦、铋五种元素。根据原子结构和周期律理论，它们的结构和主要的化学性质等，都应有很多的类似性和规律性。现在把它们概括列出如表5·1。

【R代表这个主族中任一元素】

【04】从这些元素的原子结构不难看出：由于这族元素的最外电子层有5个电子，接受外来电子的倾向较失去电子的要大，因此，可以预测它们的性质基本上是属于非金属类型的。当然，它们的非金属性较卤族、氧族元素相对地都要弱一些，特别是锑和铋，由于电子层数的增加，已显出较强的金属性了。

【05】在这一族里，氮和磷是具有代表性的元素，它们和它们的化合物对动植物的生命和工农业生产都具有重要的意义。因此，本章重点学习氮和磷。

【06】氮的元素符号是N，原子量是14。氮气的分子式是N₂，分子量是28。

【07】氮元素的单质是氮气，它是空气的主要组分之一，这在第一册（§2-1）【山注，化1-2-01，传送门CV20360661】里我们已经知道了。现在就从氮气谈起。

氮气的物理性质

【08】纯净的氮气是一种无色、无嗅、无昧的气体。比空气稍轻，与同体积空气重量的比是0.97。微溶于水，在水里的溶解度比氧气在水里的溶解度还小，如果把氮气加高压并降低到一定温度，可使液化成为液态氮。液态氮的沸点(-196℃)比液态氧的沸点(-183℃)稍低，所以，用液化空气法制氧时（见第一册§2-5)【山注，化1-2-05，传送门CV20385731】，首先得到的是氮气。工业上也就是用这个方法来制得氮气的。

氮气的化学性质

【09】氮气的分子是由二个氮原子共用3个电子对构成的。

【10】这样的分子结构使氮原子间结合得很牢固，不易分离。因此氮气的性质在常温时较稳定，不易跟其他元素直接化合。它与氢气、氧气不同，本身既不能燃烧，也不能支持燃烧，所以能大量游离存在于空气里。

【11】在一定条件下，氮气也能跟氢、氧、金属或其他非金属等化合，例如，在高温、高压并有催化剂存在的条件下，氮气能跟氢气直接化合生成一种有刺激性气味的气体，叫做氨。

【12】有关氨的知识，我们将在下一节详细研究。

【13】又如镁在空气里燃烧时，除跟氧化合生成氧化镁外，也能跟氮化合生成微量的氮化镁。

【14】氮跟氢或金属化合时，化合价是-3价。

【15】在高温或在电火花等条件下，氮跟氧气直接化合生成无色的一氧化氮气体。

【16】一氧化氮在常温下，很易跟氧气进一步化合，生成棕色并有刺激性气味的气体——二氧化氮。

【17】二氧化氮有毒，是易溶于水的酸性氧化物（NO不溶于水）。它溶于水后生成硝酸和一氧化氮。

【18】一氧化氮和二氧化氮是二种重要的氮的氧化物。氮的氧化物除这二种外，还有如一氧化二氮N₂O、三氧化二氮N₂O₃、五氧化二氮N₂O₅等。由此可看出，氮跟氧化合时，化合价是不定的，可能是+1、+2、+3、+4、+5价等，但最高是+5价。

习题5-1

1、在三个玻璃瓶里分别装有：氧气、氮气、二氧化硫三种气体。怎样鉴定哪一瓶是氮气？

2、混有硫化氢和水蒸气的空气先通过氢氧化钠的溶液，再通过浓硫酸，最后通过灼热的铜。在最后所得的气体里含有哪些成分，为什么？写出有关的化学方程式。

3、氮气、氧气、氟气各跟氢气反应时，条件怎样？生成的气态氢化物哪一个最稳定？

4、以空气为原料，可用哪二种方法制取氮气？分别说明是利用了氮氨气的什么性质？[提示：用磷在密闭容器内燃烧和蒸发液态空气]

5、一氧化氮是什么颜色的气体？实验室收集一氧化氮时往往有棕色，为什么？

6、二氧化氮与溴的蒸气都是棕色的气体，怎样用化学方法检别它们？[提示：将二种气体分别溶于水，各滴入AgNO₃溶液，分别有什么反应发生？]

7、画出氮族元素的原子结构简图，并比较它们有什么相同点和不同点。