氮氧化物

氮与氧结合生成各种形式的氮氧化物。它的氧化物具有不同的氧化态，范围从+1到+5。具有较高氧化态的氮氧化物比具有较低氧化态的氮氧化物酸性更强。

Nitrogen Oxides are a combination of gases that include both nitrogen and oxygen. Nitric oxide (NO) and nitrogen dioxide (NO₂) are two of the most toxicologically important chemicals. Nitrogen monoxide (or nitrous oxide, N₂O) and nitrogen pentoxide are two more gases in this category (NO₅).

以下是氮氧化物的例子：

Name of the Oxides of Nitrogen	Formula	Oxidation state of Nitrogen	Physical Appearance and Chemical Nature
Dinitrogen Oxide	N2O	+1	Colourless gas, neutral
Nitrogen monoxide	NO	+2	Colourless gas, neutral
Dinitrogen trioxide	N2O3	+3	Blue solid, acidic
Nitrogen dioxide	NO2	+4	Brown gas, acidic
Dinitrogen tetroxide	N2O4	+4	Colourless solid/liquid, acidic
Dinitrogen Pentoxide	N2O5	+5	Colourless solid, acidic

二氧化氮 ( NO ₂ )

NO ₂是二氧化氮的化学名称，二氧化氮是一种剧毒气体。氮的氮 (IV) 氧化物是它的另一个名称。它是一种主要的大气污染物，会吸收紫外线并阻止其到达地球表面。氮 (IV) 氧化物是黄棕色液体或压缩形式的红棕色气体。与空气相比，它的蒸气更重。

二氧化氮的来源

超过 98% 的人造氮排放是由燃烧引起的，其中大部分来自固定来源。燃烧产生的氮氧化物主要以一氧化氮的形式排放，这是一种相对无害的气体，在大气中迅速转化为有毒的二氧化氮。二氧化氮对人体呼吸功能有害，长期接触会增加呼吸系统疾病的发生率。二氧化氮也是硝酸盐气溶胶和亚硝胺形成的前体，目前正在研究这两种物质对健康的潜在影响。

NO ₂的用途

• 在硝酸的生产中，二氧化氮作为副产品产生。
• 它用于生产氧化纤维素化合物。
• 作为催化剂，它被使用。
• 作为合成硫酸的中间体。
• 它用作火箭燃料中的氧化剂。
• 它是一种硝化剂。
• 它用于漂白面粉。
• 作为氧化剂使用。
• 用于制造炸药。

Health Hazards of NO₂ 

Severe nitrogen deutoxide exposure can be fatal. When it comes into contact with it, it causes a burning sensation in the eyes and on the skin. It causes frostbite when it is liquid. It has been reported that it reacts with the blood to form methemoglobin. When heated to decompose, it emits toxic nitrogen oxide fumes. At high concentrations, nitrogen dioxide is an irritant gas that causes inflammation of the airways. NO₂ primarily affects respiratory conditions that cause severe airway inflammation. Long-term exposure reduces lung capacity, increases the likelihood of respiratory problems, and heightens allergy response. NO₂ also contributes to the formation of small particles (PM) and ozone at ground level, both of which have negative environmental consequences.

硝酸 ( HNO ₃ )

硝酸，化学式为 HNO ₃ ，是一种强酸。它也被称为硝石和水的精神。它的纯净形式是无色的，但随着年龄的增长，它会呈现黄色。这种颜色是由硝酸分解成氮氧化物和水而产生的。它具有极强的腐蚀性和毒性。它严重灼伤皮肤。当它与氢氧化物、金属和氧化物反应时，会生成硝酸盐。

HNO ₃是一种强氧化剂。它可以通过氨的催化氧化制得。它是实验室常用的试剂，也是生产炸药和化肥的重要化学品。

HNO ₃分子的结构

硝酸分子由三个氧原子、一个氮原子和一个氢原子组成。 HNO ₃分子中的一个氧原子与中心氮原子成双键。另一个氧原子与中心氮原子以及氢原子单独键合。硝酸分子的最后一个氧原子的电荷为-1，并与中心的氮原子单独键合。因为分子中心的氮原子参与了四个共价键（与三个氧原子），所以它的电荷为+1。结果，硝酸分子上的净电荷为零（氮原子上的正电荷和氧原子上的负电荷相互抵消）。应该注意的是，这些分子中的电荷可能由于共振而离域。

硝酸的实验室制备

挥发性较低的酸可以从其盐中置换出挥发性较高的酸。这是硝酸实验室制备的基本原理。硝酸比硫酸更易挥发，它被硫酸从金属硝酸盐中置换出来。在圆底烧瓶中，混合 50 克硝酸钾 (KNO ₃ ) 和 25 毫升浓硫酸 (H ₂ SO ₄ )。将反应物加热到 200 摄氏度左右，注意不要超过这个温度。

KNO ₃ + H ₂ SO ₄ → KHSO ₄ + HNO ₃

硝酸的性质

• 硝酸是一种非常强的酸，会导致蓝色石蕊变红。
• 静置时，硝酸分解形成棕色二氧化氮。这就是为什么它会随着时间的推移变成褐色，尽管新鲜的硝酸是无色的。
• 硝酸与金属活性系列中高于氢的金属反应生成氢气。

硝酸的用途

• 它用于制造硝酸铵，然后用于制造塑料、染料和肥料。
• 它用于生产TNT等炸药。
• 它在液体燃料火箭中用作氧化剂。
• 它用于以最纯净的形式去除疣。
• 它在电化学中用作化学掺杂剂。

一氧化二氮 ( N ₂ O)

Nitrous oxide (N₂O), generally known as laughing gas, is a regularly used anaesthetic and so has a wide range of medical applications. At room temperature, this organic molecule is colourless and non-flammable. It’s also known as laughing gas or nitrous oxide.

一氧化二氮 (N ₂ O) 的性质

1. 这种化学物质不溶于水，在较高温度下可作为强氧化剂。
2. 它闻起来略带宜人，呈无色气体。
3. 当吸入少量时，它会产生兴奋和欢笑。
4. 它是世界上使用最多的吸入麻醉剂，因为它可以迅速缓解疼痛。
5. 在更大的剂量下，它会产生麻醉作用并导致窒息死亡。

一氧化二氮 (N ₂ O) 的制备

• 一氧化二氮总是由硝酸铵产生。必须考虑盐的清洁度，因为它不应含有任何盐酸盐或氨。
• 它是由捣碎的碳酸氨与纯硝酸混合制成，只要有泡腾，就用一半体积的水稀释，最后在酒液中留下微量的碳酸盐。
• 溶液已浓缩至沸点超过 250 摄氏度，一滴溶液在凉爽的玻璃板上凝固
• 为了产生一氧化二氮，将一定量的这种盐放入蒸馏罐中，并与炭咖啡一起加热，炭咖啡的扩散热量优于灯的热量。
• 盐在低于 340 摄氏度的温度下沸腾并开始分解，释放出一氧化二氮和水。
• 由于冷水会吸收大部分这种气体，因此应将一氧化二氮收集在气量计或装满约 90 度水的储气罐中。整个盐以同样的方式分解，蒸馏器中什么也没有。
• 当氨的盐硫酸氮溶解在弱硝酸中时，也会产生一氧化二氮，但是，以下步骤不能提供纯净状态的气体。

一氧化二氮 (N ₂ O) 的用途

1. 作为氧化剂，它用于火箭发动机。
2. 它被用作食品成分和气溶胶喷雾的推进剂。
3. 它是一种用于生产半导体的材料。
4. 它在医学上用作镇痛剂和麻醉剂。
5. 它被用作调味剂。
6. 它在赛车运动中用作燃料添加剂。
7. 是补牙。
8. 它用于生产化学品。
9. 是一种手术器械。

一氧化氮 (NO)

Nitric oxide, also known as NO, is a colourless gas. 

它是最重要的氮氧化物之一。一氧化氮是一种自由基，这意味着它含有一个不成对的电子。一氧化氮也是一种异核双原子分子，是现代早期研究的一种分子，它产生了化学键合理论。

一氧化氮 (NO) 的制备

在 Ostwald 工艺中，一氧化氮是通过在 750–900 °C 下以铂为催化剂氧化氨来商业化生产的：

4NH ₃ + 5O ₂ → 4NO + 6H ₂ O

在商业上，一氧化氮是通过在 750–900 °C 下用铂作为 Ostwald 工艺中的催化剂氧化氨来生产的：

N ₂ + O ₂ → 2NO

示例问题

问题1：硝酸的味道是什么？

回答：

Nitric acid is a strong acid with acidic properties. A pH of less than 7, a bitter taste, and sometimes a violent reaction to other metals are examples of such properties. HNO₃ is the chemical formula for nitric acid. Nitric acid is a colourless, white liquid that is extremely corrosive.

问题2：硝酸会溶解哪些金属？

回答：

Nitric acid oxidises some metals and alloys; however, gold and platinum are not oxidised when struck by concentrated nitric acid, and certain metals are passivated. These metals can be dissolved using an acid mixture or a dilute nitric solution.

问题3：二氧化氮有什么作用？

回答：

The main effect of breathing in high levels of nitrogen dioxide is an increased risk of respiratory disorders. Nitrogen dioxide irritates the lungs’ lining, lowering immunity to lung infections. Wheezing, coughing, colds, pneumonia, and bronchitis can all result from this.

问题4：二氧化氮会导致全球变暖吗？

回答：

The two most toxic and dangerous nitrogen oxides are nitric oxide and nitrogen dioxide. Nitrous oxide, also known as “laughing gas,” is a greenhouse gas that contributes to global warming.

问题5：二氧化氮比空气重吗？

回答：

Nitric oxide is quickly oxidised in the air at high concentrations to produce nitrogen dioxide. Expositions. Because nitrogen dioxide is heavier than air, it can cause asphyxiation in poorly ventilated, sealed, or low-lying areas. At room temperature, the gases are nitrogen dioxide and nitric oxide.