氮气，是高中化学非金属元素的重要代表，也是高考化学的高频考点。

很多同学学这部分时，总觉得氮气不就是空气里最多的气体吗，有什么好学的？但其实氮气的性质非常特殊：它既稳定得能做保护气，又能在一定条件下表现出氧化性和还原性，工业合成氨、汽车尾气中的NO、自然界的氮循环，都和氮气有关。

这篇文章把氮气的核心知识点全部梳理清楚，用规律总结帮你快速掌握，后面还配了课后习题和详细解析，学完马上练。

01 氮的原子结构与周期表位置

原子结构：氮原子最外层5个电子，在反应中既可以得到3个电子达到8电子稳定结构，也可以失去电子形成共价化合物。

周期表位置：第二周期第VA族。

常见化合价：-3、0、+1、+2、+3、+4、+5（氮的化合价非常多，是高中化学里化合价最多的元素之一）。

理解要点：氮气分子是N≡N三键，键能非常大，所以氮气分子特别稳定，这是氮气化学性质不活泼的根本原因。

02 氮元素的自然存在与氮循环

自然存在：氮元素在自然界中既有游离态（氮气，占空气体积的78%），又有化合态（硝酸盐、蛋白质、核酸等）。

自然界中氮的循环：

氮的循环主要包括三个过程：

1. 自然固氮：闪电时，N2和O2反应生成NO，NO进一步被氧化成NO2，NO2和水反应生成硝酸，硝酸随雨水落到地面，形成硝酸盐，被植物吸收。
2. 生物固氮：豆科植物的根瘤菌能把空气中的氮气转化为含氮化合物，供植物吸收利用。
3. 人工固氮：工业上合成氨，把氮气和氢气在高温高压催化剂条件下反应生成氨气，再进一步制成各种氮肥。

考点提醒：氮循环是生态系统物质循环的重要组成部分，要区分自然固氮、生物固氮和人工固氮的不同。

03 氮气的物理性质

颜色状态：无色无味气体。

密度：比空气略小（极为接近）。

溶解性：难溶于水。

收集方法：只能用排水法收集，不能用排空气法收集。

考点提醒：因为氮气的密度和空气非常接近，如果用排空气法收集，空气排不干净，收集到的氮气不纯。所以氮气只能用排水法收集。

记忆技巧：记氮气的物理性质就记无色无味难溶水，密度接近空气比。

04 氮气的化学性质

氮气分子中存在N≡N三键，键能很大，所以氮气的化学性质很稳定，通常情况下很难发生反应。但在一定条件下（高温、放电、催化剂等），氮气也能发生反应。

（1）稳定性（作保护气）

因为氮气化学性质不活泼，所以可以用作保护气。比如：

考点提醒：氮气作保护气，利用的是它的化学稳定性，而不是物理性质。

（2）氧化性

与氢气反应（工业合成氨）：

N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

这是工业固氮的重要反应，需要高温、高压、催化剂条件。在这个反应中，氮气中的N从0价降到-3价，被还原，表现氧化性。

考点提醒：工业合成氨是氮的固定的重要方法，也是高考高频考点。

（3）还原性

① 与镁反应：

3Mg + N2 =点燃= Mg3N2

镁在氮气中燃烧，生成氮化镁。在这个反应中，氮气中的N从0价降到-3价，被还原，表现氧化性。

注意：这个反应中，氮气表现的是氧化性，不是还原性。

② 高能固氮（与氧气反应）：

N2 + O2 =放电= 2NO

在放电条件下，氮气和氧气反应生成一氧化氮。在这个反应中，氮气中的N从0价升到+2价，被氧化，表现还原性。

考点提醒：这是自然界中氮的固定的重要途径，闪电时发生的就是这个反应。

05 氮气的用途

1. 作保护气：利用氮气的稳定性，用于焊接金属、食品防腐、灯泡填充等。
2. 制氮肥：工业合成氨，再进一步制各种氮肥，如尿素、氯化铵等。
3. 制硝酸：工业上用氨氧化法制备硝酸。
4. 液氮作制冷剂：液氮温度很低（-196℃），可以作制冷剂，用于医疗、科研等领域。

考点提醒：氮气的用途要和它的性质对应起来：保护气对应稳定性，制氮肥对应氧化性（和H2反应），液氮制冷对应物理性质。

06 课后习题：学完马上练，巩固知识点

一、选择题

1. 下列关于氮气的叙述正确的是（ ）

A. 氮气是一种有色有刺激性气味的气体

B. 氮气的密度比空气大很多

C. 氮气化学性质不活泼，可作保护气

D. 氮气易溶于水

答案：C

解析：A错误，氮气是无色无味的；B错误，氮气密度比空气略小，非常接近；C正确；D错误，氮气难溶于水。

2. 氮气能大量用于保护气，是因为（ ）

A. 氮气是惰性气体

B. 氮气分子中存在N≡N三键，键能大，性质稳定

C. 氮气密度比空气小

D. 氮气无色无味

答案：B

解析：氮气化学性质不活泼，能作保护气，根本原因是氮气分子中存在N≡N三键，键能很大，很难断裂发生反应。氮气不是惰性气体（惰性气体指稀有气体）。

3. 下列反应中，氮气表现还原性的是（ ）

A. N2 + 3H2 ⇌ 2NH3

B. 3Mg + N2 =点燃= Mg3N2

C. N2 + O2 =放电= 2NO

D. 以上都不是

答案：C

解析：A和B中，氮气中的N从0价降到-3价，被还原，表现氧化性；C中，氮气中的N从0价升到+2价，被氧化，表现还原性。

4. 实验室收集氮气的方法是（ ）

A. 向上排空气法

B. 向下排空气法

C. 排水法

D. 排饱和食盐水法

答案：C

解析：氮气难溶于水，可以用排水法收集；氮气密度和空气非常接近，不能用排空气法收集。

5. 下列属于自然固氮的是（ ）

A. 工业合成氨

B. 闪电时N2和O2反应生成NO

C. 豆科植物根瘤菌固氮

D. 植物从土壤中吸收硝酸盐

答案：B

解析：固氮是把游离态的氮气转化为化合态的过程。A是人工固氮，B是自然固氮（高能固氮），C是生物固氮，D不是固氮过程（已经是化合态了）。

二、填空题

6. 写出下列反应的化学方程式：

（1）工业合成氨：___

（2）镁在氮气中燃烧：___

（3）闪电时氮气和氧气反应：___

答案：

（1）N2 + 3H2 ⇌ 2NH3（高温高压催化剂）

（2）3Mg + N2 =点燃= Mg3N2

（3）N2 + O2 =放电= 2NO

7. 氮气分子中存在___键，键能很大，所以氮气的化学性质___，通常可以用作___。

答案：

N≡N三键

很稳定（不活泼）

保护气

8. 自然界中氮的固定主要有三种途径：___固氮、___固氮和___固氮。其中，闪电时发生的是___固氮，工业合成氨是___固氮，豆科植物根瘤菌是___固氮。

答案：

自然、生物、人工

自然（高能）

人工

生物

三、简答题

9. 为什么氮气的化学性质很稳定？请从结构角度解释。

答案：

氮气分子是双原子分子，两个氮原子之间通过N≡N三键结合，三键的键能非常大，要破坏这个三键需要很高的能量。所以在通常条件下，氮气分子很难发生反应，化学性质很稳定。

只有在高温、放电、催化剂等比较苛刻的条件下，N≡N三键才能断裂，氮气才能和其他物质发生反应。

氮气这部分的核心，就是抓住N≡N三键这个结构特点。

正因为有三键，氮气才特别稳定，能做保护气；也正因为三键难断，氮气要发生反应需要苛刻的条件。氮气既有氧化性（和H2、Mg反应），又有还原性（和O2反应），都是在特定条件下才能发生的。

复习时建议：先理解氮气为什么稳定，再记牢几个重要反应的条件和产物，最后把氮循环的三种途径区分清楚。这篇文章建议收藏，考前翻一翻，氮气的分数就稳了。