解放军文职招聘考试氮的含氧化物

 氮的含氧化物
N 原子和 O 原子可以有多种形式结合，在这些结合形式中， N 的氧化数可以从 +1 变到 +5 。在五种常见的氮的氧化物中，以一氧化氮 NO 和二氧化氮 NO₂ 较为重要。
1. 一氧化氮 NO
在 NO 分子中，N 原子采取 sp 杂化，形成一个σ键，一个π键和一个三电子π键。 N 的氧化数为 +2 。 NO 共有 11 个价电子，全部成对是不可能的，因此 NO 是一个奇电子分子，是顺磁性的。
NO是一种无色气体，微溶于水但不与水反应，不助燃，常温下与氧立即反应生成红棕色的NO₂ ：
2 NO + O₂ ==== 2 NO₂
由于分子中有孤电子对，易与卤素加合反应生成卤化亚硝酰：
2 NO + Cl₂ === 2 NOCl
NO 也可以作为配体与过渡金属离子生成配位化合物，它与 Fe²⁺ 生成的亚硝酰合物，是检验硝酸根的“棕色环实验”显色的原因：
NO + FeSO₄ ==== [Fe(NO)]SO₄
NO 是一种中性氧化物而不是一种酸酐。
实验室中制备NO 的方法是用铜与稀硝酸反应：
3 Cu + 8 HNO₃ ( 稀 ) === 3 Cu(NO₃)₂ + 2 NO ↑ + 4 H₂O
2. 二氧化氮 NO ₂
在 NO₂ 分子中， N 原子采取 sp² 杂化，形成两个σ键，一个三电子π键， N 的氧化数为+4 ，分子构型为角形。 NO₂ 共有 17 个价电子，是一个奇电子分子，是顺磁性的。
NO₂ 是一种红棕色有毒的气体，低温时易聚合成无色的 N₂O₄ ：
2 NO₂ ==== N₂O₄
NO₂ 易溶于水或碱中生成硝酸和亚硝酸或硝酸盐和亚硝酸盐的混合物，是一种混合酸酐：
2 NO₂ + H₂O == HNO₃ + HNO₂
2 NO₂ + 2NaOH === NaNO₃ + NaNO₂ + H₂O
将 NO 氧化或用铜与浓 HNO₃ 反应均可制备出 NO₂ ：
2 NO + O₂ ==== 2 NO₂
Cu + 4 HNO₃ ( 浓 ) === Cu(NO₃)₂ + 2 NO₂ ↑ + 2 H₂O
3 、亚硝酸及其盐
①亚硝酸的制备
把等摩尔的 NO 和 NO₂ 的混合物溶解在冰冻的水中或者向亚硝酸盐的冷溶液中加入强酸时，都可以在溶液中生成亚硝酸：
冷冻
NaNO₂ + HCl → HNO₂ + NaCl
NO₂ 很不稳定，仅存在于冷的稀溶液中，微热甚至冷时便会分解成 NO 、 NO₂ 和 H₂O 。
②亚硝酸的结构
在 HNO₂ 分子中， N 原子采取 sp2 杂化，生成两个σ键，一个π键，还有一个孤电子对，NO₂^- 离子为角形结构， N 的氧化数为+3 。
HNO₂ 有两种结构：顺式和反式，一般来讲，反式结构比顺式稳定。
③亚硝酸及其盐的性质
a 、 HNO₂ 是个弱酸，但酸性比醋酸略强： HNO₂ ←→ H⁺ + NO₂^-   K A = 5 × 10 -4
b 、氧化性
亚硝酸及其盐中 N 原子具有中间氧化态 +3 ，虽然它们既具有氧化性，又具有还原性，但以氧化性为主。而且它的氧化能力在稀溶液时比 NO₃^- 离子还强。
在酸性溶液中， HNO₂ 的 φ θ 值均比 HNO₃ 的高，所以在稀溶液中 NO₂^- 可以将 I^- 氧化成 I 2 ，而 NO₃^- 却不能 氧化 I^- ，这是 NO₂^- 和 NO₃^- 的重要 区别之一。这个反应可用于鉴定 NO₂ ^- 离子。
2HNO₂ + 2H + +2I ^- ←→ 2 NO + 2 H₂O + I₂
c 、还原性
虽然在酸性溶液中 HNO₂ 是个较强的氧化剂，但遇到比它氧化性更强的 KMnO₄ 、 Cl₂ 等强氧化剂时，它也可以表现出_还原性，被氧化为硝酸盐：
5NO₂ ^- + 2MnO₄ ^- + 2H⁺ → 5NO₃ - + 2Mn²⁺ + 3H₂O
NO₂ ^- + Cl₂ + H₂O → NO₃^- + 2H⁺ + 2Cl^-
在碱性溶液中 NO ₂ 的还原性是主要的，空气中的氧就能把 NO₂^- 氧化成 NO₃^- 。
2NO₂^- + O₂ → 2NO₃^-
d 、 NO₂^- 离子易生成配位化合物
在 NO₂^- 离子中， N 原子和 O 原子上都有孤电子对，它们能分别与许多过渡金属离子生 成配位键，形成配位化合物，例如： [Co(NO₂)₆]^{3 -} 和 [Co(NO₂ )(NH₃)₅ ] ²⁺ 等，它与 K⁺ 离子生成黄色的沉淀，此方法可用于鉴定 K⁺ 离子的反应：
3 K⁺ + [Co(NO₂)₆]₃^- → K₃[Co(NO₂)₆] ↓ ( 黄色 )
e 、亚硝酸盐具有很高的热稳定性，可用金属在高温下还原硝酸盐的方法来制备亚硝酸盐：
Pb( 粉) + NaNO₃ ==== PbO + NaNO₂
亚硝酸盐除黄色的 AgNO₂ 不溶于水外，一般都易溶于水，亚硝酸盐有毒，是致癌物质。
④亚硝酸根离子的鉴定
在酸性溶液中， NO₂^- 与对胺基苯磺酸和α^- 萘胺作用，生成有特征浅粉红色的溶液，证明 NO₂^- 离子的存在。
这个反应用来检验低浓度的 NO₂^- 离子，当 NO₂^- 浓度增大时，粉红色消失，生成黄色溶液或褐色沉淀。