氮气的用途;

氮气用来填充食品袋，利用其化学性质稳定，制氮肥，因为氮气是由氮元素构成的，氢气，未来理想的燃料，来源广，燃烧生成只有水，现在可用实验室做还原剂氧气，用于呼吸，由氧化性，支持燃烧稀有气体，制霓虹灯，化学性质稳定，通电发光，氖气可用于填充飞艇，利用其化学性质稳定，密度比空气小（以前都用氢气，但是氢气易燃烧爆炸后发现稀有气体，用氖气填充）

氮在常况下是一种无色无味无嗅的气体，且通常无毒。氮气占大气总量的78.12%（体积分数），在标准情况下的气体密度是1.25g·dm-3，氮气在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.86℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气在水里溶解度很小，在常温常压下，1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。它是个难于液化的气体。在水中的溶解度很小，在283K时，一体积水约可溶解0.02体积的N2,氮气在极低温下会液化成白色液体，进一步降低温度时，更会形成白色晶状固体。在生产中，通常采用灰色钢瓶盛放氮气。

氮气，化学式为N2，通常状况下是一种无色无味的气体，且通常无毒，而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.12%(体积分数)，是空气的主要成份。在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.8℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应，但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。

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所属类别 :

凝聚态物理学

氮气，化学式为N2，通常状况下是一种无色无味的气体，而且一般氮气比空气密度小。氮气占大气总量的78.08%(体积分数)，是空气的主要成份。在标准大气压下，冷却至-195.8℃时，变成没有颜色的液体，冷却至-209.8℃时，液态氮变成雪状的固体。氮气的化学性质不活泼，常温下很难跟其他物质发生反应，所以常被用来制作防腐剂。但在高温、高能量条件下可与某些物质发生化学变化，用来制取对人类有用的新物质。

基本信息

• 中文名称

  氮气

• 英文名

  Nitrogen

• 别称

  氮

• 化学式

  N₂

• 分子量

  28.013

• CAS登录号

  7727-37-9

• EINECS登录号

  231-783-9

• 熔点

  61.75K

• 沸点

  77.35K

• 水溶性

  难溶于水

• 密度

  1.25g/L(标准状况)

• 外观

  无色无味气体

• 应用

  合成氨,作保护气，用于降温,作防腐剂等

• 安全性描述

  可用于灭火

• 危险性描述

  空气中氮气含量过高，使吸入气氧分压下降，引起缺氧窒息。

• 危险品运输编号

  22005(压缩) 22006(液化)

• 能耗工质

  0.671千克标煤/立方米

折叠编辑本段化学性质

由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出，除了NH4离子外，氧化数为0的N2分子在图中曲线的最低点，这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲的话，N2是热力学稳定状态结构。氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO3和N2两点的连线(图中的虚线)的上方。因此，这些化合物在热力学上是不稳定的，容易发生歧化反应。在图中唯一的一个比N2分子值低的是NH4离子。[1]

正价氮呈酸性，负价氮呈碱性。

由氮分子中三键键能很大，不容易被破坏，因此其化学性质十分稳定，只有在高温高压并有催化剂存在的条件下，氮气可以和氢气反应生成氨。同时，由于氮分子N2的化学结构比较稳定，氰根离子CN和碳化钙CaC2中的C2和氮分子结构相似。

氮化镁与水反应:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮:N2+O2=放电=2NO

一氧化氮与氧气迅速化合，生成二氧化氮2NO+O2=2NO2

二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮3NO2+H2O=2HNO3+NO

五氧化二氮溶于水，生成硝酸，N2O5+H2O=2HNO3

N2 与金属锂在常温下就可直接反应:6Li + N2 === 2Li3N

N2与碱土金属Mg 、Ca 、Sr 、Ba 在炽热的温度下作用: 3Ca + N2 =△= Ca3N2

N2与镁条反应:3Mg+N2=点燃=Mg3N2(氮化镁)

N2与氢气反应制氨气:N2+3H2⇌2NH3 (高温 高压 催化剂)

N2与硼要在白热的温度才能反应: 2 B + N2=== 2BN (大分子化合物)

N2与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。

氮气在常况下是一种无色无味的气体，占空气体积分数约78%(氧气约21%)，1体积水中大约只溶解0.02体积的氮气。氮气是难液化的气体。氮气在极低温下会液化成无色液体，进一步降低温度时，更会形成白色晶状固体。在生产中，通常采用黑色钢瓶盛放氮气。其他物理性质见下表:[2]

展开

氮气在大气中虽多于氧气，由于它的性质不活泼，所以人们在认识氧气之后才认识氮气的。不过它的发现却早于氧气。1755年英国化学家布拉克(Black,J.1728-1799)发现碳酸气之后不久，发现木炭在玻璃罩内燃烧后所生成的碳酸气，即使用苛性钾溶液吸收后仍然有较大量的空气剩下来。后来他的学生D·卢瑟福继续用动物做实验，把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后，发现玻璃罩中空气体积减少1/10;若将剩余的气体再用苛性钾溶液吸收，则会继续减少1/11的体积。D·卢瑟福发现老鼠不能生存的空气里燃烧蜡烛，仍然可以见到微弱的烛光;待蜡烛熄灭后，往其中放入少量的磷，磷仍能燃烧一会，对除掉空气中的助燃气来说，效果是好的。把磷燃烧后剩余的气体进行研究，D·卢瑟福发现这气体不能维持生命，具有灭火性质，也不溶于苛性钾溶液，因此命名为"浊气"或"毒气"。在同一年，普利斯特里作类似的燃烧实验，发现使1/5的空气变为碳酸气，用石灰水吸收后的气体不助燃也不助呼吸。由于他同D·卢瑟福都是深信燃素学说的，因此他们把剩下来的气体叫做"被燃素饱和了的空气"。[3]

折叠化工合成

氮主要用于合成氨，反应式为N2+3H2⇌2NH3( 条件为高压，高温、和催化剂。反应为可逆反应)还是合成纤维(锦纶、腈纶)，合成树脂，合成橡胶等的重要原料。 氮是一种营养元素还可以用来制作化肥。例如:碳酸氢铵NH4HCO3，氯化铵NH4Cl，硝酸铵NH4NO3等等。氮气弹簧

1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性[4]

氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30~40%， 能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的稳定性，保证驾驶的舒适性;氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。

2.防止爆胎和缺气碾行

爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。

3.延长轮胎使用寿命

使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、偏磨，提高了轮胎的使用寿命;橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也极大程度减少轮辋生锈的状况。

4.减少油耗，保护环境

轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽车行驶时的油耗增加;而氮气除了可以维持稳定的胎压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导性低，升温慢的特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以及轮胎变形小抓地力提高等，降低了滚动阻力，从而达到减少油耗的目的。

由于氮的化学惰性，常用作保护气体，如:瓜果，食品，灯泡填充气。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化，用氮气填充粮仓，可使粮食不霉烂、不发芽，长期保存。液氮还可用作深度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用, 即将斑,包,豆等冻掉,但是容易出现疤痕,并不建议使用。高纯氮气用作色谱仪等仪器的载气。用作铜管的光亮退火保护气体。跟高纯氦气、高纯二氧化碳一起用作激光切割机的激光气体。氮气也作为食品保鲜保护气体的用途。在化工行业，氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气体。用作铝制品、铝型材加工，铝薄轧制等保护气体。用作回流焊和波峰焊配套的保护气体，提高焊接质量。用作浮法玻璃生产过程中的保护气体，防锡槽氧化。[5]