氮气是什么东西？有什么作用？

氮气是什么东西？有什么作用？

氮气是无色无味气体，是地球大气中最多的气体，占大气体积的78%。
其化学性质很稳定，在一般条件下不支持燃烧，但在一定条件下也能跟其它物质发生化学反应。可以用来冷冻，还可以用来氮气加速...

物理性质　　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。 [编辑本段]化学性质　　 氮分子结构式 　　氮气分子的分子轨道式为 ,对成键有贡献的是 三对电子，即形成两个π键和一个σ键。 对成键没有贡献，成键与反键能量近似抵消，它们相当于孤电子对。由于n2分子中存在叁键n≡n，所以n2分子具有很大的稳定性，将它分解为原子需要吸收941.69kj/mol的能量。n2分子是已知的双原子分子中最稳定的，氮气的相对分子质量是27。 　　 氮气结构式 　　检验方法： 　　将燃着的mg条伸入盛有氮气的集气瓶，mg条会继续燃烧（mg可在任何环境燃烧） 　　提取出燃烧剩下的灰烬（白色粉末mg3n2），加入少量水，产生使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体（氨气） 　　反应方程式：3mg＋n2＝点燃＝mg3n2(氮化镁)；mg3n2＋6h2o＝3mg(oh)2↓＋2nh3↑ 　　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，n2是热力学稳定状态。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。（详细氧化态－吉布斯自由能图请参照 http://www.jky.gxnu.edu.cn/jpkc/kj/kj14.ppt） 　　由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图和n2分子的结构均可以看出，单质n2不活泼，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： 　　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 　　在水力发电很发达的国家，这个反应已用于生产硝酸。 　　n2与电离势小，而且其氮化物具有高晶格能的金属能生成离子型的氮化物。例如： 　　n2 与金属锂在常温下就可直接反应： 6 li + n2=== 2 li3n 　　n2与碱土金属mg 、ca 、sr 、ba 在炽热的温度下作用： 3 ca + n2=== ca3n2 　　n2与硼和铝要在白热的温度才能反应： 2 b + n2=== 2 bn （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。 [编辑本段]制备方法　　工业制法：单质氮一般是由液态空气的分馏而制得的，常以1.5210pa的压力把氮气装在气体钢瓶中运输和使用。一般钢瓶中氮气的纯度约99.7% 。 为获得纯氮，可在上述氮气中加入少量氨，并以pt作催化剂，将氧除去，也可使不纯的氮通过赤热的铜或其他金属以除去微量的氧。 　　实验室制法：制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化，最常用的是如下几种方法： 　　⑴加热亚硝酸铵的溶液： （343k）nh4no2 ===== n2↑+ 2h2o 　　⑵亚硝酸钠与氯化铵的饱和溶液相互作用： nh4cl + nano2 === nacl + 2 h2o + n2↑ 　　⑶将氨通过红热的氧化铜： 2 nh3+ 3 cuo === 3 cu + 3 h2o + n2↑ 　　⑷氨与溴水反应：8 nh3 + 3 br2 (aq) === 6 nh4br + n2↑ 　　⑸重铬酸铵加热分解： （nh4)2cr2o7===n2↑+cr2o3+4h2o [编辑本段]氮的用途　　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。由于氮的化学惰性，常用作保护气体。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。液氨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。 　　在汽车上氮气有着非常重要的作用： 　　1． 提高轮胎行驶的稳定性和舒适性。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，不可然也不助然等特性，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。

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