氮气的物理性质和化学性质都有哪些

氮气的物理性质和化学性质都有哪些

氮气是大气中含量最丰富的气体，占空气体积的78.12%。它是一种无色无味的气体，在标准大气压下冷却至-195.8℃时会变成液体，进一步冷却至-209.86℃时则会形成固体。氮气的物理和化学性质使其在工业、食品和航空航天等领域有着广泛的应用。

氮气物理性质

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，更会构成白色晶状固体。在消费中，通常采用灰色钢瓶盛放氮气。

氮气的化学性质

尽管氮气是一种惰性气体，但在一定条件下，它也可以与其他元素或化合物发生反应。例如，在高温和高压下，氮气可以与氢气反应生成氨气，这是一种重要的化学反应，广泛应用于化肥、炸药等工业领域。

此外，氮气还可以与一些金属元素发生反应，形成氮化物。例如，氮气与镁反应可以生成氮化镁，这是一种重要的化工原料。

氮气还可以用于保护金属表面，防止金属被氧化或腐蚀。氮气作为一种惰性气体，可以在金属表面形成一层保护膜，从而延长金属的使用寿命。

氮化物反应

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

氮和活泼金属反应

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与镁条反应：3Mg+N2=点燃=Mg3N2(氮化镁)

氮和非金属反应

N2与氢气反应制氨气：N2+3H2===（可逆符号）2NH3

N2与硼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。

氮气的用途

1. 工业保护气体：由于氮气具有稳定性、无毒、无腐蚀性等优点，被广泛用作工业生产中的保护气体。在金属焊接、热处理、电子工业、石油化工等领域，氮气被用作保护气体，防止金属或电子器件氧化或腐蚀。

2. 食品工业：氮气在食品工业中也有广泛应用。在食品包装中充入氮气可以防止食品氧化变质，延长食品的保质期。同时，氮气也是一种惰性气体，可以用于食品的加工和保存，保持食品的新鲜度和口感。

3. 航空航天：氮气在航空航天领域也有着重要的应用。例如，飞机轮胎的充气需要使用纯度较高的氮气，以保证飞机的安全性能。此外，在太空站中，氮气也是重要的呼吸气体和保护气体之一。

本文原文来自chusan.com