1. 定義與基本性質(zhì)

- 氮氣是一種無色、無味、無臭的氣體?；瘜W(xué)符號為\(N_{2}\)，它的分子由兩個氮原子通過三鍵結(jié)合而成，這種三鍵結(jié)構(gòu)使氮氣分子非常穩(wěn)定。氮氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為\(1.251g/L\)，熔點是\(-209.86^{\circ}C\)，沸點是\(-195.8^{\circ}C\)。

- 氮氣幾乎不溶于水，在常溫常壓下，1體積水中大約只溶解0.02體積的氮氣。

2. 在自然界中的分布

- 氮氣是地球大氣中含量最多的氣體，約占大氣體積的\(78\%\)。它在大氣中起著維持氣壓、穩(wěn)定氣候等重要作用。在土壤中也含有一定量的氮氣，部分微生物可以將氮氣轉(zhuǎn)化為植物能夠吸收利用的含氮化合物，這個過程被稱為固氮作用。

3. 工業(yè)制取方法

- 分離液態(tài)空氣法：這是工業(yè)上制取氮氣的主要方法。利用空氣中各成分沸點的不同，先將空氣液化，然后通過控制溫度進(jìn)行分餾。氮氣的沸點比氧氣低，在分餾過程中先汽化，從而將氮氣分離出來。

- 膜分離法：利用特殊的高分子膜對空氣中的氮氣和氧氣等成分進(jìn)行選擇性透過。這種方法具有操作簡單、設(shè)備緊湊等優(yōu)點，但制取的氮氣純度相對較低，一般用于對氮氣純度要求不高的場合。

4. 用途

- 化工原料：氮氣是合成氨（\(NH_{3}\)）的重要原料。在高溫、高壓和催化劑的作用下，氮氣和氫氣反應(yīng)生成氨，化學(xué)方程式為\(N_{2}+3H_{2}\rightleftharpoons2NH_{3}\)。氨是生產(chǎn)化肥（如尿素、硝酸銨等）的主要原料，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)至關(guān)重要。

- 食品包裝和保鮮：氮氣可以作為食品包裝中的填充氣體。因為氮氣化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，能夠防止食品被氧化變質(zhì)，延長食品的保質(zhì)期。例如，在薯片等膨化食品的包裝中，充入氮氣可以保持食品的酥脆口感。

- 電子工業(yè)：在電子元件的制造過程中，需要在惰性環(huán)境下進(jìn)行操作，以防止電子元件被氧化。氮氣的惰性使其成為理想的保護(hù)氣體，可用于半導(dǎo)體、液晶顯示器等電子設(shè)備的生產(chǎn)過程。

- 金屬加工：在金屬熱處理過程中，氮氣可以作為保護(hù)氣體，防止金屬在高溫下與氧氣發(fā)生反應(yīng)而被氧化。例如，在鋼鐵的退火、淬火等熱處理工藝中，通入氮氣可以提高金屬制品的質(zhì)量。

5. 對環(huán)境和人體的影響

- 氮氣本身對環(huán)境沒有直接的危害，但是當(dāng)大量的氮氣在局部區(qū)域積聚時，可能會對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生間接影響。例如，在水體中如果溶解的氮氣過多，當(dāng)壓力變化時，氮氣可能會從水中逸出，對水生生物造成氣泡病。

- 氮氣在正常環(huán)境濃度下對人體基本無害，但是當(dāng)空氣中氮氣濃度過高，氧氣濃度過低時（如在封閉空間內(nèi)，氮氣泄漏導(dǎo)致氧氣被置換），會使人產(chǎn)生窒息危險。進(jìn)入人體的少量氮氣也會通過呼吸排出體外。

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