用途廣泛的氮氣

河北省霸州市第八中學 楊海燕

一、發現問題

九年級學生小明在超市看到有的食品包裝袋中充滿了氣體，于是他買回了幾包并帶到學校，和同學們討論食品袋內充入的氣體是什么。

二、合理猜想

有的同學猜是氧氣，有的猜是稀有氣體，有的猜是二氧化碳，有的則猜是氮氣。同學們一起去問化學老師，老師告訴他們充入食品包裝袋內的氣體要無毒無害、不與食品反應、廉價易得。同學們很快排除了氧氣和稀有氣體，因為氧氣易與食品反應使之變質，稀有氣體則價格高。

三、實驗驗證

包裝袋內的氣體是氮氣還是二氧化碳呢？老師讓同學們設計一個簡單的實驗方案驗證自己的猜想，做出初步判斷。同學們設計實驗方案：把包裝袋內的氣體通入澄清石灰水中，看是否變渾濁從而初步判斷是二氧化碳還是氮氣。可是怎樣才能將包裝袋內的氣體取出來呢？有的同學想到用醫用注射器抽取氣體。實驗方案設計出來后，老師讓同學們實驗驗證，結果發現石灰水沒變化。同學們初步判斷包裝袋內的氣體是氮氣。

四、拓展延伸

除此之外，氮氣還有哪些用途呢？老師讓同學們通過分析課本上與氮氣相關的知識，以及通過書籍、網絡等搜集有關氮氣的用途，整理交流。

五、氮氣的用途

通過搜集整理同學們得到有關氮氣的資料如下：通常情況下，氮氣是一種無色、無味的氣體，密度比空氣略小，難溶于水。常溫下氮氣的化學性質不活潑，可以作保護氣。例如把氮氣充入白熾燈泡中，可以防止鎢絲升華，延長燈泡使用壽命。把珍貴字畫、書籍保存在充滿氮氣的密閉空間中，可以防氧化。糧食、蔬菜、水果也可以在充氮環境中保存。汽車輪胎中充入氮氣，可以提高輪胎行駛的穩定性和舒適性，防止爆胎，延長使用壽命，減少油耗。

空氣中氮氣的體積分數約為78%，氮氣對維持人類正常的生命活動起著重要作用。氮氣化學性質不活潑，起到稀釋劑的作用，調節氧在血液中的溶解度，并和二氧化碳一起控制著氧參與的全部生化反應的速率。如果讓人體進入一個大氣壓的純氧環境中，超過24小時就會發生氧中毒型肺炎，最后因呼吸衰竭而死亡。宇宙飛船中的人造空氣中氮氣約占70%，潛水員在水下淺水區域活動使用的壓縮空氣，其中有五分之一的氧氣和五分之四的氮氣。但是，當潛水者在深海中需要停留相當長的時間時，在高壓下氮分子會融入神經細胞而造成不同程度的麻醉性，這時就必須用氦氣取代氮氣，以適當的比例使用氦-氧混合氣體潛水，稱之為氦氧潛水。

液態氮的沸點是-196℃，利用液態氮的低溫在醫療上可以用來冷凍破壞表層皮膚治療扁平疣、血管瘤等；把氮氣打入肺結核病人的胸部可以壓縮有病的肺葉，緩解病情。利用液氮可以保存標本、胚胎。液氮的低溫環境可以使某些導體的電阻趨于零，在超導方面有廣泛的應用。

氮是生命的基礎物質，它不僅是莊稼制造葉綠素的原料，而且是莊稼制造蛋白質的原料。據統計，全世界的莊稼在一年之內，要從土壤里攝取四千多萬噸氮。此外，氮氣和氫氣在高壓、高溫、催化劑的條件下合成氨氣，氨氣不僅是合成纖維、合成樹脂、合成橡膠等的重要原料，而且可以用于合成碳酸氫銨、氯化銨、硝酸銨等化肥。