用途廣泛的氮氣

河北省霸州市第八中學(xué) 楊海燕

一、發(fā)現(xiàn)問題

九年級學(xué)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(xué)校，和同學(xué)們討論食品袋內(nèi)充入的氣體是什么。

二、合理猜想

有的同學(xué)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(xué)們一起去問化學(xué)老師，老師告訴他們充入食品包裝袋內(nèi)的氣體要無毒無害、不與食品反應(yīng)、廉價易得。同學(xué)們很快排除了氧氣和稀有氣體，因為氧氣易與食品反應(yīng)使之變質(zhì)，稀有氣體則價格高。

三、實驗驗證

包裝袋內(nèi)的氣體是氮氣還是二氧化碳呢？老師讓同學(xué)們設(shè)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(xué)們設(shè)計實驗方案：把包裝袋內(nèi)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?？墒窃鯓硬拍軐b袋內(nèi)的氣體取出來呢？有的同學(xué)想到用醫(yī)用注射器抽取氣體。實驗方案設(shè)計出來后，老師讓同學(xué)們實驗驗證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)石灰水沒變化。同學(xué)們初步判斷包裝袋內(nèi)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(xué)們通過分析課本上與氮氣相關(guān)的知識，以及通過書籍、網(wǎng)絡(luò)等搜集有關(guān)氮氣的用途，整理交流。

五、氮氣的用途

通過搜集整理同學(xué)們得到有關(guān)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(xué)性質(zhì)不活潑，可以作保護(hù)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(huán)境中保存。汽車輪胎中充入氮氣，可以提高輪胎行駛的穩(wěn)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?jǐn)?shù)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(xué)性質(zhì)不活潑，起到稀釋劑的作用，調(diào)節(jié)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(yīng)的速率。如果讓人體進(jìn)入一個大氣壓的純氧環(huán)境中，超過24小時就會發(fā)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(qū)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(dāng)潛水者在深海中需要停留相當(dāng)長的時間時，在高壓下氮分子會融入神經(jīng)細(xì)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(dāng)?shù)谋壤褂煤?氧混合氣體潛水，稱之為氦氧潛水。

液態(tài)氮的沸點是-196℃，利用液態(tài)氮的低溫在醫(yī)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(jié)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(biāo)本、胚胎。液氮的低溫環(huán)境可以使某些導(dǎo)體的電阻趨于零，在超導(dǎo)方面有廣泛的應(yīng)用。

氮是生命的基礎(chǔ)物質(zhì)，它不僅是莊稼制造葉綠素的原料，而且是莊稼制造蛋白質(zhì)的原料。據(jù)統(tǒng)計，全世界的莊稼在一年之內(nèi)，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。