用途广泛的氮气

河北省霸州市第八中学 杨海燕

一、发现问题

九年级学生小明在超市看到有的食品包装袋中充满了气体，于是他买回了几包并带到学校，和同学们讨论食品袋内充入的气体是什么。

二、合理猜想

有的同学猜是氧气，有的猜是稀有气体，有的猜是二氧化碳，有的则猜是氮气。同学们一起去问化学老师，老师告诉他们充入食品包装袋内的气体要无毒无害、不与食品反应、廉价易得。同学们很快排除了氧气和稀有气体，因为氧气易与食品反应使之变质，稀有气体则价格高。

三、实验验证

包装袋内的气体是氮气还是二氧化碳呢？老师让同学们设计一个简单的实验方案验证自己的猜想，做出初步判断。同学们设计实验方案：把包装袋内的气体通入澄清石灰水中，看是否变浑浊从而初步判断是二氧化碳还是氮气。可是怎样才能将包装袋内的气体取出来呢？有的同学想到用医用注射器抽取气体。实验方案设计出来后，老师让同学们实验验证，结果发现石灰水没变化。同学们初步判断包装袋内的气体是氮气。

四、拓展延伸

除此之外，氮气还有哪些用途呢？老师让同学们通过分析课本上与氮气相关的知识，以及通过书籍、网络等搜集有关氮气的用途，整理交流。

五、氮气的用途

通过搜集整理同学们得到有关氮气的资料如下：通常情况下，氮气是一种无色、无味的气体，密度比空气略小，难溶于水。常温下氮气的化学性质不活泼，可以作保护气。例如把氮气充入白炽灯泡中，可以防止钨丝升华，延长灯泡使用寿命。把珍贵字画、书籍保存在充满氮气的密闭空间中，可以防氧化。粮食、蔬菜、水果也可以在充氮环境中保存。汽车轮胎中充入氮气，可以提高轮胎行驶的稳定性和舒适性，防止爆胎，延长使用寿命，减少油耗。

空气中氮气的体积分数约为78%，氮气对维持人类正常的生命活动起着重要作用。氮气化学性质不活泼，起到稀释剂的作用，调节氧在血液中的溶解度，并和二氧化碳一起控制着氧参与的全部生化反应的速率。如果让人体进入一个大气压的纯氧环境中，超过24小时就会发生氧中毒型肺炎，最后因呼吸衰竭而死亡。宇宙飞船中的人造空气中氮气约占70%，潜水员在水下浅水区域活动使用的压缩空气，其中有五分之一的氧气和五分之四的氮气。但是，当潜水者在深海中需要停留相当长的时间时，在高压下氮分子会融入神经细胞而造成不同程度的麻醉性，这时就必须用氦气取代氮气，以适当的比例使用氦-氧混合气体潜水，称之为氦氧潜水。

液态氮的沸点是-196℃，利用液态氮的低温在医疗上可以用来冷冻破坏表层皮肤治疗扁平疣、血管瘤等；把氮气打入肺结核病人的胸部可以压缩有病的肺叶，缓解病情。利用液氮可以保存标本、胚胎。液氮的低温环境可以使某些导体的电阻趋于零，在超导方面有广泛的应用。

氮是生命的基础物质，它不仅是庄稼制造叶绿素的原料，而且是庄稼制造蛋白质的原料。据统计，全世界的庄稼在一年之内，要从土壤里摄取四千多万吨氮。此外，氮气和氢气在高压、高温、催化剂的条件下合成氨气，氨气不仅是合成纤维、合成树脂、合成橡胶等的重要原料，而且可以用于合成碳酸氢铵、氯化铵、硝酸铵等化肥。