1.2 常用气体的性质

1.2.1 氮 (N2)

1.2.1.1 氮的理化性质

1.在常温常压下，氮是无色无味无嗅的惰性气体。氮在空气中约占78.1%。液态氮也是无色无嗅，比水轻。在空气中不燃烧。常温下呈惰性，但在高温高压下有催化剂时与氰化物合成氨。

N2+O2   2 NO                     N2+3H2      2NH3

2.减压放电可得到活性氮。在高温与金属化合成氮化物(Mg3N2，Cu3N2等)。在1000℃与碳化钙反应生成氨晴钙

3.微溶于水、酒精和醚。在25℃、101.325kpa时的溶解度在甲醇中为16.45mL/100mL、在乙醇中为14.89mL/100mL，在乙醚中为29.30mL/100mL，在水中的溶解度为0.02354mL/g（0℃），0.01258mL/g（30℃），0.01023mL/g（60℃）

4.氮的分子量为28.0134，熔点（三相点，12.53kPa）是-210.0℃，液体密度（-210.0℃，12.534kPa）为869.5kg/m³，导热系数（100kPa，280K）是0.02447W/（M-K）。

1.2.1.2 毒性

氮本身无毒，无刺激性，吸入的氮气任以原形通过呼吸道排出。然而，空气中含氮量增加会造成氧的稀释，影响人的正常呼吸。高浓度的氮气可引起窒息。液氮接触皮肤能引起了冷烧伤。吸入高浓度氮气的患者应迅速转移到空气新鲜处，安置休息并保持温暖。皮肤接触液氮时立即用水冲洗，如果产生冻疮，须就医诊治。

1.2.1.3 安全防护

氮气要用受压钢瓶存储，液氮要用绝热容器、槽车贮运。氮无腐蚀性，容器材料在常温下可使用碳钢、不锈钢、铜、铜合金、铝等通用金属和普通的塑胶材料；对液氮可使用镍钢(90%Ni)、不锈钢、铜、黄铜和贵青铜。在低温下可使用聚四佛乙烯和聚三佛氯乙烯聚合体。

当出现火情时，氮气可以用来灭火，但禁止往液氮容器中灌氮气的水。废气可排入大气中。

1.2.2 氢(H2)

1.2.2.1 氢的物理性质

1、氢是一种无色、无嗅、无味的气体，在标准状态下，(温度为0℃，压力为101.325kPa)，密度是0.08987g/L，是空气的2/29。

2、氢的分子运动速度最快，故具有最大的扩散度和很高的导热性，其导热能力是空气的七倍。

3、氢的沸点为-252.78℃，熔点为-259.24℃。

4、液态氢是无色透明的液体，比重是0.070g/cm³(-252℃)，固态氢是雪状固体，比重是0.0807g/cm³(-262℃)。

1.2.2.2 氢的化学性质

1、氢气的燃点较高，为574℃，但其着火能很小，所以很容易着火，在微小的静电火花下也容易着火。氢气燃烧时，发出浅蓝色火焰，生成水，并放出大量的热：2H2+02=2H02+572.8KJ

2、在空气中的可燃范围(20℃，101.325Kpa)：4.0-74.5%。在氧气中的可燃范围(20℃，101.325Kpa)：4.0-94%。

1.2.2.3 还原性

在高温下，氢能从许多化合物中夺取氧、磷、硫、氮、氯、碳等，使化合物还原。

氢的用途：

1、由于氢气的密度小，它可用来填充气球。还广泛用于航空、焊接铅、油类氰化和照明灯。

2、氢是可燃气体，可直接用作燃料，氢氧焰能达到3000℃高温，可焊接，切割金属、加工石英器件、硬质玻璃、人造宝石等。

3、液态氢具有重量轻、发热量高的优点，其单位重量所包含的热能，几乎是汽油的三倍，燃烧时不释放有害气体，原料丰富、运输方便、干净、无污染。液态也被用于低温技术。

4、在冶金工业和电子工业中，氢主要用作保护气体和还原气体。

5、大量的氢应用在化学工业中，用氢和氮合成氨制造氮肥，氢和氯直接合成氯化氢制造盐酸。在一定温度、压力和催化剂作用下，氢与一氧化碳反应产生合成汽油、甲醇等，与煤焦油、石油残油等作用制造人造石油和其他化工原料。依靠铂和镍的催化作用，氢还可以跟常温下为液态的不饱和油脂化合发生氢化反应，使其变为常温下固态的硬化油脂，用于制造肥皂和人造奶油等。

6、在气体制造工业也常用氢来催化除氧，精制氮和惰性气体。

7、氢还被用来冷却几十万千瓦的大型发电机，以及应用于原子能行业，氢可被用作贮存能量的手段，氢气的远距离输送要比电力输送便宜。