高纯氮气制备
高纯氮气目前制取氮气的方法主要是低温空气分离和非低温空气分离。非低温空气分离有变压吸附法和膜法制单,膜法制单制取氮气纯度<99%时是经济的、适用的、但要制取99.9%-99.999%纯度的氮气,图6-30是一套制取纯度为99.999%的空分装置,该装置与一般纯氮装装置不同之处在于纯化器之前设有催化反应器,该反应器是在催化剂的作用下将空气中的碳氢化合物转化为CO
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高纯氮气制备
高纯氮气目前制取氮气的方法主要是低温空气分离和非低温空气分离。非低温空气分离有变压吸附法和膜法制单,膜法制单制取氮气纯度<99%时是经济的、适用的、但要制取99.9%-99.999%纯度的氮气,图6-30是一套制取纯度为99.999%的空分装置,该装置与一般纯氮装装置不同之处在于纯化器之前设有催化反应器,该反应器是在催化剂的作用下将空气中的碳氢化合物转化为CO2、H2O,以便在纯化器中去除,可获得高质量的纯氮。
氮气化学性质
氮气分子的分子轨道式为 ,对成键有贡献的是 三对电子,即形成两个π键和一个σ键。 对成键没有贡献,成键与反键能量近似抵消,它们相当于孤电子对。由于N2分子中存在叁键N≡N,所以N2分子具有很大的稳定性,将它分解为原子需要吸收941.69kJ/mol的能量。N2分子是已知的双原子分子中稳定的。
氮的用途
氮主要用于合成氨,由此制造化肥、肖酸等,氨还是合成纤维(锦纶、腈纶),合成树脂,合成橡胶等的重要原料。由于氮的化学惰性,常用作保护气体。以防止某些物体暴露于空气时被氧所氧化,用氮气填充粮仓,可使粮食不霉烂、不发芽,长期保存。液氨还可用作深度冷冻剂。
我们都知道氢的原子序数是1,它的原子核里只有一个质子,氢的标准原子量是1.008,氢气的密度是0.08988g/L;氦的原子序数为2,因为原子核中有两个质子和两个中子,所以氦的标准原子量是4.0026,但氦气的密度是0.1786g/L,只是氢气的1.99倍。问题出在哪里?
因为氢气是由两个氢原子结合成一个氢气分子,而氦是惰性元素,
氦气是由一个一个单独的氦原子构成,一般情况下它没有办法与其它元素反应,也不能结合成分子气体。
为什么氦是惰性的?
因为氦的原子核里有两个质子,因此氦核携带了两个正电荷。与此同时,氦有两个电子,这两个电子都在氦的1s轨道上运行。由于两个电子刚好将1s轨道占满,氦既不容易失去电子,也没有能力再从别处得到电子,因此氦不与其它元素反应,它们互相之间也不能形成化学键。从化学上看,氦的化学性质是稳定的,被称为惰性气体。

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