he是什么气体

空气中的各种气体

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一、氮气（N

2

）

二、氧气（O

2

）

三、二氧化碳（CO

2

）

四、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氙气等）

（He、Ne、Ar、Xe）

一、氮气的发现

氮气在大气中虽多于氧气，由于它的性质不活泼，所以人们在认识氧气之后才认识氮气的。

不过它的发现却早于氧气。1775年英国化学家布拉克（Black,J.1728-1799）发现碳酸气之后不久，

发现木炭在玻璃罩内燃烧后所生成的碳酸气，即使用苛性钾溶液吸收后仍然有较大量的空气剩下

来。后来他的学生D·卢瑟福继续用动物做实验，把老鼠放进封闭的玻璃罩里直至其死后，发现

玻璃罩中空气体积减少1/10；若将剩余的气体再用苛性钾溶液吸收，则会继续减少1/11的体积。

D·卢瑟福发现老鼠不能生存的空气里燃烧蜡烛，仍然可以见到微弱的烛光；待蜡烛熄灭后，往

其中放入少量的磷，磷仍能燃烧一会，对除掉空气中的助燃气来说，效果是好的。把磷燃烧后剩

余的气体进行研究，D·卢瑟福发现这气体不能维持生命，具有灭火性质，也不溶于苛性钾溶液，

因此命名为“浊气”或“毒气”。在同一年，普利斯特里作类似的燃烧实验，发现使1/5的空气

变为碳酸气，用石灰水吸收后的气体不助燃也不助呼吸。由于他同D·卢瑟福都是深信燃素学说

的，因此他们把剩下来的气体叫做“被燃素饱和了的空气”。

二、氮气的制法

1、工业制法

工业规模制氮有三类：即深冷空分制氮、变压吸附制氮和膜分离制氮。利用各空气的沸点不

同使用液态空气分离法，将氧气和氮气分离。将装氮气的瓶子漆成黑色，装氧气的漆成蓝色。

工作流程是:空气经压缩机压缩，进入冷干机进行冷冻干燥，以达到变压吸附制氮系统对原料

空气的露点要求。再经过过滤器除去原料空气中的油和水，进入空气缓冲罐，以减少压力波动。

最后，经调压阀将压力调至额定的工作压力，送至二台吸附器（内装碳分子筛），空气在此得到

分离，制得氮气。原料空气进入其中一台吸附器，产出氮气，另一台吸附器，则减压解吸再生。

二台吸附器交替工作，连续供给原料空气，连续产出氮气。氮气送至氮气缓冲罐，通过流量计计

量，仪器分析检测，合格的氮气备用，不合格氮气放空。

2、实验室制法

可用加热氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠晶体(或饱和溶液)的混合物制备氮气.在圆底烧瓶上配

一双孔橡皮塞,带上一分液漏斗和一短弯导管.烧瓶中放亚硝酸钠晶体(或饱和溶液),饱和氯化铵溶

液由分液漏斗滴入,加热烧瓶到85℃左右,就有氮气产生.当空气排出后可用排水集气法收集氮气

或用橡皮球胆直接收集.因为这是放热反应,当反应开始时就应停止加热.

实验室中制备少量氮气的基本原理是用适当的氧化剂将氨或铵盐氧化，最常用的是如下几种

方法：

⑴加热亚硝酸胺的溶液：

⑵亚硝酸钠与氯化胺的饱和溶液相互作用：

NH4Cl+NaNO2===NaCl+2H2O+N2↑

⑶将氨通过红热的氧化铜：

2NH3+3CuO===3Cu+3H2O+N2↑

⑷氨与溴水反应：

8NH3+3Br2(aq)===6NH4Br+N2↑

三、氮气的性质

1、氮气的物理性质

氮气在常况下是一种无色无味的气体，占空气体积分数约78%（氧气约21%），1体积水中大

约只溶解0.02体积的氮气。氮气是难液化的气体。氮气在极低温下会液化成无色液体，进一步降

低温度时，更会形成白色晶状固体。在生产中，通常采用黑色钢瓶盛放氮气。其他物理性质见下

表：

项目

化学式

相对分子质量

CAS登录号

EINECS登录号

英文名称

熔点

沸点，101.325kPa（1atm）时

临界温度

临界压力

临界体积

临界密度

临界压缩系数

液体密度，-180℃时

液体热膨胀系数，-180℃时

表面张力，-210℃时

气体密度，101.325kPa(atm)和70F(21.1℃)时

气体相对密度，101.325kPa(1atm)和70F时(空

气=1)

汽化热，沸点下

熔化热，熔点下

气体定压比热容cp，25℃时

气体定容比热容cv，25℃时

气体比热容比，cp/cv

液体比热容，-183℃时

固体比热容，-223℃时

溶解度参数

液体摩尔体积

在水中的溶解度，25℃时

气体黏度，25℃时

液体黏度，-150℃时

气体热导率，25℃时

液体热导率，-150℃时

属性

N

2

28.013

7727-37-9

231-783-9

Nitrogen

63.15K，-210℃

77.35K，-195.8℃

126.1K，-147.05℃

3.4MPa，33.94bar，33.5atm，492.26psia

90.1cm3/mol

0.3109g/cm3

0.292

0.729g/cm3

0.007531/℃

12.2×10-3N/m，12.2dyn/cm

1.160kg/m3，0.0724lb/ft3

0.967

202.76kJ/kg，87.19BTU/1b

25.7kJ/kg，11.05BTU/1b

1.038kJ/（kg·k），0.248BTU/（1b·R）

0.741kJ/（kg·k），0.177BTU/（1b·R）

1.401

2.13kJ/（kg·k)，0.509BTU/(1b·R)

1.489kJ/(kg·k)，0.356BTU/(1b·R)

9.082(J/cm3)0.5

34.677cm3/mol

17.28×10-6(w)

175.44×10-7Pa·s，17.544μPa·s

0.038mPa·s，0.038cp

0.02475W/(m·K)

0.0646W/(m·K)

2、氮气的化学性质

由氮元素的氧化态-吉布斯自由能图也可以看出，除了NH

4

+离子外，氧化数为0的N

2

分子在

图中曲线的最低点，这表明相对于其它氧化数的氮的化合物来讲的话，N

2

是热力学稳定状态结构。

氧化数为0到+5之间的各种氮的化合物的值都位于HNO

3

和N

2

两点的连线（图中的虚线）的上

方，因此，这些化合物在热力学上是不稳定的，容易发生歧化反应。在图中唯一的一个比N

2

分

子值低的是NH

4

+离子。

由氮分子中三键键能很大，不容易被破坏，因此其化学性质十分稳定，只有在高温高压并有

催化剂存在的条件下，氮气可以和氢气反应生成氨。

氮化物反应

氮化镁与水反应：Mg

3

N

2

+6H

2

O=3Mg(OH)

2

+2NH

3

↑

在放电条件下，氮气才可以和氧气化合生成一氧化氮：N

2

+O

2

=放电=2NO

一氧化氮与氧气迅速化合，生成二氧化氮2NO+O

2

=2NO

2

二氧化氮溶于水，生成硝酸，一氧化氮3NO

2

+H

2

O=2HNO

3

+NO

五氧化二氮溶于水，生成硝酸，N

2

O

5

+H

2

O=2HNO

3

活泼金属反应

N

2

与金属锂在常温下就可直接反应：6Li+N

2

===2Li

3

N

N

2

与碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba在炽热的温度下作用：3Ca+N

2

=△=Ca

3

N

2

N

2

与镁条反应：3Mg+N

2

=点燃=Mg

3

N

2

(氮化镁)

非金属反应

N

2

与氢气反应制氨气：N

2

+3H

2⇌

2NH

3

（高温高压催化剂）

N

2

与硼要在白热的温度才能反应：2B+N

2

===2BN（大分子化合物）

N

2

与硅和其它族元素的单质一般要在高于1473K的温度下才能反应。

四、氮气的用途

氮主要用于合成氨，反应式为N

2

+3H

2

⇌2NH

3

(条件为高压，高温、和催化剂。反应为可逆反

应）还是合成纤维（锦纶、腈纶），合成树脂，合成橡胶等的重要原料。氮是一种营养元素还可

以用来制作化肥。例如：碳酸氢铵NH

4

HCO

3

，氯化铵NH

4

Cl，硝酸铵NH

4

NO

3

等等。

汽车轮胎

1.提高轮胎行驶的稳定性和舒适性[4]

氮气几乎为惰性的双原子气体，化学性质极不活泼，气体分子比氧分子大，不易热胀冷缩，

变形幅度小，其渗透轮胎胎壁的速度比空气慢约30～40%，能保持稳定胎压，提高轮胎行驶的

稳定性，保证驾驶的舒适性；氮气的音频传导性低，相当于普通空气的1/5，使用氮气能有效减

少轮胎的噪音，提高行驶的宁静度。

2.防止爆胎和缺气碾行

爆胎是公路交通事故中的头号杀手。据统计，在高速公路上有46%的交通事故是由于轮胎发

生故障引起的，其中爆胎一项就占轮胎事故总量的70%。汽车行驶时，轮胎温度会因与地面磨擦

而升高，尤其在高速行驶及紧急刹车时，胎内气体温度会急速上升，胎压骤增，所以会有爆胎的

可能。而高温导致轮胎橡胶老化，疲劳强度下降，胎面磨损剧烈，又是可能爆胎的重要因素。而

与一般高压空气相比，高纯度氮气因为无氧且几乎不含水份不含油，其热膨胀系数低，热传导性

低，升温慢，降低了轮胎聚热的速度，不可燃也不助燃等特性，所以可大大地减少爆胎的几率。

3.延长轮胎使用寿命

使用氮气后，胎压稳定体积变化小，大大降低了轮胎不规则磨擦的可能性，如冠磨、胎肩磨、

偏磨，提高了轮胎的使用寿命；橡胶的老化是受空气中的氧分子氧化所致，老化后其强度及弹性

下降，且会有龟裂现象，这时造成轮胎使用寿命缩短的原因之一。氮气分离装置能极大限度地排

除空气中的氧气、硫、油、水和其它杂质，有效降低了轮胎内衬层的氧化程度和橡胶被腐蚀的现

象，不会腐蚀金属轮辋，延长了轮胎的使用寿命，也极大

程度减少轮辋生锈的状况。

4.减少油耗，保护环境

轮胎胎压的不足与受热后滚动阻力的增加，会造成汽

车行驶时的油耗增加；而氮气除了可以维持稳定的胎

压，延缓胎压降低之外，其干燥且不含油不含水，热传导

性低，升温慢的特性，减低了轮胎行走时温度的升高，以

及轮胎变形小抓地力提高等，降低了滚动阻力，从而达到

减少油耗的目的。

氮气弹簧

由于氮的化学惰性，常用作保护气体，如：瓜果，食品，灯泡填充气。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。液氮还可用作深

度冷冻剂。作为冷冻剂在医院做除斑,包,豆等的手术时常常也使用,即将斑,包,豆等冻掉,但是容易

出现疤痕,并不建议使用。高纯氮气用作色谱仪等仪器的载气。用作铜管的光亮退火保护气体。跟

高纯氦气、高纯二氧化碳一起用作激光切割机的激光气体。氮气也作为食品保鲜保护气体的用途。

在化工行业，氮气主要用作保护气体、置换气体、洗涤气体、安全保障气体。用作铝制品、铝型

材加工，铝薄轧制等保护气体。用作回流焊和波峰焊配套的保护气体，提高焊接质量。用作浮法

玻璃生产过程中的保护气体，防锡槽氧化。[5]

一、氧气的发现

发现历史

普利斯特里从布莱克煅烧石灰石对CO

2

的发现受到启发，利用凸透镜聚集太阳光使一些物质

燃烧或分解放出气体并进行研究。1774年8月1日，普利斯特里终于成功地制得了氧气，成为化

学史上有重大意义的事件。

他的实验非常简单，把氧化汞放在一个充满水银的玻璃瓶里，然后，把玻璃瓶倒放在水银槽

中，玻璃瓶完全被水银充满，空气全被排除掉，氧化汞浮在最上面。然后，他用凸透镜聚集太阳

光，照射到氧化汞上，使氧化汞受热。

经过长期加热，温度逐渐升高，氧化汞受热分解成汞，并放出氧气。于是，氧气聚集起来排

走玻璃瓶中的汞，使汞面降低。气体空间体积不断增加，直到气体体积为氧化汞体积的三四倍为

止。其反应方程式为：。

但是，当初他并不知道制得的纯净气体是氧气。尽管如此，细心的普利斯特里又做了许多试验来

了解这种气体的性质，以及它同别种“空气”的区别。他的研究方法是：

1.他将研究的气体放在玻璃瓶中，倒一些水进去，该气体不溶解。

2.他把燃烧的蜡烛放进该气体中，蜡烛竟放出耀眼的强光。

3.他把一只老鼠放到充满该气体的瓶子里，老鼠活蹦乱跳，很自在，他猜想人吸入了可能

也好受。

4.他用玻璃管把大瓶中的氧气吸入肺中，并记下自己的感觉：“我觉得十分愉快，我肺部的

感觉好像和平常呼吸空气一样，没有什么不适。而且，吸进这种气体后，好久好久，身

体还是十分轻松愉快。也许，有一天，谁能断定这种气体不会变成时髦的奢侈品呢？不

过。现在，世界上能够享受这种气体的愉快，只有两只老鼠和我自己。”

普氏从上述实验中得出，该气体有助燃、助呼吸作用，这些性质与一般空气类似，但作用更强。

但是，他把氧气所这种新气体错误地用燃素说来解释，并把制得的氧气称为“脱燃素空气”。由于

运用了错误的理论，这种命名是不恰当的。

1772年，舍勒对空气进行研究后，他首先认识到氧气是空气的一种重要成分。他用硫磺和铁

粉混合，在空气中燃烧，消耗掉钟罩中空气中的氧气而制得氮气，当时他称它为“浊气”或“用过的

空气”，或能使人死亡的气体。

经过思索，舍勒明白了，原来当时人们认为空气是一种元素的观点是错误的。他猜想：空气

是两种不同物质的混合，一种是浊气，能使人死亡的空气；一种是能使人活命的空气，能帮助燃

烧，在燃烧中消失。于是，舍勒产生了兴趣，并开始了他的实验。

1773年，他把硝石（KNO

3

）装进曲颈瓶，瓶口系一个排完空气的猪膀胱，再把曲颈瓶放到

火炉上去烧。硝石融化时分解，放出一种气体，很快把猪膀胱充满了，这种气体正是那种能活命

的气体，即现在所知道的氧气。

舍勒进行了仔细的鉴别，他把红热的木炭扔到充满“能活命的气体”的瓶中，木炭迅速燃烧，

光亮耀眼，比在普通空气中燃烧得更快更亮。舍勒将1/5的这种气体和4/5浊气混合于瓶中，蜡

烛能正常燃烧，老鼠也同在普通空气中一样呼吸。由此他确定这种气体是一种纯净的能活命的气

体。

舍勒给这种气体命名为“火空气”，因为他发现除硝石外，加热氧化汞、高锰酸钾、碳酸银、

碳酸汞，均能释放出氧气来。

拉瓦锡对氧气的发现是在普里斯特里启发下完成的。1774年，拉瓦锡用汞灰（HgO）的合成

与分解实验制得氧气，并对它进行了系统的研究，发现它能与很多非金属单质合成多种酸，故命

名为“酸气”（希腊文Oxygene）。

拉瓦锡通过氧气的实验，提出了燃烧的氧化学说，推翻了燃素说，发动了化学史上著名的化

学革命，使过去以燃素说形式倒立着的化学正立过来。因此，虽然不是他首先发现氧气，但恩格

斯还是称他为“真正发现氧气的人”，而舍勒和普利斯特里是“当真理碰到鼻尖上的时候还是没有得

到真理”。

1802年，德国东方学者克拉普罗特偶然读到一本64页的汉文手抄本，书名是《平龙认》，作

者是马和，著作年代是唐代至德元年（公元756年）。克拉普罗特读完此书以后，惊奇地发现，

这本讲述如何在大地上寻找“龙脉”的堪舆家著作，竟揭示了深刻的科学道理：空气和水里都有氧

气存在。

1807年，克拉普罗特在彼得堡俄国科学院学术讨论会上宣读了一篇论文，题目是《第八世纪

中国人的化学知识》，其中提到，空气中存在“阴阳二气”，用火硝、青石等物质加热后就能产生“阴

气”；水中也有“阴气”，它和“阳气”紧密结合在一起，很难分解。克拉普罗特指出，马和所说的“阴

气”，就是氧气。证明中国早在唐朝就知道氧气的存在并且能够分解它，比欧洲人发现氧气足足

早了1000多年。克拉普罗特这篇论文使在场的科学家都感到惊奇不已。

名称由来

氧气（Oxygen）希腊文的意思是“酸素”，该名称是由法国化学家拉瓦锡所起，原因是拉瓦

锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。日文里氧气的名称仍然是“酸素”。

氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即

“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。

二、氧气的制法

1、氧气的工业制法

在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发,由于液态氮的沸点是‐x0196℃,比液态氧

的沸点（‐x0183℃）低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧；

利用这种技术,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的富氧

空气.利用这种膜进行多级分离,可以得到百分之九十以上氧气的富氧空气；

利用氮分子大于氧分子的特性,使用特制的分子筛把空气中的氧离分出来；

把水放入电解槽中,加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度,然后通入直流电,水就分解为

氧气和氢气.

2、氧气的实验室制法

（中学教材为）。

（制得的氧气中含有少量Cl

2

、O

3

和微量ClO

2

；部

分教材已经删掉；该反应实际上是放热反应，而不是吸

热反应，发生上述1mol反应，放热108kJ）。

（催化剂主要

为二氧化锰，三氧化二铁、氧化铜也可）：

。

三、氧气的性质

1、氧气的物理性质

无色无味气体，熔点218.8℃，沸点-183.1℃，相对密度1.14（-183℃，水

=1），相对蒸气密度1.43（空气=1），饱和蒸气压506.62kPa（-164℃），临界温

度-118.95℃，临界压力5.08MPa，辛醇/水分配系数：0.65。[2]大气中体积分数：

20.95%（约21%）。

同素异形体：臭氧（O

3

），四聚氧（O

4

），红氧（O

8

）。

氧气的物理常数

性质条件或符号单位数据

气体密度克/立方厘

米

0.001331

液体密度千克/升

1.141

气体比重空气=1

1.105

摩尔体积标准状况升/摩尔

22.39

溶解热千焦/摩尔

0.44

气化热千焦/摩尔

6.82

介电常数20℃，1大气

压

1.0004947+2

液氧介电

常数

-193℃

1.507

折射系数0℃，1大气

压

1.000271

磁感性20℃立方厘米/

克

106.2

迁移率正离子负离

子

平方厘米/

伏.秒平方

厘米伏.秒

1.321.83

扩散系数

（同种气

体中）

0℃，133.3Pa

正离子负离

子

平方厘米/

伏.秒平方

厘米/伏.秒

21.332.0

在水中的

分子扩散

系数

20℃平方厘米/

伏.时

6.7×10-2

电离能氧分子千焦/摩尔

1165.9

2、氧气的化学性质

氧气的化学性质比较活泼。除了稀有气体、活性小的金属元素如金、铂、银之外，大部分的

元素都能与氧气反应，这些反应称为氧化反应，而经过反应产生的化合物（有两种元素构成，且

一种元素为氧元素）称为氧化物。一般而言，非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金

属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃生成二氧化碳与水。化学上

曾将物质与氧气发生的化学反应定义为氧化反应，氧化还原反应指发生电子转移或偏移的反应。

氧气具有助燃性，氧化性。

四、氧气的应用

冶炼工艺：在炼钢过程中吹以高纯度氧气，氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应，这不但

降低了钢的含碳量，还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢

过程所需的温度，因此，吹氧不但缩短了冶炼时间，同时提高了钢的质量。高炉炼铁时，提高鼓

风中的氧浓度可以降焦比，提高产量。在有色金属冶炼中，采用富氧也可以缩短冶炼时间提高产

量。

化学工业：在生产合成氨时，氧气主要用于原料气的氧化，以强化工艺过程，提高化肥产

量。再例如，重油的高温裂化，以及煤粉的气化等。

国防工业：液氧是现代火箭最好的助燃剂，在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂，可燃物

质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性，可制作液氧炸药。

医疗保健：供给呼吸：用于缺氧、低氧或无氧环境，例如：潜水作业、登山运动、高空飞

行、宇宙航行、医疗抢救等时。

其它方面：它本身作为助燃剂与乙炔、丙烷等可燃气体配合使用，达到焊割金属的作用，

各行各业中，特别是机械企业里用途很广，作为切割之用也很方便，是首选的一种切割方法。

一、二氧化碳的发现

公元300年左右，中国西晋学者张华就在他所写的《博物志》一书中作了烧白石作白灰有气

体发生的记载。

17世纪初，比利时化学家范·海尔蒙特（t1577～1644）在检测木炭燃烧和

发酵过程的副产气时，发现二氧化碳。

1757年，第一个应用定量的方法研究这种气体。

1773年，拉瓦锡（ier）把碳放在氧气中加热，得到被他称为“碳酸”的二氧化碳

气体，测出质量组成为碳23.5~28.9%，氧71.1~76.5%。

1823年，迈克尔·法拉第（y）发现，加压可以使二氧化碳气体液化。1835年，

ier制得固态二氧化碳（干冰）。

1884年，在德国建成第一家生产液态二氧化碳的工厂。

二、二氧化碳的制法

1、二氧化碳的工业制法

高温煅烧石灰石

2、二氧化碳的实验室制法

大理石或石灰石和盐酸反应通常需要对气体进行除杂干燥，盐酸反应时会挥发出氯化氢(HCl）

气体，所以要通过饱和碳酸氢钠(NaHCO

3

）溶液除去气体中的氯化氢。溶液中的反应，气体溢出

时会带出水蒸气，所以要求严格或必要时要对气体进行干燥，通常用装有浓硫酸的洗气瓶进行干

燥。由于二氧化碳密度比空气大，易溶于水，所以采用向上排空气法。

另外，不能用碳酸钠和盐酸反应制取，因为反应速率太快，不易收集；不能用碳酸钙和浓盐

酸反应，因为浓盐酸易挥发出大量氯化氢气体，使碳酸氢钠无法完全去除，制得的二氧化碳纯度

会下降；也不能用碳酸钙和稀硫酸反应收集，因为反应会生成难溶的硫酸钙，硫酸根会附着在碳

酸钙表面，使碳酸钙无法与酸接触，影响反应的继续。附：

（上文实验室不适用的三种方法）

三、二氧化碳的性质

1、二氧化碳的物理性质

液体状态表面张力：约3.0dyn/cm

密度：1.816kg/m3

粘度：0.064mPa·S

临界温度：31.06℃

临界压力：7.383MPa

临界体积：10.6Kmol/m3

2、二氧化碳的化学性质

碳氧化物之一，是一种无机物，不可燃，通常不支持燃烧，无毒性。

和水反应

二氧化碳可以溶于水并和水反应生成碳酸，而不稳定的碳酸容易分解成水和二氧化碳：

和碱性物质反应

二氧化碳可以和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水：

该反应用于检验二氧化碳（将气体通入澄清石灰水中，澄清

石灰水变浑浊）

当二氧化碳过量时，生成碳酸氢钙：

第一步：

第二步：

总方程式：

由于碳酸氢钙溶解性大，可发现沉淀渐渐消失（长时间往已浑浊的石灰水中通入二氧化碳，

沉淀消失）。

和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，二氧化碳过量时，生成碳酸氢钠：

和活泼金属在点燃下的反应

二氧化碳本身不支持燃烧，但是会和部分活泼金属在点燃的条件下反应（如钠、钾、镁）生

成相对应的金属的氧化物和碳：

配伍禁忌

尽管二氧化碳可与多种金属氧化物或还原性金属，如铝、镁、钛和锆发生剧烈的反应，但可

与大多数物质配伍。与钠和钾的混合物受震时爆炸[5]。

四、二氧化碳的用途

在国民经济各部门，二氧化碳有着十分广泛的用途。二氧化碳产品主要是从合成氨制氢气过

程气、发酵气、石灰窑气、酸中和气、乙烯氧化副反应气和烟道气等气体中提取和回收，商用产

品的纯度不低于99%（体积）。

二氧化碳可注入饮料中，增加压力，使饮料中带有气泡，增加饮用时的口感，像汽水、

啤酒均为此类的例子。

固态的二氧化碳（或干冰）在常温下会气化，吸收大量的热，因此可用在急速的食品冷

冻。

二氧化碳的重量比空气重，不助燃，因此许多灭火器都通过产生二氧化碳，利用其特性

灭火。而二氧化碳灭火器是直接用液化的二氧化碳灭火，除上述特性外，更有灭火后不

会留下固体残留物的优点。

二氧化碳也可用作焊接用的保护气体，其保护效果不如其他稀有气体（如氩），但价格

相对便宜许多。

二氧化碳激光是一种重要的工业激光来源。

二氧化碳可用来酿酒，二氧化碳气体创造一个缺氧的环境，有助于防止细菌在葡萄生长。

二氧化碳可控制pH值，游泳池加入二氧化碳以控制pH值，加入二氧化碳从而保持pH

值不上升。

二氧化碳可用于制碱工业和制糖工业。

二氧化碳可用于塑料行业的发泡剂。

干冰可以用于人造雨、舞台的烟雾效果、食品行业、美食的特殊效果等。

干冰可以用于清理核工业设备及印刷工业的版辊等。

干冰可以用于汽车、轮船、航空、太空与电子工业。液体二氧化碳通过减压变成气体很

容积和织物分离，完全省去了用传统溶剂带来的复杂后处理过程。

CO₂超临界萃取技术。二氧化碳在温度高于临界温度（Tc）31℃、压力高于临界压力（Pc）

3MPa的状态下，性质会发生变化，其密度近于液体，粘度近于气体，扩散系数为液体

的100倍，因而具有很强的溶解能力，用它可溶解多种物质，然后提取其中的有效成分，

运用该技术可生产高附加值的产品，可提取过去用化学方法无法提取的物质，且廉价、

无毒、安全、高效。它适用于化工、医药、食品等工业。

应用范围

聚合材料

一种正在研究的新型合成材料，以二氧化碳为单体原料在双金属配位PBM型催化剂作用下，

被活化到较高的程度时，与环氧化物发生共聚反应，生成脂肪族聚碳酸酯（PPC），经过后处理，

就得到二氧化碳树脂材料。

气体肥料

一定范围内，二氧化碳的浓度越高，植物的光合作用也越强，因此二氧化碳是最好的气肥。

干冰

固态二氧化碳压缩后又叫干冰，零下75℃干冰升华，可以吸收周围的热量，使周围水汽凝结，

就生成了一种云雾缭绕的景象，同时周围温度迅速降低，因此干冰常用于低温保存物品。

干冰的使用范围广泛，在食品、卫生、工业、餐饮中、人工降雨有大量应用。

二氧化碳灭火器

干冰用来作消防灭火，如部分低温灭火器。

冷媒

减少二氧化碳这一种温室气体的排放，能有助于减轻地球的温室效应，二氧化碳被作为制冷

剂使用，已经有百多年的历史了。

一、各种稀有气体的发现

1、氦气

1868年8月18日，法国天文学家让桑赴印度观察日全食，利用分光镜观察日珥，从黑色月

盘背面突出的红色火焰，看见有彩色的彩条，是太阳喷射出来的炽热的光谱。他发现一条黄色谱

线，接近钠光谱总的D1和D2线。日蚀后，他同样在太阳光谱中观察到这条黄线，称为D3线。

1868年10月20日，英国天文学家洛克耶也发现了这样的一条黄线。

经过进一步研究，认识到是一条不属于任何已知元素的新线，是因一种新的元素产生的，把

这个新元素命名为helium，来自希腊文helios（太阳），元素符号定为He。这是第一个在地球以

外，在宇宙中发现的元素。为了纪念这件事，当时铸造一块金质纪念牌，一面雕刻着驾着四匹马

战车的传说中的太阳神阿波罗（Apollo）像，另一面雕刻着詹森和洛克耶的头像，下面写着：1868

年8月18日太阳突出物分析。在詹逊从太阳光谱中发现氦时，英人r和and

认为这种物质在地球上还没有发现，因此定名为“氦”（法文为hélium，英文为helium），源自希

腊语ήλιος，意为“太阳”。

2、氖气

英国化学家威廉·拉姆塞在发现氩和氦后发现它们的性质与已发现的其他元素都不相似，所

以他提议在化学元素周期表中列入一族新的化学元素。他还根据门捷列夫提出的关于元素周期分

类的假说，推测出该族还应该有一个原子量为20的元素。

在1896～1897年间，拉姆塞在特拉威斯的协助下，试图用找到氦的同样方法，加热稀有金

属矿物来获得他预言的元素。他们试验了大量矿石，但都没有找到。最后他们想到了，从空气中

分离出这种气体。但要将空气中的氩除去是很困难的，化学方法基本无法使用。只有把空气先变

成液体状态，然后利用组成它成分的沸点不同，让它们先后变成气体，一个一个地分离出来。1898

年5月24日拉姆塞获得英国人汉普森送来的少量液态空气。拉姆塞和特拉威斯从液态空气中首

先分离出了氪。接着他们又对分离出来的氩气进行了反复液化、挥发，收集其中易挥发的组分。

1898年6月12日他们终于找到了氖，元素符号Ne，来自希腊文Neos（新的）。

3、氩气

1777年,法国化学家拉瓦锡在前人工作的基础上,通过实验提出了空气是由氮气和氧气组成的

结论,揭开了空气神秘的面纱.

但百余年后,英国物理学家雷利在研究中发现,从空气中分离出的氮气,总比从含氮化合物中制

得的氮气每升要少0.0067g,尽管这一差值非常微小,但他没有放过.他怀疑从空气中获得的氮气里

一定还含有尚未被发现的新气体.后与英国化学家拉姆塞合作,经过十几年的努力,终于在1894年

发现了空气中的氩气。