二氧化氮的沸点是21℃。二氧化氮的沸点算比较低，在21.1℃温度时为红棕色，是刺鼻气体；在21.1℃以下时为暗褐色液体，在-11℃以下温度时为无色固体。当温度高于150℃时开始分解，到650℃时完全分解为一氧化氮和氧气。
二氧化氮在气相状态下有叠合作用，生成四氧化二氮，它总是与四氧化二氮在一起呈平衡状态存在。二氧化氮加压时很容易聚合。通常情况下与其二聚体形式四氧化二氮（无色抗磁性气体）混合存在，构成一种平衡态混合物：二氧化氮转化成四氧化二氮放热。升高温度，平衡向二氧化氮生成的方向移动；降低温度，平衡向四氧化二氮生成的方向移动。
二氧化氮除自然来源外，主要来自于燃料的燃烧、城市汽车尾气。此外，工业生产过程也可产生一些二氧化氮。据估计，全世界人为污染每年排出的氮氧化物大约为5300万吨。另外闪电也可以产生NO2，在闪电时由于空气中电场极强，空气中的一些物质的分子被撕裂而导电，雷电电流通过时产生大量的热，使已经呈游离状态的空气成分N2、O2结合。
储存注意事项：储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过15℃。应与易（可）燃物、还原剂、食用化学品分开存放，切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。
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