《氣體的制取》課件

氣體的制取課程目標(biāo)1了解氣體的基本概念掌握氣體的分類(lèi)、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等基本知識(shí)。2掌握常見(jiàn)氣體的制取方法學(xué)習(xí)常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制法和工業(yè)生產(chǎn)方法。3學(xué)習(xí)氣體的收集和儲(chǔ)存掌握常見(jiàn)氣體的收集、儲(chǔ)存、凈化等操作方法。4了解氣體在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用認(rèn)識(shí)氣體在不同領(lǐng)域的重要應(yīng)用，提高安全意識(shí)。氣體的概念氣體是物質(zhì)存在的一種狀態(tài)，它沒(méi)有固定的形狀和體積，可以自由地?cái)U(kuò)散和壓縮。氣體是由大量分子組成的，分子之間距離較大，相互作用力較弱，運(yùn)動(dòng)速度較快。氣體的分類(lèi)按化學(xué)性質(zhì)分類(lèi)可分為單質(zhì)氣體和化合物氣體。按物理性質(zhì)分類(lèi)可分為永久氣體和非永久氣體。按用途分類(lèi)可分為工業(yè)氣體、醫(yī)療氣體、食品氣體等。氣體的性質(zhì)可壓縮性氣體分子間距離大，受外力作用可壓縮。擴(kuò)散性氣體分子處于無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，不斷擴(kuò)散混合。壓強(qiáng)氣體對(duì)器壁的壓強(qiáng)與分子運(yùn)動(dòng)速率和濃度有關(guān)。氣體的分子結(jié)構(gòu)氣體由大量分子組成，分子之間距離很大，分子運(yùn)動(dòng)速度快且無(wú)規(guī)則，相互作用力很小，因此氣體具有可壓縮性、流動(dòng)性和擴(kuò)散性等性質(zhì)。氣體的狀態(tài)方程1理想氣體理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT2真實(shí)氣體真實(shí)氣體狀態(tài)方程：(P+a/V^2)(V-b)=RT3應(yīng)用氣體性質(zhì)計(jì)算，氣體反應(yīng)條件氣體溶解氣體溶解度氣體溶解度是指在一定溫度和壓力下，一定體積溶劑中所能溶解的氣體體積或質(zhì)量。氣體的溶解度受多種因素影響，包括溫度、壓力、氣體的性質(zhì)和溶劑的性質(zhì)。影響因素溫度:溫度升高，氣體溶解度降低。壓力:壓力升高，氣體溶解度升高。氣體性質(zhì):氣體的性質(zhì)影響其溶解度。例如，二氧化碳在水中比氧氣更易溶解。溶劑性質(zhì):溶劑的性質(zhì)影響其對(duì)氣體的溶解能力。例如，水比油更容易溶解氣體。常見(jiàn)氣體的制取氫氣氫氣是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，可以由金屬與酸反應(yīng)或電解水制得。氮?dú)獾獨(dú)馐且环N無(wú)色無(wú)味的氣體，可以由液態(tài)空氣分餾得到。氧氣氧氣是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，可以由電解水或加熱高錳酸鉀制得。二氧化碳二氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，可以由碳酸鹽與酸反應(yīng)或燃燒有機(jī)物制得。氫氣的制取金屬與酸反應(yīng)鋅與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣活潑金屬與水反應(yīng)鈉與水反應(yīng)制取氫氣電解水電解水制取氫氣和氧氣氮?dú)獾闹迫?空氣分離法利用液態(tài)空氣中氮?dú)夂脱鯕獾姆悬c(diǎn)不同，將空氣冷卻至液態(tài)后，再進(jìn)行分餾得到氮?dú)狻?化學(xué)反應(yīng)法一些化學(xué)反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生氮?dú)?，如氨氣的分解反?yīng)。3工業(yè)生產(chǎn)法通過(guò)氨氣或其他含氮化合物的反應(yīng)，制取高純度的氮?dú)?。氧氣的制?電解水電解水制氧2加熱高錳酸鉀加熱高錳酸鉀制氧3加熱氯酸鉀加熱氯酸鉀制氧4分離空氣分離空氣制氧二氧化碳的制取1碳酸鹽與酸反應(yīng)例如，碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)，生成二氧化碳、氯化鈣和水。2碳酸氫鹽分解例如，碳酸氫鈉受熱分解，生成二氧化碳、水和碳酸鈉。3有機(jī)物的燃燒例如，甲烷在氧氣中燃燒，生成二氧化碳和水。利用氧化還原反應(yīng)制取氣體1定義氧化還原反應(yīng)是指物質(zhì)之間發(fā)生電子轉(zhuǎn)移的化學(xué)反應(yīng)。2原理氧化還原反應(yīng)中，氧化劑得到電子，還原劑失去電子，從而生成新的物質(zhì)。3應(yīng)用許多氣體的制取都利用了氧化還原反應(yīng)，例如氯氣、溴氣、碘氣的制取。利用熱分解反應(yīng)制取氣體定義熱分解反應(yīng)是指在加熱條件下，某些物質(zhì)分解成兩種或多種其他物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)。應(yīng)用熱分解反應(yīng)廣泛用于氣體的制取，例如，利用加熱碳酸氫鈉分解制取二氧化碳?xì)怏w。特點(diǎn)熱分解反應(yīng)通常需要高溫，并伴隨能量的釋放。利用電解反應(yīng)制取氣體電解水制取氫氣和氧氣將直流電通過(guò)水溶液，在陰極產(chǎn)生氫氣，在陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣。這個(gè)反應(yīng)需要加入電解質(zhì)以提高水的導(dǎo)電性。電解熔融鹽制取金屬將直流電通過(guò)熔融鹽，在陰極析出金屬，在陽(yáng)極析出非金屬。這個(gè)反應(yīng)需要高溫度才能使鹽融化。生產(chǎn)氣體的工業(yè)方法工業(yè)生產(chǎn)氣體通常涉及大型設(shè)備和復(fù)雜的工藝流程，例如大型空氣分離裝置和合成氣制備工廠(chǎng)。生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)使用各種化學(xué)反應(yīng)，例如燃燒、催化反應(yīng)和電解反應(yīng)。氣體通常通過(guò)管道或罐車(chē)進(jìn)行運(yùn)輸和儲(chǔ)存，確保安全和高效的供應(yīng)。安全生產(chǎn)氣體的注意事項(xiàng)氣瓶安全定期檢查氣瓶，確保氣瓶閥門(mén)完好，無(wú)泄漏防火防爆配備合適的滅火器，熟練掌握使用個(gè)人防護(hù)佩戴防毒面具，避免吸入有害氣體氣體的收集和儲(chǔ)存氣體的收集根據(jù)氣體的性質(zhì)選擇合適的方法進(jìn)行收集，例如排水法、向上排空氣法或向下排空氣法。氣體的儲(chǔ)存氣體通常被儲(chǔ)存在氣瓶或其他合適的容器中，并根據(jù)氣體的性質(zhì)進(jìn)行相應(yīng)的安全處理。氣體的凈化和干燥凈化去除氣體中雜質(zhì)的過(guò)程稱(chēng)為凈化。常用的凈化方法包括：洗氣、干燥、吸附等。干燥去除氣體中水分的過(guò)程稱(chēng)為干燥。常用的干燥劑包括：濃硫酸、無(wú)水氯化鈣、堿石灰等。氣體的純化工業(yè)氣體提純工業(yè)生產(chǎn)中，氣體通常含有雜質(zhì)，需要進(jìn)行純化處理以滿(mǎn)足不同應(yīng)用需求。氣體分析氣體純化后，需要進(jìn)行分析以確定其純度和成分，確保其符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。氣體凈化器氣體凈化器可以去除氣體中的雜質(zhì)，例如灰塵、水分、二氧化碳等，提高氣體純度。氣體的成分分析氣相色譜法分離和分析混合氣體中各組分的含量?；瘜W(xué)分析法利用化學(xué)反應(yīng)定量測(cè)定氣體中特定組分的含量。光譜分析法通過(guò)分析氣體的光譜特征確定其成分和含量。氣體的檢測(cè)方法1化學(xué)方法利用氣體與特定試劑反應(yīng)產(chǎn)生顏色變化、沉淀或氣體等現(xiàn)象來(lái)判斷氣體的存在。2物理方法利用氣體的物理性質(zhì)，如密度、沸點(diǎn)、折射率等進(jìn)行檢測(cè)。3儀器方法采用專(zhuān)門(mén)的氣體檢測(cè)儀器，如氣相色譜儀、質(zhì)譜儀等，對(duì)氣體進(jìn)行定量分析。氣體的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)氣體在工業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色，例如合成氨、制取塑料、冶煉金屬等。醫(yī)療醫(yī)療領(lǐng)域廣泛使用各種氣體，例如氧氣用于呼吸治療，二氧化碳用于麻醉等。生活日常生活中也離不開(kāi)氣體，例如天然氣用于烹飪，氮?dú)庥糜谑称繁ｕr等。氣體在工農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用冶金行業(yè)氧氣用于鋼鐵冶煉，提高效率和質(zhì)量。化工行業(yè)氫氣、氮?dú)狻⒍趸嫉葰怏w廣泛應(yīng)用于合成、催化、反應(yīng)等過(guò)程。電力行業(yè)天然氣、煤氣等氣體作為燃料，發(fā)電效率高，環(huán)境污染少。氣體在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用1醫(yī)療氧氣氧氣是人體必需的，在治療呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等方面發(fā)揮重要作用。2麻醉氣體如一氧化二氮、氙氣等，可用于手術(shù)麻醉，減輕患者痛苦。3治療氣體如氦氣、氮?dú)獾?，可用于治療哮喘、肺氣腫等呼吸系統(tǒng)疾病。氣體在生活中的應(yīng)用烹飪天然氣和液化石油氣是常用的家庭燃料，用于烹飪和供暖。照明以前，煤氣燈是主要的照明方式，現(xiàn)在，氣體照明在特定場(chǎng)合仍有應(yīng)用。娛樂(lè)氦氣用于充氣氣球，為各種娛樂(lè)活動(dòng)增添歡樂(lè)。氣體在國(guó)防科技中的應(yīng)用推進(jìn)劑液氫和液氧等氣體是導(dǎo)彈、火箭等武器系統(tǒng)的推進(jìn)劑，為其提供強(qiáng)大的推動(dòng)力。激光武器激光武器利用高能激光束摧毀目標(biāo)，其威力巨大，具有極高的速度和精度，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著重要作用?；瘜W(xué)武器某些氣體，例如氯氣和芥子氣，可以作為化學(xué)武器，造成人員傷亡和環(huán)境污染。氣體在航天航空中的應(yīng)用推進(jìn)劑液態(tài)氫和氧是常見(jiàn)的火箭燃料，提供強(qiáng)大的推力。生命支持系統(tǒng)氧氣供應(yīng)和二氧化碳去除是太空艙內(nèi)生存的必要條件。衛(wèi)星控制壓縮氣體用于控制衛(wèi)星姿態(tài)和軌道調(diào)整。未來(lái)氣體技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)新能源氣體技術(shù)：氫能、生物質(zhì)能氣化技術(shù)等氣體分離與純化技術(shù)