空气中的各种气体.docx

空气中的各种气体目录 Menu氮气（N2）氧气（O2）二氧化碳（CO2）稀有气体（氦气、氖气、氩气、氙气等）（He、Ne、Ar、Xe）本幻灯片主要介绍：1、每种气体的发现史2、制法（工业制法、实验室制法）3、性质（物理性质、化学性质）4、具体的用途氮气一、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 + 2 H2O + N2↑⑶将氨通过红热的氧化铜：2 NH3+ 3 CuO === 3 Cu + 3 H2O + N2↑⑷氨与溴水反应：8 NH3 + 3 Br2 (aq) === 6 NH4Br + 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，101.325 kPa(atm)和70F(21.1℃)时气体相对密度，101.325 kPa(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N228.0137727-37-9231-783-9Nitrogen63.15K，-210℃77.35K，-195.8℃126.1K，-147.05℃3.4MPa，33.94bar，33.5atm，492.26psia90.1cm3/mol0.3109g/cm30.2920.729g/cm30.00753 1/℃12.2×10-3 N/m，12.2dyn/cm1.160kg/m3，0.0724 lb/ft30.967202.76kJ/kg，87.19 BTU/1