第4章-气体使用技术.ppt

第4章 气体使用技术 第4章 气体使用技术 * * 4.1 冶金实验常用气体 4.2 气体的净化 4.3 气体的干燥 4.4 混合气体的配置 4.5 气体流量的测定 4.1 冶金实验常用气体 实验室常用的气体有下列十种：O2、N2、H2、Ar、CO、CO2、H2S、SO2、NH3和Cl2。 其中大多数气体装在高压贮气瓶中由工厂生产出售，各种气体所用的钢瓶外都涂上不同的颜色，以便识别。 气体种类 O2 N2 H2 CO2 Ar Cl2 NH3 气瓶颜色 天蓝 黑 深绿 黑 灰 草绿 黄 注意：CO高压分解，不用高压瓶装。 高压瓶装气体使用注意事项： 1）瓶装气体不能使用到常压，否则要进行清洗才能重新充气； 2）气瓶要定期打压检验：防漏气； 3）气体不得超装，不得暴晒，更不能接近火源； 4）使用时必须装上减压阀； 5）实验室中，气瓶应用支架固定。 在没有瓶装气体时，就需要自行制备。以下介绍一种铁矿石还原实验用CO气体的制造方法。 将瓶装CO2通入管式电阻炉，炉内装有木炭，并加热到1150-1200℃，产生如下反应： 　　　 CO2 ＋C＝２CO　 　　然后将CO进行净化，脱除残留的CO2 和水，制的纯净的CO气体。 4.2 气体的净化 大部分由工厂购入的气体含有杂质，在使用时需要进行净化处理。气体净化的方法有以下几类： 　　(1)吸收净化：化学吸收 　　(2)吸附净化：物理吸附、吸附剂再生处理 　　(3)冷凝净化：冰+盐类获得低温 　　(4)过滤净化法：氢气的净化（600℃ 金属钯） 　　(5)催化净化：对催化剂要求、“催化剂中毒”　　 　　 实验室中往往用几种方法结合起来净化气体。 4.3 气体的干燥（去水） 实验室常用干燥剂脱水，脱水能力从强到弱为： P2O5 →过氯酸镁→熔融KOH →活性Al2O3 →浓硫酸→ 硅胶→NaOH →CaCl2 →CaO 生成磷酸 作为后级干燥剂 潮解 生成Ca(OH)2 生成水化物 吸附 吸附 CaCl2 和CaO干燥能力较弱，但价廉易得，成为较普遍的干燥剂； 硅胶是试验中广泛使用的干燥剂，价格便宜，烘干可再利用（CoCl2·mH2O指示颜色变化，反应吸水量的多少）； 分子筛：对水的吸附能力很强，可再生使用。 m 0 1 1.5 2 4 6 颜色 浅兰 紫兰 暗红 淡红紫 红 粉红 常用气体的净化干燥方法 １）N2、Ar的净化 　　高压瓶装氮气和氩气可能含有O2、CO2、H2O等杂质。 　　①先用装在管式电阻炉内的铜屑在600℃脱氧，反应如下： 　　　　 　　　 4Cu+O2=2Cu2O 　　②再通过装在玻璃瓶内的KOH或碱石棉除CO2， 　　　　　　　　　　　　CO2+2KOH=K2CO3+H2O ③最后再干燥脱水,脱水时可按照CaCl2→硅胶→P2O5的次序进行脱水。 　　如需脱除氩气中的杂质氮，可用600℃镁屑脱氮，反应式为： 　　　 N2+3Mg=Mg3N2 2）CO的净化 　　　用钢瓶装的高压CO2通过加热到1150-1200℃的木炭而制得的CO中，其主要杂质是CO2和N2。 　　　其中CO2杂质可以用50%KOH溶液或碱石棉除去，然后再按照CaCl2→硅胶→P2O5的次序进行脱水。 　　　因铁矿石还原实验常用CO＋ N2的混合气体，所以N2杂质不必去除。 3）H2的净化 　　　钢瓶装氢气的主要杂质是O2、N2和水。 一般将H2通过加热到400℃的铂（或钯）石棉或经过活化后的105催化剂（一种含钯为0.03%的分子筛，呈颗粒状，它能使氢和氧在室温下迅速化合为水），在催化作用下产生如下反应脱除O2： 　　　　　　　　　　　　　2H2+O2=2H2O 　　　然后再经过硅胶，P2O5干燥脱水，即可满足大多数实验的要求。 4.4 混合气体的配置 静态混合法—将气体按所需比例分别冲入橡皮制成的贮气袋中，混合均匀后，使用时由贮气袋放出即可； 动态混合法—将待混合的气体预先通过流量计准确测出各自的流量，然后再混合在一起（流量比就是混合后的分压比，精确，应用广泛）； 平衡法—以H2-H2O混合气体配置为例（饱和法、燃烧法）。 　　　 实验室内常用的气体流量计有转子流量计和毛细管流量计两种 。 1）转子流量计 转子流量计由一根垂直的上粗下细的带有刻度的玻璃管和放入管中的一个转子所构成。有气体通过时，转子可在管内上下运动。 使用时，气体从管的下口进入管中，使转子向上移动。根据转子位置高低即可由刻度上读出相应的流量 。