工业制氧:
实验室中常用过氧化氢或高锰酸钾分解制取氧气的方法,具有反应快、操作简便、便于收集等特点,但成本高,无法大量生产,只能用于实验室中。工业生产则需考虑原料是否易得、价格是否便宜、成本是否低廉、能否大量生产以及对环境的影响等。 空气中约含21%的氧气,这是制取氧气的廉价、易得的原料。工业制氧
工业制氧的方法:
1、空气冷冻分离法
空气中的主要成分是氧气和氮气。利用氧气和氮气的沸点不同,从空气中制备氧气称空气分离法。首先把空气预冷、净化(去除空气中的少量水分、二氧化碳、乙炔、碳氢化合物等气体和灰尘等杂质)、然后进行压缩、冷却,使之成为液态空气。然后,利用氧和氮的沸点的不同,在精馏塔中把液态空气多次蒸发和冷凝,将氧气和氮气分离开来,得到纯氧(可以达到99.6%的纯度)和纯氮(可以达到99.9%的纯度)。如果增加一些附加装置,还可以提取出氩、氖、氦、氪、氙等在空气中含量极少的稀有惰性气体。由空气分离装置产出的氧气,经过压缩机的压缩,最后将压缩氧气装入高压钢瓶贮存,或通过管道直接输送到工厂、车间使用。使用这种方法生产氧气,虽然需要大型的成套设备和严格的安全操作技术,但是产量高,每小时可以产出数干、万立方米的氧气,而且所耗用的原料仅仅是不用买、不用运、不用仓库储存的空气,所以从1903年研制出第一台深冷空分制氧机以来,这种制氧方法一直得到最广泛的应用。
2、分子筛制氧法(吸附法)
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。首先,用压缩机迫使干燥的空气通过分子筛进入抽成真空的吸附器中,空气中的氮分子即被分子筛所吸附,氧气进入吸附器内,当吸附器内氧气达到一定量(压力达到一定程度)时,即可打开出氧阀门放出氧气。经过一段时间,分子筛吸附的氮逐渐增多,吸附能力减弱,产出的氧气纯度下降,需要用真空泵抽出吸附在分子筛上面的氮,然后重复上述过程。这种制取氧的方法亦称吸附法.利用吸附法制氧的小型制氧机已经开发出来,便于家庭使用。
催化剂及催化作用的概念:
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概念 |
催化剂 |
在化学反应中能改变其他物质的化学反应速率,而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有改变的物质。 |
催化作用 |
催化剂在化学反应中所起的作用 |
催化剂的特点:
催化剂概念的要点可概括为“一变”“二不变”。
(1)“一变”是指催化剂能改变其他物质的化学反应速率,这里“改变”包括加快和减慢,也就是说催化剂可以加快反应速率,也可以减慢反应速率。
(2)“二不变”指催化剂本身的化学性质不变。
易错点:①催化剂一般有选择性,即仅能对某一反应或某一类型的反应起催化作用。如二氧化锰是过氧化氢分解的催化剂,但对其他的反应不一定是。
②对某些反应来说,催化剂也可能不止一种,如能催化过氧化氢分解的催化剂除二氧化锰外,还有硫酸铜溶液、红砖粉(主要成分为氧化铁)等。
③催化剂可以重复使用。
催化剂在化工生产中的作用: 催化剂在化工生产中有重要作用,人多数化工生产都有催化剂参与。例如,在石油炼制过程中,用高效催化剂生产汽油、煤油等;在汽车尾气处理,归用催化剂促进有害气体的转化;酿造工业和制药工业都要用酶作催化剂,某些酶制剂还是宝贵的药物。
定义:
氧化反应:物质与氧发生的化学反应,如S+O
2SO
2;H
2+CuO
H
2O+Cu.
氧化反应与缓慢氧化:
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氧化反应 |
缓慢氧化 |
概念 |
物质与氧(包括氧气)发生的化学反应 |
物质与氧气发生的缓慢的,不易察觉的氧化反应 |
举例 |
所有与氧气发生的反应 |
铁生锈,食物腐烂 |
联系 |
氧化反应包括剧烈氧化和缓慢氧化两种 |
相同点 |
①都是氧化反应②都放出热量 |
概念:指的是由两种或两种以上的物质生成一种新物质的反应。其中部分反应为氧化还原反应,部分为非氧化还原反应。 此外,化合反应一般释放出能量。
注意:不是所有的化合反应都是放热反应。
特征:多变一
表达式:a+b=ab
初中常见化合反应:1.金属+氧气→金属氧化物 很多金属都能跟氧气直接化合。例如常见的金属铝接触空气,它的表面便能立即生成一层致密的氧化膜,可阻止内层铝继续被氧化。4Al+3O
2=2Al
2O
3 2
.非金属+氧气→非金属氧化物 经点燃,许多非金属都能在氧气里燃烧,如:C+O
2CO
2 3.
金属+非金属→无氧酸盐 许多金属能与非金属氯、硫等直接化合成无氧酸盐。如 2Na+Cl2
2NaCl
4.
氢气+非金属→气态氢化物 因氢气性质比较稳定,反应一般需在点燃或加热条件下进行。如 2H
2+O
22H
2O
5.
碱性氧化物+水→碱. 多数碱性氧化物不能跟水直接化合。判断某种碱性氧化物能否跟水直接化合,一般的方法是看对应碱的溶解性,对应的碱是可溶的或微溶的,则该碱性氧化物能与水直接化合。如: Na
2O+H
2O=2NaOH. 对应的碱是难溶的,则该碱性氧化物不能跟水直接化合。如CuO、Fe
2O
3都不能跟水直接化合。
6.
酸性氧化物+水→含氧酸. 除SiO
2外,大多数酸性氧化物能与水直接化合成含氧酸。如: CO
2+H
2O=H
2CO
3 7.
碱性氧化物+酸性氧化物→含氧酸盐 Na
2O+CO
2=Na
2CO
3。大多数碱性氧化物和酸性氧化物可以进行这一反应。其碱性氧化物对应的碱碱性越强,酸性氧化物对应的酸酸性越强,反应越易进行。
8.
氨+氯化氢→氯化铵 氨气易与氯化氢化合成氯化铵。如: NH
3+HCl=NH
4Cl
9.
硫和氧气在点燃的情况下形成二氧化硫 S+O
2SO
2
10.
特殊化合反应 公式 A+B+…+N→X(有些化合反应属于燃烧反应)
例如:铁+氧气
四氧化三铁 3Fe+2O
2Fe
3O
4