常用气体的制取
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目录
壹
气体制取概述
贰
氧气的制取方法
叁
氢气的制取方法
肆
氮气的制取方法
伍
二氧化碳的制取方法
陆
气体制取的实验设备
气体制取概述
第一章
气体制取的定义
通过物理变化，如压缩、冷却等手段，从物质中分离出气体，例如液化空气制取氧气。
气体的物理制取方法
利用化学反应生成气体，如通过氢气和氧气的反应制取水蒸气，或通过发酵过程产生二氧化碳。
气体的化学制取方法
气体制取的重要性
气体如氧气、氢气是钢铁、化工等工业生产不可或缺的原料，对工业发展至关重要。
工业生产的基础
医用氧气、麻醉气体等在医疗领域中用于治疗和手术，保障了医疗安全和效率。
医疗领域的应用
二氧化碳捕集与封存技术有助于减少温室气体排放，而天然气作为一种清洁能源，对环境保护具有重要作用。
环境保护与能源
常用气体种类
工业气体如氧气、氮气和氩气广泛应用于冶金、化工等行业，是工业生产的基础原料。
工业气体
01
医用气体包括氧气、笑气等，它们在医疗手术、呼吸治疗等领域发挥着重要作用。
医用气体
02
燃料气体如天然气、液化石油气（LPG）是家庭和工业能源的重要组成部分，用于烹饪和供暖。
燃料气体
03
氧气的制取方法
第二章
电解水制氧
01
电解水的基本原理
电解水是通过电流将水分解为氢气和氧气，这一过程遵循法拉第电解定律。
02
电解设备的组成
电解水制氧通常需要电解槽、电极、直流电源等设备，电极材料对效率有重要影响。
03
电解过程中的注意事项
在电解过程中，需控制好电流密度和电解液的pH值，以提高氧气的产率和纯度。
04
工业应用实例
工业上，电解水制氧广泛应用于化工、冶金等行业，如氧气的生产用于钢铁冶炼过程。
分解过氧化氢
使用二氧化锰作为催化剂
在实验室中，常加入二氧化锰粉末来加速过氧化氢的分解，产生氧气和水。
电解法
电解过氧化氢溶液可以产生氧气，这是一种在特定条件下制取氧气的方法。
加热分解
在控制条件下，加热过氧化氢溶液可以分解产生氧气，但需注意安全操作。
空气分离制氧
通过降低空气温度至极低，利用不同气体沸点差异，实现氧气和氮气的分离。
低温蒸馏法
利用分子筛在不同压力下对气体的选择性吸附，周期性地从空气中提取氧气。
压力摆动吸附法
使用选择性透过膜，根据气体分子大小和渗透性差异，从空气中分离出氧气。
膜分离技术
氢气的制取方法
第三章
电解水制氢
电解水是通过电流将水分解为氢气和氧气，这一过程遵循法拉第电解定律。
电解原理
电解水制氢通常需要使用电解槽，其中包含阳极、阴极和电解质溶液。
电解设备
电解水制氢的能量效率取决于所用电解槽的类型和操作条件，如电流密度和温度。
能量效率
现代工业中，电解水制氢技术被应用于生产高纯度氢气，例如在半导体制造过程中。
应用实例
化学反应制氢
活泼金属如锌与稀酸反应，可以生成氢气，这是一种实验室常用的制氢方法。
金属与酸反应
通过电解水制氢是常见的化学反应方法，利用电流将水分解为氢气和氧气。
烃类物质如甲烷在高温下裂解，可产生氢气，此过程常用于工业制氢。
烃类裂解
水的电解
天然气制氢
通过将天然气与水蒸气在高温下反应，生成氢气和一氧化碳，再通过变换反应得到纯氢。
天然气蒸汽重整
结合了蒸汽重整和部分氧化法的特点，利用天然气自身的热量进行反应，减少外部能源消耗。
自热重整
天然气与有限量的氧气反应，在高温下直接生成氢气和二氧化碳，过程快速且效率高。
部分氧化法
01
02
03
氮气的制取方法
第四章
空气分离制氮
通过降低空气温度至极低，利用不同气体沸点差异进行分离，从而获得高纯度氮气。
低温蒸馏法
通过改变气体的压力，使吸附剂选择性吸附氧气，从而分离出氮气。
压力摆动吸附法
利用气体分子通过特定膜材料的速率差异，实现氧气和氮气的分离，制取氮气。
膜分离技术
化学反应制氮
哈柏法通过氮气和氢气在高温高压及催化剂作用下反应，生成氨气，再转化为氮气。
哈柏法合成氮气
01
氨氧化法是将氨气在催化剂存在下与氧气反应，生成氮气和水，是一种常见的工业制氮方法。
氨氧化法
02
氨分解制氮
氨分解制氮是通过高温将氨气分解成氮气和氢气，主要反应为NH3→N2+3H2。
氨分解原理
01
02
工业上，氨分解制氮广泛应用于钢铁制造中，用于保护炉内材料不受氧化。
工业应用实例
03
该方法需要特定的分解炉和催化剂，以确保氨气在高温下高效转化为氮气。
设备与工艺
二氧化碳的制取方法
第五章
碳酸分解制二氧化碳
通过加热碳酸钙（如石灰石）可以分解产生二氧化碳，此法广泛用于工业制气。
加热碳酸盐
将盐酸或硫酸等酸性物质与碳酸盐反应，可以释放出二氧化碳气体，常用于实验室制备。
酸与碳酸盐反应
化石燃料燃烧
01
燃烧煤炭时，煤炭中的碳与氧气反应生成二氧化碳，是工业制取