《二氧化碳的制法》課件1目錄CONTENTS二氧化碳概述實(shí)驗(yàn)室制法工業(yè)制法制法比較與選擇二氧化碳的純化與儲存二氧化碳的應(yīng)用領(lǐng)域及前景201二氧化碳概述CHAPTER3無色、無味、不可燃的氣體，密度比空氣大，可溶于水。物理性質(zhì)該物質(zhì)化學(xué)特性穩(wěn)固，活動(dòng)性低，然而在高溫或特定環(huán)境之下，仍能與某些物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)性質(zhì)二氧化碳的性質(zhì)4用于制造尿素、純堿、合成纖維、制冷劑等。工業(yè)應(yīng)用農(nóng)業(yè)應(yīng)用日常生活應(yīng)用用作氣體肥料，促進(jìn)植物生長。用于滅火、制冷、制造碳酸飲料等。030201二氧化碳的應(yīng)用5工業(yè)制法煅燒石灰石或白云石等碳酸鹽礦物為主要制取方法，同時(shí)燃燒含碳物質(zhì)亦可行。實(shí)驗(yàn)室制法鹽酸通常與大理石（或石灰石）發(fā)生反應(yīng)來提取，其化學(xué)反應(yīng)式為：CaCO?與2HCl反應(yīng)生成CaCl?、H?O和CO?↑。二氧化碳的制法簡介602實(shí)驗(yàn)室制法CHAPTER7煅燒石灰石采用高溫加熱石灰石（主要成分為碳酸鈣）的方法制備二氧化碳?；瘜W(xué)反應(yīng)式為：CaCO?=CaO+CO?↑。碳酸鹽與酸反應(yīng)通過碳酸鈉、碳酸鉀等碳酸鹽與稀鹽酸、稀硫酸等酸反應(yīng)，可以制備二氧化碳。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑。實(shí)驗(yàn)室制法的原理8在選取反應(yīng)裝置時(shí)，需依據(jù)反應(yīng)物形態(tài)及反應(yīng)條件決定。對于固體和液體在常溫下進(jìn)行的反應(yīng)，啟普發(fā)生器或簡易裝置是合適的選擇；而固體需加熱的反應(yīng)，則需借助酒精燈和試管等加熱設(shè)備。發(fā)生裝置依據(jù)二氧化碳的特性來挑選適當(dāng)?shù)氖占绞?。鑒于二氧化碳的密度高于空氣并且可溶于水，通常選用向上排空氣法進(jìn)行收集。在收集過程中，務(wù)必保證導(dǎo)管深入集氣瓶的底部，這樣可以確?？諝獗煌耆懦觥Ｊ占b置實(shí)驗(yàn)室制法的裝置9檢查裝置氣密性在裝藥品前需檢查裝置的氣密性，確保裝置不漏氣。裝藥品根據(jù)所選反應(yīng)原理，將相應(yīng)的藥品裝入發(fā)生裝置中。連接儀器將發(fā)生裝置與收集裝置連接好，確保導(dǎo)管暢通。開始制取打開分液漏斗活塞或點(diǎn)燃酒精燈等，開始制取二氧化碳。收集氣體采用上升式排空氣技術(shù)，將導(dǎo)管緩慢深入至集氣瓶底部，持續(xù)收集至完全滿瓶。檢驗(yàn)氣體將燃燒的木條置于集氣瓶口，若火焰熄滅，即表明二氧化碳已收集完備。實(shí)驗(yàn)室制法的步驟10實(shí)驗(yàn)室制法的注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前需檢查裝置氣密性，確保實(shí)驗(yàn)安全。操作要規(guī)范準(zhǔn)確，避免損壞儀器或造成危險(xiǎn)。在進(jìn)行氣體收集操作時(shí)，務(wù)必防止產(chǎn)生反抽現(xiàn)象，以防試劑受到污染或設(shè)備受損。藥品要純凈干燥，避免雜質(zhì)影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。1103工業(yè)制法CHAPTER12在高溫環(huán)境下，石灰石分解形成氧化鈣和二氧化碳，此過程為工業(yè)制備二氧化碳的核心手段。碳酸鈣與濃鹽酸作用，可產(chǎn)生氯化鈣、水以及二氧化碳?xì)怏w。工業(yè)制法的原理碳酸鹽與酸反應(yīng)高溫煅燒石灰石13主要成分為碳酸鈣，是制取二氧化碳的主要原料。石灰石如煤、焦炭等，用于提供高溫煅燒石灰石所需的熱量。燃料如鹽酸、硫酸等，用于與碳酸鹽反應(yīng)制取二氧化碳。酸工業(yè)制法的原料14

工業(yè)制法的設(shè)備石灰窯用于高溫煅燒石灰石，生成氧化鈣和二氧化碳。反應(yīng)器用于碳酸鹽與酸反應(yīng)制取二氧化碳。凈化裝置為凈化產(chǎn)出二氧化碳的雜質(zhì)，包括硫化氫和一氧化碳等。15收集儲存收集無雜質(zhì)的二氧化碳，并存儲在鋼制氣瓶或液態(tài)儲存裝置內(nèi)。凈化處理對產(chǎn)生的二氧化碳實(shí)施凈化處理，消除其中的雜質(zhì)，從而獲得高純度的二氧化碳。碳酸鹽與酸反應(yīng)將碳酸鹽與酸放入反應(yīng)器中，反應(yīng)生成二氧化碳。原料準(zhǔn)備將石灰石破碎成小塊，準(zhǔn)備好所需的燃料和酸。高溫煅燒將石灰石放入石灰窯中，在高溫下煅燒生成氧化鈣和二氧化碳。工業(yè)制法的流程1604制法比較與選擇CHAPTER17實(shí)驗(yàn)室制法與工業(yè)制法的比較實(shí)驗(yàn)室制法一般通過化學(xué)反應(yīng)來獲取，例如碳酸鈣與稀鹽酸的相互作用。該反應(yīng)條件平緩，所需的設(shè)備也相對簡單，非常適合小規(guī)模的生產(chǎn)。工業(yè)制法燃燒法為主要制取手段，使用天然氣、石油等燃料進(jìn)行燃燒。反應(yīng)要求嚴(yán)格，需在高溫高壓下進(jìn)行，設(shè)備構(gòu)造復(fù)雜，適宜于大批量生產(chǎn)。18在實(shí)驗(yàn)室制備過程中，挑選原料時(shí)需重視其反應(yīng)活性、純凈度與經(jīng)濟(jì)性；而在工業(yè)化生產(chǎn)中，原料的選取還需兼顧其獲取途徑、儲量大小以及運(yùn)輸條件。原料選擇在實(shí)驗(yàn)室制備過程中，設(shè)備挑選需綜合反應(yīng)條件、操作簡便性與安全性；而在工業(yè)生產(chǎn)中，設(shè)備挑選還需兼顧生產(chǎn)效率、能耗及環(huán)保因素。設(shè)備選擇不同原料和設(shè)備的選擇依據(jù)19成本比較01實(shí)驗(yàn)室制備的方法成本涵蓋了原材料、設(shè)施以及勞動(dòng)力的費(fèi)用；而工業(yè)化生產(chǎn)方式則額外包括燃料消耗、物流和環(huán)保等方面的開銷。有必要對不同生產(chǎn)方法的經(jīng)濟(jì)成本進(jìn)行對比分析，以抉擇出更具經(jīng)濟(jì)效益的方案。產(chǎn)量與規(guī)模02實(shí)驗(yàn)室制備方法適用于小批量生產(chǎn)，相比之下，工業(yè)生產(chǎn)方式更適合大規(guī)模制造。在決定采用何種制備方法時(shí)，必須考慮所需產(chǎn)量和規(guī)模，以及不同方法的產(chǎn)能。市場需求與價(jià)格03在選擇制法時(shí)，還需要考慮市場需求和價(jià)格等因素。如果市場需求大且價(jià)格較高，可以選擇經(jīng)濟(jì)性較好的工業(yè)制法；如果市場需求小且價(jià)格較低，可以選擇較為靈活的實(shí)驗(yàn)室制法。制法選擇的經(jīng)濟(jì)性考慮2005二氧化碳的純化與儲存CHAPTER21采用吸收劑對二氧化碳進(jìn)行選擇性吸收，從而實(shí)現(xiàn)其在混合氣體中的分離。常見吸收劑包括氨水與堿石灰等。吸收法利用固體吸附劑對二氧化碳的吸附作用，將其從混合氣體中分離出來。常用的吸附劑有活性炭、硅膠等。吸附法通過高分子膜區(qū)分二氧化碳與其他氣體的不同滲透性，從而完成二氧化碳的分離與凈化。膜分離法二氧化碳的純化方法22吸附儲存采用固體吸附劑對二氧化碳進(jìn)行吸附處理，使其存放在吸附材料內(nèi)部。該儲存方法密度不高，然而設(shè)備相對簡單，成本較低。壓縮儲存將CO2轉(zhuǎn)化為液體或固體，并存儲于密封的高壓罐體或瓶裝。這種存儲方式雖具高密度，卻需配備高壓設(shè)施，因而增加了儲存與運(yùn)送的昂貴費(fèi)用。溶解儲存將二氧化碳溶解在水中或有機(jī)溶劑中，儲存在密封容器中。這種方式儲存密度適中，但需要解決泄漏和腐蝕問題。二氧化碳的儲存方式23運(yùn)輸方式二氧化碳可經(jīng)由公路、鐵路、水道及航空等不同途徑進(jìn)行運(yùn)送。在運(yùn)送環(huán)節(jié)，必須保障運(yùn)輸容器的密閉性與安全性，避免泄漏或爆炸等意外事件的發(fā)生。安全措施在儲存、運(yùn)輸與運(yùn)用二氧化碳時(shí)，必須執(zhí)行一系列的安全規(guī)程，包括定期的檢測容器與設(shè)備是否完好、設(shè)立安全警告標(biāo)志、配備緊急處理裝置等，以保證員工及環(huán)境的安全。此外，還需對相關(guān)人員實(shí)施安全培訓(xùn)和教學(xué)，增強(qiáng)他們的安全覺悟和操作能力。二氧化碳的運(yùn)輸和安全問題2406二氧化碳的應(yīng)用領(lǐng)域及前景CHAPTER2503合成有機(jī)化合物二氧化碳可作為羧化劑、烷基化劑等參與有機(jī)合成反應(yīng)，制備多種有機(jī)化合物。01合成尿素尿素的生產(chǎn)過程中，二氧化碳作為關(guān)鍵原料，與氨氣結(jié)合生成氨基甲酸銨，隨后通過脫水反應(yīng)轉(zhuǎn)化為尿素。02生產(chǎn)碳酸鹽二氧化碳能與堿性物質(zhì)反應(yīng)，從而生成碳酸鹽，這些碳酸鹽是制作玻璃、陶瓷和洗滌劑等產(chǎn)品的重要原料。二氧化碳在化工領(lǐng)域的應(yīng)用26碳酸飲料二氧化碳是碳酸飲料中的重要成分，賦予飲料特有的口感和風(fēng)味。食品保鮮二氧化碳可用于食品包裝中，作為保護(hù)氣體延長食品保質(zhì)期。食品加工助劑二氧化碳可作為膨松劑、酸度調(diào)節(jié)劑等用于食品加工過程。二氧化碳在食品領(lǐng)域的應(yīng)用27通過捕集和儲存大氣中的二氧化碳，減少溫室氣體排放，緩解全球氣候變化。溫室氣體減排采用二氧化碳吸附工業(yè)排放廢氣中的污染物，確保處理后的廢氣符合排放規(guī)定。工業(yè)廢氣處理二氧化碳能夠用作生產(chǎn)生物降解塑料等綠色環(huán)保材料的原料，有助于減少環(huán)境污染。環(huán)保材料制備二氧化碳在環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)用28隨著新能源技術(shù)的發(fā)