乙炔气瓶(乙炔气)
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乙炔气是一次能源。
乙炔,分子式C2H2,俗称风煤和电石气,是炔烃化合物系列中体积最小的一员,主要作工业用途,特别是烧焊金属方面。乙炔在室温下是一种无色、极易燃的气体。纯乙炔是无臭的,但工业用乙炔由于含有硫化氢、磷化氢等杂质,而有一股大蒜的气味。纯乙炔为无色芳香气味的易燃气体。 而电石制的乙炔因混有硫化氢H2S、磷化氢PH3、砷化氢而有毒,并且带有特殊的臭味。熔点(118.656kPa)-80.8℃,沸点-84℃,相对密度0.6208(-82/4℃),折射率1.00051,折光率1.0005(0℃),闪点(开杯)-17.78℃,自燃点305℃。在空气中爆炸极限2.3%-72.3%(vol)。在液态和固态下或在气态和一定压力下有猛烈爆炸的危险,受热、震动、电火花等因素都可以引发爆炸,因此不能在加压液化后贮存或运输。微溶于水,溶于乙醇、苯、丙酮。在15℃和1.5MPa时,乙炔在丙酮中的溶解度为237g/L,溶液是稳定的。 因此,工业上是在装满石棉等多孔物质的钢瓶中,使多孔物质吸收丙酮后将乙炔压入,以便贮存和运输。为了与其它气体区别,乙炔钢瓶的颜色一般为乳白色,橡胶气管一般为黑色,乙炔管道的螺纹一般为左旋螺纹(螺母上有径向的间断沟)。
分子构型:直线型
杂化类型:sp杂化中心原子孤电子对数:0通常计量单位:m³;mm³;cm³;
密度:标准气压下1.17Kg/m³;在25摄氏度状况下,密度1.12Kg/m³。
乙炔(acetylene)最简单的炔烃,又称电石气。结构式H-C≡C-H,结构简式CH≡CH,最简式(又称实验式)CH,分子式 C2H2,乙炔中心C原子采用sp杂化。电子式 H:C┇┇C:H乙炔分子量 26,气体比重 0.91(Kg/m3),火焰温度3150 ℃,热值12800 (千卡/m3) 在氧气中燃烧速度 7.5 ,纯乙炔在空气中燃烧2100度左右,在氧气中燃烧可达3600度。化学性质很活泼,能起加成、氧化、聚合及金属取代等反应。
a.可燃性:
2C₂H₂+5O₂→4CO₂+2H₂O(条件:点燃)
现象:火焰明亮、带浓烟,燃烧时火焰温度很高(>3000℃),用于气焊和气割。其火焰称为氧炔焰。b.能使紫色酸性高锰酸钾溶液褪色。可以跟溴、氢气、卤化氢等多种物质发生加成反应,分别生成四溴乙烷、乙烷和卤乙烷。
三个乙炔分子结合成一个苯分子:
由于乙炔与乙烯都是不饱和烃,所以化学性质基本相似。在适宜条件下,三分子乙炔能聚合成一分子苯。但苯的产量不高,副产物又多。如果利用钯等过渡金属的化合物作催化剂,乙炔和其他炔烃可以顺利地生成苯及其衍生物。
在一定条件下,乙炔也能与烯烃一样,聚合成高聚物——聚乙炔。
在氰化亚镍,80~120℃,1.5MPa条件下,四个乙炔分子聚合成环辛四烯。
将乙炔通入溶有金属钠的液氨里有氢气放出。乙炔与银氨溶液反应,产生白色乙炔银沉淀。
乙炔具有弱酸性,因为乙炔分子里碳氢键是以SP-S重叠而成的。碳氢里碳原子对电子的吸引力比较大些,使得碳氢之间的电子云密度近碳的一边大得多,而使碳氢键产生极性,给出H+而表现出一定的酸性。(pKa=25)
将其通入硝酸银或氯化亚铜氨水溶液,立即生成白色乙炔银(AgC≡CAg)和棕红色乙炔亚铜(CuC≡CCu)沉淀,可用于乙炔的定性鉴定。这两种金属炔化物干燥时,受热或受到撞击容易发生爆炸,如反应完应用盐酸或硝酸处理,使之分解,以免发生危险。
注意:乙炔在使用贮运中要避免与铜接触。
炔烃中碳碳叁键的碳原子是sp杂化,使得Csp-H的σ键的电子云更靠近碳原子,增强了碳氢单键极性使氢原子容易解离,显示“酸性”。连接在碳碳叁键上的碳原子上的氢原子相当活泼,易被金属取代,生成炔烃金属衍生物叫做炔化物。
乙炔与铜、银、水银等金属或其盐类长期接触时,会生成乙炔铜(Cu2C2)和乙炔银(Ag2C2)等爆炸性混合物,当受到摩擦、冲击时会发生爆炸。因此,凡供乙炔使用的器材都不能用银和含铜量70%以上的铜合金制造。
实验室中常用电石跟水反应制取乙炔。与水的反应是相当激烈的,可用分液漏斗控制加水量以调节出气速度。也可以用饱和食盐水。
原理:电石发生水解反应,生成乙炔。装置:烧瓶和分液漏斗(和制氢气的装置相同,但不能使用启普发生器)。烧瓶口要放棉花,以防止泡沫溢出。
试剂:电石(CaC₂)和水。
反应方程式:CaC₂+2H-OH→Ca(OH)₂+CH≡CH↑
收集方法:排水集气法。
尾气处理:点燃
制备装置与氢气等气体类同。
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