氧气瓶的使用应遵守以下几点:
为保障氧气瓶的使用,先后颁布了《气瓶监察规程》《溶解乙炔气瓶监察规程》《气体气瓶充装规定》等法规和标准,对氧气瓶的设计、制造、、充装和使用等都做了科学和明确的规定。
1.使用的氧气瓶必须是定点厂家生产的。新瓶必须有合格证和锅炉压力容器监察部门出具的证书。
2.氧气瓶必须按规定定期。超期的气瓶严禁充装。
3.氧气瓶禁止与油脂接触。操作者不能穿有油污过多的工作服,不能用手、油手套和油工具接触氧气瓶及其附件。
氧气制取方法
实验室制法
1.加热
加热或制取氧气
热:
2.二氧化锰与共热:
(制得的氧气中含有少量Cl₂、O3和微量ClO₂;部分教材已经删掉;该反应实际上是放热反应,而不是吸热反应,发生上述1mol反应,放热108kJ)。
3.过氧化氢溶液催化分解(催化剂主要为二氧化锰,三氧化二铁、氧化铜也可):
化学诗歌:氧气的制取
实验先查气密性,受热均匀倾。
收集常用排水法,先撤导管后移灯。
解释:
1、实验先查气密性,受热均匀倾:“倾”的意思是说,安装大时,应使略微倾斜,即要使口低于底,这样可以防止加热时所含有的少量水分变成水蒸气,到管口处冷凝成水滴而倒流,致使破裂。“受热均匀”的意思是说加热时必须使均匀受热。
2、收集常用排水法:意思是说收集氧气时要用排水集气法收集。
3、先撤导管后移灯:意思是说在停止制氧气时,务必先把导气管从水槽中撤出,然后再移去酒精灯(如果先撤去酒精灯,则因内温度降低,气压减小,水就会沿导管吸到热的里,致使因急剧冷却而破裂)。
折叠工业制法
1、分离液态空气法
在低温条件下加压,使空气转变为液态,然后蒸发,由于液态氮的沸点是‐196℃,比液态氧的沸点(‐183℃)低,因此氮气首先从液态空气中蒸发出来,剩下的主要是液态氧。
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,后将压缩氧气装入高压钢瓶储存,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,每小时可以产出数千、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年研制出台深冷空分制氧机以来,这种制氧方法一直得到广泛的应用。
2、膜分离技术
膜分离技术得到迅速发展。利用这种技术,在一定压力下,让空气通过具有富集氧气功能的薄膜,可得到含氧量较高的富氧空气。利用这种膜进行多级分离,可以得到百分之九十以上氧气的富氧空气。
3、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中,空气中的氮分子即被分子筛所吸附,氧气进入内,当内氧气达到一定量(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。
4、电解制氧法
把水放入电解槽中,加入氢氧化钠或氢氧化钾以提高水的电解度,然后通入直流电,水就分解为氧气和氢气。每制取一立方米氧,同时获得两立方米氢。用电解法制取一立方米氧要耗电12~15千瓦小时,与上述两种方法的耗电量(0.55~0.60千瓦小时)相比,是很不经济的。所以,电解法不适用于大量制氧。另外同时产生的氢气如果没有妥善的方法收集,在空气中聚集起来,如与氧气混合,容易发生极其剧烈的爆炸。所以,电解法也不适用家庭制氧的方法。
分子结构
O₂分子内的化学键通常是共价键。
从实验上来说,顺磁共振光谱O有顺磁性,还O有两个未成对的电子。说明原来的以双键结合的氧分子结构式不符合实际。
氧气的结构如右图所示,基态O₂分子中并不存在双键,氧分子里形成了两个三电子键。
氧的分子轨道电子排布式是
氧气的结构
氧气的结构
,在π轨道中有不成对的单电子,所以O₂分子是所有双原子气体分子中的一种具有偶数电子同时又显示顺磁性的物质。
两个氧原子进行sp轨道杂化,一个单电子填充进sp杂化轨道,成σ键,另一个单电子填充进p轨道,成π键。氧气是奇电子分子,具有顺磁性。
单线态氧和三线态氧
普通氧气含有两个未配对的电子,等同于一个双游离基。两个未配对电子的自旋状态相同,自旋量子数之和S=1,2S+1=3,因而基态的氧分子自旋多重性为3,称为三线态氧。
在受激发下,氧气分子的两个未配对电子发生配对,自旋量子数的代数和S=0,2S+1=1,称为单线态氧。
空气中的氧气绝大多数为三线态氧。紫外线的照射及一些有机分子对氧气的能量传递是形成单线态氧的主要原因。单线态氧的氧化能力高于三线态氧。
单线态氧的分子类似烯烃分子,因而可以和双烯发生狄尔斯-阿尔德反应。
焊的使用方法:
我们要进行焊接时,先要根据不同的焊件的大小、厚薄和导热情况,选择适当的型号的焊和不同口径的焊嘴头。
操作时,先拧开乙炔开关,再稍微拧开氧气开关,点燃乙炔气,这时的火焰温度不高,喷嘴处呈现出两层白焰芯,另外,由于乙炔气处于过量,燃烧不完全,常冒黑烟(点燃前稍微通些氧气的另一作用是为减少量黑烟)。要进行焊接时,调节好氧气开关,使氧气和乙炔气量比例适当,燃烧充分,取得高温。焊接时,先把焊件的接头处烧到红热程度后,再将焊条对焊缝上烧化填到上接头处,融化在一起后即可将氧炔焰撤离开。冷却即焊上了。
停止焊接时,务必先关上乙炔气开关,等到氧气流将剩余氧炔焰吹灭后,再关上氧气节门。
(2)焊条和焊药的选用:
不论是焊接还是修补,都是需要选用适当的焊条作为填充金属。焊接的接头的强度和性能,除了跟焊接的工艺有关外,跟我们所使用到的焊条材质有直接关系。
对焊接一般钢铁活件,如果对焊接处的强度、硬度、耐酸碱性等没有什么要求的话,任选一种焊条都可以,甚至用一般铁丝当焊条也行。但是如果对焊接头的性能有要求的话,则必须要选用与焊件基本金属同样的化学成分的焊条。例如:焊件为45#钢的,则必须选用45#钢的焊条;焊接铸铁件,则选用成分接近的铸铁焊条进行焊接。如果遇到要求高强度的焊接接头时,可采取两种办法,或是适当加厚焊缝金属作为补充强度,或是在不影响焊件使用性能条件下,可选用比焊件强度高一些的焊条。如果要在钢件上或铸铁件上焊接上不同的金属,例如在上焊接上合金钢刀头,则需要选黄铜焊条进行铜焊。
一般地说选择焊条熔点不应高过焊件的熔点,否则在焊接过程中很不好掌握焊缝金属的熔池,使焊接接成型恶化。
工业气瓶储量(个)
其它建筑物耐火等级
民用建筑、屋外变、配电站
一、二级
(5)工业气瓶、乙炔气瓶库与架空电力线的防火距离不得小于电杆高度的1.5倍。
(6)工业气瓶库应设置有防止瓶倾倒的设施。空瓶与实瓶应分别放置,并挂历上标志牌。气瓶里的通道净宽应不小于1.5m,以便气瓶的搬运。
(7)工业气瓶里应设置二氧化碳、干粉灭火器或黄沙等消防器材,并挂上“严禁烟火”标志牌。
(8)在使用工业气瓶的现场,储存量不得超过5瓶;超过5瓶时应符合下一条规定。
(9)储存间与明火或散发火花地点的距离,不得小于15m,且不应设在地下室或半地下室内。
(10)储存应有良好的通风、降温等设施,要避免阳光直射,要保证运输道路畅通,应设有足够的消防栓和干粉或二氧化碳灭火器(严禁使用灭火器)。
(11)盛装不同介质的气瓶应分室加锁储存。严禁将工业气瓶、乙炔气瓶、氧气瓶、瓶及易燃物品同间储存。
(12)在使用工业气瓶的现场,储存超过5瓶但不超过20瓶时,应在现场或车间内用非燃烧体或难燃烧体墙隔成单的储存间,应有一面靠外墙;超过20瓶,应设置工业气瓶库;储存量不超过40瓶的工业气瓶库,可与耐火等级不低于二级的厂房毗连建造,其毗连的墙应是无门、窗、洞的防火墙,并严禁任何管线穿过。
(13)工业气瓶库房的设计和修建,应符合《建筑设计防火规范》和《乙炔站设计规范》的有关规定。
(14)在仓库内,满气瓶应垂直立放,空气瓶可平放堆迭,但每层都应垫有木制或金属制的型板,堆迭高度小于1.5M。
(15)工业气瓶使用过的气瓶及充装的实瓶应与氧气、压缩空气、氟、氯、溴、磷化氢、硫化氢、等气瓶及氧化剂分开存放。
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