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工业上制取大量氧气的原料是空气,是利用的是分离液态空气法,是利用液态氮和液态氧的沸点的不同加以分离,没有新物质生成,属于物理变化.
实验室和工业上制得氧气常采分解过氧化氢溶液、加热氯酸钾或高锰酸钾的方法,有新物质生成,属于化学变化.
故答案为:分离液态空气;液态氮;液态氧;物理变化;化学变红.
工业制氧气的方法和原理是什么?
工业上制取氧气的方法主要有两种:一种是分离液态空气法,另一种是膜分离技术。
分离液态空气法是氧气的工业制法,为物理方法,原理为利用空气中氮气的沸点比氧气的沸点低。具体步骤如下:将大气中的空气经过初步净化处理,去除其中的尘埃、水汽等杂质,然后通过压缩机将其压缩至高压状态。
通过冷却器将其冷却至液态状态,并通过分离塔进行多级分离,以获得高纯度的氧气产品。
膜分离技术是一种在分子水平上不同粒径分子的混合物在通过半透膜时,实现选择性分离的技术。半透膜又称分离膜或滤膜,膜壁布满小孔,根据孔径大小可以分为:微滤膜(MF)、超滤膜(UF)、纳滤膜(NF)、反渗透膜(RO)等。
膜分离技术可以用于各种液态和气态物质的分离,包括水处理、能源、材料、化工等领域。在污水处理方面,膜分离技术可以用于污水中有用物质的回收和水的净化。在能源领域,膜分离技术可以用于燃料电池中氢气的分离和纯化。在材料领域,膜分离技术可以用于高分子材料的合成和分离。在化工领域,膜分离技术可以用于化学反应过程中产物的分离和纯化。
膜分离技术的优点包括高效、节能、环保、操作简便等。膜分离技术可以在常温下进行,不破坏物质的化学性质,可以用于各种物料的分离和纯化。同时,膜分离技术不需要使用大量的化学试剂和添加剂,不会产生二次污染。此外,膜分离技术具有设备简单、易于操作和维护等优点。
然而,膜分离技术也存在一些缺点,如膜的寿命较短、需要定期更换、膜的通量较小等。此外,膜分离技术对于某些特定物质的分离效果不够理想,需要进一步完善和改进。
氧气在生活中的应用:
1、医疗保健:氧气是医疗领域中最重要的气体之一,被广泛用于治疗各种疾病和病症,如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)等。氧气也可以用于手术中,为患者提供足够的氧气供应。
2、运动和健身:在高海拔地区或进行高强度运动时,人们需要更多的氧气来维持身体的正常功能。在健身和运动训练中,吸氧可以提高运动表现,增强体能和耐力。
3、工业生产:在工业领域,氧气被广泛用于切割、焊接、冶炼和化工生产等过程中。氧气还可以用于生产高纯度的硅、锗等半导体材料。
4、航空航天:在航空航天领域,氧气是必不可少的。它被用于为宇航员提供呼吸氧气,以及为火箭发动机提供燃料。
5、环境监测:氧气常被用于环境监测中,特别是水体(如湖水、海水)的氧含量监测。氧气的浓度可以反映水体的污染程度和自净能力。
6、军事用途:在军事领域,氧气被用于为潜艇和战斗机提供呼吸氧气,以及为火箭发动机提供燃料。
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。
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。
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。
主要用途
1、冶炼工艺:
在炼钢过程中吹以高纯度氧气,氧便和碳及磷、硫、硅等起氧化反应,这不但降低了钢的含碳量,还有利于清除磷、硫、硅等杂质。而且氧化过程中产生的热量足以维持炼钢过程所需的温度,因此,吹氧不但缩短了冶炼时间,同时提高了钢的质量。
2、化学工业:
在生产合成氨时,氧气主要用于原料气的氧化,以强化工艺过程,提高化肥产量。再例如,重油的高温裂化,以及煤粉的气化等。
3、国防工业:
液氧是现代火箭最好的助燃剂,在超音速飞机中也需要液氧作氧化剂,可燃物质浸渍液氧后具有强烈的爆炸性,可制作液氧炸药。
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