Карбида кальция получить ацетилен уравнение реакции

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:

8(906)72 3-11-5 2

Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса » » на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Если вы считаете, что результат запроса » » содержит ошибку, нажмите на кнопку «Отправить».

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки — помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация — такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.

Здесь вы можете выбрать параметры отображения органических соединений.

Получение ацетилена из карбида кальция

Как известно, карбид кальция получают из оксида кальция и кокса в электродуговых печах. Реакция сильно эндотермична и требует больших затрат электроэнергии, что составляет сущест­венный элемент в себестоимости производимого ацетилена. При разложении образовавшегося карбида кальция водой по экзо­термической реакции получается ацетилен:

СаО + ЗС → СаС₂ + СО,

Из 1 кг технического карбида кальция, содержащего примеси- кокса, оксида кальция и других веществ, получается 230—280 л ацетилена (эта величина называется литражом карбида). Тео­ретически из 1 кг чистого СаС₂ должно образоваться 380 л С₂Н₂.

При разложении карбида кальция следует соблюдать некото­рые условия для нормального протекания процесса. Реакция является гетерогенной, и ее скорость зависит от размера кусков карбида, особенно сильно возрастая при использовании карбид­ной мелочи и пыли. Реакционную массу необходимо перемеши­вать так как иначе на кусках карбида может образоваться слой извести, препятствующий полному разложению карбида и при­водящий к местным перегревам. Из реакционной зоны нужно постоянно отводить тепло, чтобы предохранить ацетилен от воз­можной полимеризации и разложения.

Ацетиленовые генераторы. Аппараты, в которых проводится разложение карбида кальция водой, называют ацетиленовыми генераторами. По принципу отвода тепла они бывают двух типов.

1. Генераторы «мокрого» типа, в которых реакционное тепло воспринимается избыточной водой, нагревающейся при этом до 50—60°С. В них на 1 кг СаС₂ расходуется около 10 кг воды, причем гидроксид кальция получается в виде суспензии в воде, мало пригодной для последующей утилизации.

2. Генераторы «сухого» типа, в которых реакционное тепло отводится небольшим количеством избыточной воды за счет ее испарения. В этом случае гидроксид кальция получается в сухом состоянии (известь-пушонка), и его легко использовать для приготовления строительных материалов.

Генераторы «мокрого» типа делят по способу загрузки реа­гентов на следующие системы: «карбид в воду», «вода на кар­бид» и контактные, в которых вода и карбид кальция находятся в постоянном соприкосновении. Наиболее безопасными и применимыми для производства ацетилена в крупных масштабах являются генераторы типа «карбид в воду». В этих аппаратах куски карбида сразу погружаются в избыток воды, чем исклю­чаются перегревы и создаются условия для лучшего отвода ре­акционного тепла.

Схема ацетиленового генератора «карбид в воду» изобра­жена на рис. 22. Аппарат примерно на 3/4 заполнен водной сус­пензией гидроксида кальция. Карбид кальция в виде кусков раз­мером 50—80 мм попадает вначале в промежуточный бункер 1, куда подают азот для вытеснения воздуха. Затем открывают коническую пробку 2 и карбид кальция пересыпается в пи­тающий бункер 5. Подача его автоматически дозируется сек­торным барабаном 4, скорость вращения которого регулируют в зависимости от потребности в ацетилене. Куски карбида каль­ция через трубу 6_, конец которой погружен в жидкость, по­падают на конус 5 и равномерно распределяются по сечению генератора. Разложение карбида кальция происходит на наклон­ных дырчатых полках 9, причем куски его перемещаются от центра полок к периферии и обратно скребковой мешалкой 10. С помощью мешалки с кусков карбида снимается слой извест­кового ила.

При разложении карбида кальция водой получаются раствор-суспензия гидроксида кальция в воде (известковое молоко) и шлам, состоящий из твердых примесей к исходному карбиду (кокс, ферросилиций). Шлам оседает на дне генератора и со­бирается в шлюзовом затворе 11, из которого его периодически выгружают. Известковое молоко непрерывно выводится с низа генератора на отстаивание. Освет­ленный раствор с добавленной к нему свежей водой возвращают в генератор для разложений СаС₂, чем предотвращаются слишком значительные потери аце­тилена за счет его растворения в воде. Подача воды автомати­чески регулируется в зависимости от потребности в ацетилене. Образовавшийся ацетилен отводят из генератора, а при возмож­ном повышении давления в аппарате сверх допустимой нормы (400—450 гПа) избыточный газ выводят в атмосферу через гидравлический затвор 7. Генераторы типа «карбид в воду» имеют производительность до 500 м 3 ацетилена в час.

Еще больше мощность у «сухих» генераторов, в которых пе­рерабатывают карбидную мелочь. Основным условием их успеш­ной работы является тесный контакт между частицами карбида кальция и небольшим количеством воды. Это достигается вве­дением воды через специальные разбрызгиватели и наличием в генераторе перемешивающих устройств (вращающиеся бараба­ны, скребковые мешалки). Благодаря этому исключается пере­грев ацетилена и поддерживается равномерная температура 110—115°С.

Примеси и очистка ацетилена. По выходе из генераторов аце­тилен имеет высокую концентрацию (свыше 99 % об.) и содер­жит небольшие примеси NН₃, Н₂S, РН₃ и др. Они образуются при разложении водой соединений, всегда присутствующих в карбиде кальция, в частности нитридов, сульфидов и фосфидов кальция и других металлов:

Эти вещества оказываются очень вредными при химической пе­реработке ацетилена, так как они способны дезактивировать или отравлять катализаторы (например, восстанавливают соли двух­валентной ртути), и очистка является обязательным этапом в производстве карбидного ацетилена. Чаще всего для этого используют водные растворы гипохлорита натрия, окисляющие примеси в соответствующие кислоты, например:

Технологическая схема производства ацетилена из карбида кальция в генераторе «мокрого» типа представлена на рис. 23. Карбид кальция транспортируется в вагонетках 1, передвигаю­щихся по монорельсу 2, и ссыпается в бункер генератора 6 «мок­рого» типа. Известковое молоко, полученное в генераторе при разложении СаС₂ поступает в отстойник 5 непрерывного дейст­вия со скребковой мешалкой, которая перемещает отстоявшийся ил к центральному спускному штуцеру. Известковый ил перека­чивается затем специальным насосом в отстойные ямы. Осветленный раствор гидроксида кальция в воде из отстойника 5 через холодильник 4 возвращают в напорный бак 5, где к нему добавляют некоторое количество свежей воды для компенсации ее потерь. Из напорного бака вода поступает в генератор 6.

Образовавшийся в генераторе ацетилен, имеющий темпера­туру 50—60 °С охлаждается в холодильнике 7, отделяется от конденсата и проходит насадочный скруббер 8, орошаемый рас­твором серной кислоты. В нем ацетилен освобождается от остат­ков аммиака, часть которого уже растворилась в воде из гене­раторов и в конденсате из холодильника 7. Затем газ направ­ляется в скруббер 9, орошаемый водным раствором гипохлорита натрия, и в заключение —в щелочной скруббер 10 для очистки от следов хлора, захваченного в гипохлоритной колонне. Для всех поглотительных растворов осуществляется циркуляция цен­тробежными насосами; часть отработанного раствора периоди­чески выводят из системы и заменяют свежим. Очищенный аце­тилен собирается в «мокром» газгольдере 11, откуда транспортируется потребителю компрессором 13 (или газодувкой) проходя предохранительный гидравлический затвор или огнепреградитель 12.

При получении ацетилена в генераторах «сухого» типа отпа­дает надобность в отстойнике 5 и холодильнике 4, но схема очистки остается прежней.

Карбид кальция: свойства и применение. Получение ацетилена

Карбиды – это группа неорганических соединений углерода с металлами, а также с кремнием или бором (поскольку эти элементы проявляют металлические свойства). Карбид кальция – одно из наиболее востребованных веществ этой группы. О свойствах и применении соединения читайте ниже.

История получения

Карбид кальция – соединение, получившее широкое применение в современной промышленности. В 1862 году немецкий химик Фридрих Велер впервые синтезировал молекулу этого вещества. Получение карбида кальция он осуществил следующим образом. Ученый приготовил расплав кальция с цинком, а затем нагрел его с углем. В результате получился карбид. Химическая формула соединения – CaC₂. Промышленный способ получения карбида предложил ученый Муассан в 1892 году. Другие названия вещества – ацетиленид кальция, или углеродистый кальций. Кристаллическая решетка соединения выглядит следующим образом:

Физические свойства

По своим физическим свойствам карбид кальция является кристаллическим веществом с температурой плавления 2300 о С. Эта цифра является справедливой лишь для чистого соединения. Карбид, содержащий примеси, может иметь другие показатели температуры плавления. Основное агрегатное состояние вещества – твердое, а цвет варьирует от серого до коричневого.

Химические свойства

Карбид кальция хорошо впитывает воду. Этот процесс сопровождается химической реакцией разложения. Важно, что карбидная пыль обладает раздражающим действием на слизистые оболочки, кожу и органы дыхания. Поэтому во время работы с соединением необходимо использовать противогазы либо противопылевые респираторы. С кислородом карбид кальция взаимодействует при высокой температуре с образованием карбоната кальция. Реакция с азотом приводит к синтезу цианамида кальция. Также при высоких температурах карбид кальция вступает в реакции соединения с хлором, фосфором, мышьяком. Но все-таки одним из важнейших свойств соединения считается разложение водой.

Получение

Производство карбида кальция заключается в следующем. Негашеную известь и предварительно измельченный кокс смешивают. Полученную смесь подвергают расплавлению в электрических печах. Кокс и оксид кальция берутся в равных по массе частях. Процесс происходит при температуре 1900 о С. Расплав выходит из печи и в дальнейшем разливается по специальным формам. Затем уже затвердевший карбид кальция дробят и сортируют по размеру кусков. Гранулы вещества разделяются на четыре фракции в соответствии с их размерами: 25×80, 15×25, 8×15, 2×8, которые определяются ГОСТом 1460-56. По своему составу технический карбид кальция содержит 75-80% основного вещества. На долю примесей, таких, как углерод, известь и других, приходится до 25% от общей массы полученной смеси. Кроме того, содержащийся в техническом карбиде сульфид и фосфид кальция обусловливают довольно неприятный его запах. Представим реакцию получения СаС₂: СаО + 3С → СаС₂ + СО↑. Образование ацетиленида кальция сопровождается поглощением тепла. Поэтому логично предположить, что реакция его разложения, напротив, идет с выделением энергии.

Транспортировка и хранение

По причине того, что влага моментально разлагает карбид с выделением большого количества тепла и образованием взрывоопасного газа ацетилена, хранить вещество необходимо в герметично закупоренных барабанах или бидонах. Следует помнить, что ацетилен легче воздуха и способен скапливаться в верхних зонах помещения. Этот газ, помимо наркотического действия, обладает способностью к самовоспламенению. Поэтому использовать карбид кальция необходимо с большой осторожностью. Расфасовке на производстве уделяется особое внимание. Готовое вещество помещается в специальные барабаны (тара, напоминающая консервные банки). Такая упаковка требует аккуратного вскрытия. При этом должен использоваться инструмент, не приводящий к образованию искр (молоток или специальный нож). В случае попадания карбида на кожу или слизистые оболочки необходимо немедленно промыть пораженный участок водой и обработать место вазелином или жирным кремом. Транспортировка соединения осуществляется с использованием только крытых видов транспорта. Воздушная доставка карбида запрещена. Помещения, где хранится СаС₂, должны быть хорошо проветриваемыми. Также не разрешается хранить карбид совместно с другими химическими веществами. Это может привести к нежелательным, а, возможно, и опасным, реакциям. Срок хранения карбида составляет полгода.

Применение

Область применения карбида кальция чрезвычайно широка. В первую очередь это промышленный синтез. Карбид кальция используется для производства синтетического каучука, уксусной кислоты, ацетона, этилена, винилхлорида, стирола. Также он находит применение в получении цианамида кальция. Это вещество ценно своим использованием в синтезе различных удобрений и цианистых веществ. В сельском хозяйстве любому агроному известно такое название, как карбидно-карбамидный регулятор. Он применяется для регуляции роста растений. А для его получения также используется карбид кальция. Кроме того, это соединение находит применение в процессе производства цианамида кальция. Эта реакция основана на нагревании карбида кальция с азотом. Восстановление щелочных металлов также не обходится без применения описываемого нами вещества. Карбид кальция применяется и в процессе газосварки. Например, широко используются карбидные лампы. Принцип их работы основан на взаимодействии в специальной емкости карбида с водой и сгорании на выходе из аппарата конечного вещества реакции – ацетилена. Посмотрите на фото карбидной лампы.

Производство ацетилена

Одной из важнейших областей применения карбида кальция является его использование в получении ацетилена. Заслуга в открытии этого способа также принадлежит немецкому ученому-химику Фридриху Велеру. В основе этого промышленного процесса лежит реакция разложения карбида под воздействием воды. СаС_{2 +} 2 Н₂О → С₂Н₂ + Са(ОН)₂↓. На выходе образуется газ ацетилен и гашеная известь, выпадающая в осадок. Процесс сопровождается выделением большого количества тепла. Объем газа на выходе зависит от того, насколько чистый используется для реакции карбид кальция. Ацетилен, образующийся в результате, может иметь различный объем – 1 кг исходного вещества может дать от 235 до 290 литров газа. Что касается скорости протекания реакции, то она зависит как от малого процента примесей в карбиде кальция, так и от температуры воды, а также ее чистоты. Если рассматривать теоретическую реакцию производства ацетилена из карбида, то в ней на 1 кг карбида достаточно 560 мл воды. Однако на практике объем воды для проведения реакции увеличивается. На 1 кг карбида кальция в условиях промышленного синтеза требуется от 5 до 20 литров воды. Такое количество необходимо для того, чтобы ацетилен лучше охлаждался, а также для обеспечения оптимальной безопасности при работе. Ниже изображен немецкий химик Фридрих Велер.

Лабораторный опыт получения ацетилена

Многим из школьных уроков химии знакома реакция взаимодействия карбида с водой. Обычно этот опыт позволяет продемонстрировать реакцию получения ацетилена, а также физические и химические его свойства. Процесс выделения газа при этом происходит достаточно бурно, поэтому трубка, отводящая ацетилен из колбы с действующими веществами, помещается в чашу с водой. Это обеспечивает менее активное и стремительное движение газа. Кроме того, в лабораторных условиях можно использовать и другой способ, чтобы сделать не слишком бурной реакцию разложения такого соединения, как карбид. Ацетилен при этом идет равномерно и спокойно. Для этого вместо воды необходимо взять насыщенный раствор поваренной соли. Также в лаборатории при проведении этой реакции следует осторожно добавлять воду в карбид, помещенный в объемную колбу, а не наоборот.