氨气半导体泵吸式气体检测仪

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关于氨气检测仪:

氨气检测仪是一种氨气泄露浓度检测的仪器仪表工具,主要是指便携式/手持式氨气检测仪。主要利用氨气传感器来检测环境中存在的氨气浓度,氨气传感器是用来检测气体的成份和含量的传感器。一般认为,氨气传感器的定义是以检测目标为分类基础的,也就是说,凡是用于氨气气体成份和浓度的传感器都称作氨气传感器,不管它是用物理方法,还是用化学方法。比如,检测氨气流量的传感器不被看作氨气传感器,但是热导式气体分析仪却属于重要的氨气传感器,尽管它们有时使用大体一致的检测原理。

关于氨气:

氨气分子式为NH3,氮氢的化合物,合成氨工业的主产品和炼焦工业的副产品,氨气能烧伤皮肤、眼睛、呼吸器官的粘膜,人吸入过多,会引起肺肿胀,严重甚至会死亡。 体内氨大部分来自氨基酸新陈代谢产生,氨具有毒性,血氨增多会对脑神经组织有明显损害。人体内氨在不断产生,但肝脏有种特殊能力将氨转变为无毒的尿素,保持人血中氨的浓度极低,不至于影响健康。

一、氨的分子结构

氮原子有5个价电子,其中有3个未成对,当它与氢原子化合时,每个氮原子可以和3个氢原子通过极性共价键结合成氨分子,氨分子里的氮原子还有一个孤对电子。

氨分子的空间结构是三角锥形,三个氢原子处于锥底,氮原子处在锥顶。每两个N—H键之间夹角为107°18’,因此,氨分子属于极性分子。

二、氨的化学性质

(1)跟水反应

氨溶于水时,氨分子跟水分子通过*氢键结合成一水合氨(NH3•H2O),一水合氨能小部分电离成铵离子和氢氧根离子,所以氨水显弱碱性,能使酚酞溶液变红色。氨在水中的反应可表示为:

一水合氨不稳定受热分解生成氨和水

氨水中存在三分子、三离子、三平衡

分子:NH3NH3•H2O、H2O;

离子:NH4+、OH-、H+;

三平衡:NH3+H2O NH3•H2O NH4++OH-

H2O H++OH-

氨水在中学化学实验中三应用

①用蘸有浓氨水的玻璃棒检验HCl等气体的存在;②实验室用它与铝盐溶液反应制氢氧化铝;③配制银氨溶液检验有机物分子中醛基的存在。

(2)跟酸反应

2NH3+H2SO4===(NH4)2SO4

3NH3+H3PO4===(NH4)3PO4

NH3+CO2+H2O===NH4HCO3

(反应实质是氨分子中氮原子的孤对电子跟溶液里具有空轨道的氢离子通过配位键而结合成离子晶体。若在水溶液中反应,离子方程式为:

8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl

(黄绿色褪去,产生白烟)

反应实质:2NH3+3Cl2===N2+6HCl

NH3+HCl===NH4Cl

总反应式:8NH3+3Cl2===N2+6NH4Cl

三、氨的实验室制法

1、制取原理:固体铵盐与固体强碱或中强碱的复分解。

2、制取化学方程式:

3、仪器装置(气体发生装置,与制氧气相同)

固——固加热装置:略微向下倾斜的大试管,加热。

4、检验:

a.湿润的红色石蕊试纸变蓝及酚酞试纸变红离子方程式为:

b.用蘸浓盐酸的玻璃棒接近氨气产生大量白烟

化学方程式为:NH3+HCl===NH4Cl

5、除杂质:通入碱石灰(除水蒸气)

6、收集方法:向下排气法(NH3易溶于水,不能采用排水法)

7、实验室制取氨气的若干问题

(1)不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气

因为NH4NO3是氧化性铵盐,加热时,温度较低时生成NH3和HNO3,随着温度升高,硝酸的强氧化性使生成的氨进一步被氧化生成氮气和氮的氧化物,且NH4NO3加热时易爆炸,所以不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反应制氨气

(2)实验室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2、不宜用碳铵。

因为NaOH、KOH是强碱,具有吸湿性(潮解)易结块,不易与铵盐混合充分接触反应。又KOH、NaOH具有强腐蚀性在加热情况下,对玻璃仪器有腐蚀作用,所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。碳铵受热易分解产生CO2

(3)用试管收集氨气为什么要堵上滴有稀硫酸的棉花

因为NH3分子微粒直径小,易与空气发生对流,堵棉花目的是防止NH3与空气对流,确保收集纯净,滴稀硫酸的目的是为了防止氨气外逸,以免污染环境。

(4)实验室制NH3除水蒸气为什么用碱石灰,而不采用浓H2SO4、P2O5和固体CaCl2

因为浓H2SO4与NH3反应形成铵盐(NH4)2SO4 ;P2O5遇水易形成酸,故会与NH3反应;

无水CaCl2能与NH3反应:CaCl2+8NH3===CaCl2•8NH3,也不能用来干燥NH3

(5)实验室快速制得氨气的方法

①加热铵盐和碱的混合物

②加热浓氨水;

③将浓氨水滴到生石灰或碱石灰或烧碱等固体上。用浓氨水加固体NaOH(或加热浓氨水)

四、铵盐

铵盐是氨与酸作用得到铵盐,铵盐是由铵离子(NH4+)和酸根离子组成的化合物。一般为无色晶体,易溶于水,是强电解质。从结构来看,NH4+离子和Na+离子是等电子体。NH4+离子的半径比Na+离子的大,而且接近于K+离子,一般铵盐的性质也类似于钾盐,如溶解度,一般易溶,易成矾。铵盐和钾盐是同晶型等,在化合物分类中常把铵盐和碱金属盐归为一类。铵盐的化学性质:①有一定程度的水解。因为氨是弱碱,铵盐是弱碱强酸盐或弱碱弱酸盐,前者水解后溶液显酸性:

NH4++H2O== NH3•H2O+H+

②受热分解,所有的铵盐加热后都能分解,其分解产物与对应的酸以及加热的温度有关。分解产物一般为氨和相应的酸。如果酸具有氧化性,则在加热条件下,氧化性酸和产物氨将进一步反应,使NH3氧化为N2或其氧化物:

人 碳酸氢铵最易分解,分解温度为30℃:

氯化铵受热分解成氨气和氯化氢。这两种气体在冷处相遇又可化合成氯化铵。这不是氯化铵的升华,而是它在不同条件下的两种化学反应:

硝酸铵受热分解的产物随温度的不同而不同。加热温度较低时,分解生成硝酸和氨气

温度再高时,产物又有不同;在更高的温度或撞击时还会因分解产物都呈气体而爆炸。

硫酸铵要在较高的温度才分解成NH3和相应的硫酸、磷酸。强热时,还伴随有氨被硫酸氧化的副反应,所以产物就比较复杂。

③跟碱反应放出氨气

实验室里就是利用此反应来制取氨,同时也利用这个性质来检验铵离子的存在。铵盐在工农业生产上有重要用途,大量的铵盐用作氮肥,如NH4HCO3、(NH4)2SO4、NH4NO3等。NH4NO3还是某些炸药的成分,NH4Cl用于制备干电池和染料工业,它也用于金属的焊接上,以除去金属表面的氧化物薄层。

五、人工固氮和天然固氮

1、人工固氮

工业上通常用H2和N2 在催化剂、高温、高压下合成氨

最近,两位希腊化学家,位于Thessaloniki的阿里斯多德大学的George Marnellos和MichaelStoukides发明了一种合成氨的新方法(Science,2Oct.1998,P98)。在常压下,令氢与用氦稀释的氮分别通入一加热到570℃的以锶-铈-钇-钙钛矿多孔陶瓷(SCY)为固体电解质的电解池中,用覆盖在固体电解质内外表面的多孔钯多晶薄膜的催化,转化为氨,转化率达到78%;对比:几近一个世纪的哈伯法合成氨工艺通常转化率为10至15%!他们用在线气相色谱检测进出电解池的气体,用HCl吸收氨引起的pH变化估算氨的产率,证实提高氮的分压对提高转化率无效;升高电流和温度虽提高质子在SCY中的传递速度却因SCY导电率受温度限制,升温反而加速氨的分解。

2、天然固氮

闪电能使空气里的氮气转化为一氧化氮,一次闪电能生成80~1500kg的一氧化氮。这也是一种自然固氮。自然固氮远远满足不了农业生产的需求。

豆科植物中寄生有根瘤菌,它含有氮酶,能使空气里的氮气转化为氨,再进一步转化为氮的化合物。固氮酶的作用可以简述如下:

除豆科植物的根瘤菌外,还有牧草和其他禾科作物根部的固氮螺旋杆菌、一些原核低等植物——固氮蓝藻、自生固氮菌体内都含有固氮酶,这些酶有固氮作用。这一类属自然固氮的生物固氮

 

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