Курсовая с практикой на тему Физико-химические основы получения кислорода, азота и благородных газов из воздуха

Содержание:

Введение 2

1. Физико-химические свойства кислорода и азота и благородных газов 4

1.1 Физико-химические свойства кислорода 4

1.2 Физико-химические свойства азота 10

1.3 Физико-химические свойства благородных газов 18

2. Физико-химические основы получения кислорода, азота и благородных газов из воздуха 26

2.1 Общие методы получения кислорода, азота и благородных газов из воздуха 26

2.2 Получение кислорода из воздуха 30

2.3 Получение азота из воздуха 32

3. Лабораторные опыты с газообразными веществами, в школьном курсе химии 34

Заключение 48

Список использованной литературы 49

Введение:

Актуальность. Азот, кислород, инертные газы – все это ценнейшие материалы для химической промышленности, других видов производств, а также медицины. Сырье для их получения не надо добывать из недр: их источник – атмосферный воздух, который постоянно окружает нас. В нем 21% кислорода, 78% азота, кроме этого в атмосфере присутствует углекислый газ и смесь прочих газов. Однако чтобы выделить из природной смеси продукт в чистом виде, необходимо создать целое производство.

Процесс производства основан на базовых принципах физики. Воздух забирается из атмосферы, нагнетается в установку с помощью компрессоров, в результате чего возрастает его давление, очищается с помощью адсорбента от водяных паров и углекислого газа и охлаждается в теплообменнике путем испарения жидкого азота.

Процесс разделения газов с точки зрения технологии — это обычная ректификация, то есть разделение жидкой смеси на фракции, каждая из которых имеет свою температуру кипения. При повышении давления температура кипения растет, при понижении давления она падает.

Air Liquide — старейшая французская фирма, созданная в 1902 году. Ее основателем стал Жорж Клод — бизнесмен и предприниматель, получивший неофициальный титул «французского Эдисона». Ему принадлежит множество изобретений, среди которых, например, неоновая реклама. Однако, пожалуй, главным его достижением следует считать разработку технологии сжижения воздуха с последующим разделением его на составляющие газы. С тех пор технология развивалась и совершенствовалась, и в наши дни Air Liquide работает по всему миру, в том числе и в России. Одно из производств по разделению воздуха создано вблизи города Кстово Нижегородской области. Предприятие занимает небольшую территорию и обслуживает в основном находящееся рядом химическое производство. В частности, азот используется для продувания объемов, где могут скопиться взрывоопасные смеси. Производство поставляет заказчику кислород, азот и аргон как в сжиженной, так и в газообразной форме. Исходя из вышесказанного, актуальность работы очевидна, в связи, с чем целью работы является изучение физико-химических основ получения кислорода, азота и благородных газов из воздуха.

Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:

1. Изучить физико-химические свойства кислорода, азота и благородных газов.

2. Изучить физико-химические основы получения кислорода, азота и благородных газов из воздуха.

3. Разработать лабораторные опыты с газообразными веществами, в школьном курсе химии.

 

Заключение:

В ходе работы цель «изучение физико-химических основ получения кислорода, азота и благородных газов из воздуха» была достигнута.

Первоначально поставленные задачи:

1. Изучить физико-химические свойства кислорода, азота и благородных газов.

2. Изучить физико-химические основы получения кислорода, азота и благородных газов из воздуха.

3. Разработать лабораторные опыты с газообразными веществами, в школьном курсе химии, были решены.

 

Фрагмент текста работы:

1. Физико-химические свойства кислорода и азота и благородных газов

1.1 Физико-химические свойства кислорода

Кислород (O), неметаллический химический элемент 16-й группы (VIa, или кислородной группы) периодической системы Менделеева. Кислород — это бесцветный, без запаха, безвкусный газ, необходимый живым организмам, поглощаемый животными, которые превращают его в углекислый газ; растения, в свою очередь, используют углекислый газ в качестве источника углерода и возвращают кислород в атмосферу. Кислород образует соединения путем реакции практически с любым другим элементом, а также реакциями, которые вытесняют элементы из их комбинаций друг с другом; во многих случаях эти процессы сопровождаются выделением тепла и света и в таких случаях называются сгораниями. Его наиболее важным соединением является вода.

Кислород был открыт около 1772 года шведским химиком Карлом Вильгельмом Шееле, который получил его путем нагревания нитрата калия, оксида ртути и многих других веществ. Английский химик Джозеф Пристли независимо открыл кислород в 1774 году путем термического разложения оксида ртути и опубликовал свои результаты в том же году, за три года до публикации Шееле. В 1775-80 годах французский химик Антуан-Лоран Лавуазир с замечательной проницательностью интерпретировал роль кислорода в дыхании, а также в горении, отбросив флогистон теория, которая была принята до этого времени; он отметил ее тенденцию образовывать кислоты, соединяясь со многими различными веществами, и соответственно назвал элемент кислород (oxygène) от греческих слов “кислый бывший”.

При 46 процентах массы кислород является самым распространенным элементом в земной коре. Доля кислорода по объему в атмосфере составляет 21 процент, а по весу в морской воде — 89 процентов. В горных породах он сочетается с металлами и неметаллами в форме оксидов, которые