Bagaimanakah kalsium karbida bertindak balas dengan air untuk menghasilkan gas asetilena?

Menu Kandungan

● Pengenalan kepada Kalsium Karbida dan Gas Acetylene

● Tindak balas kimia antara kalsium karbida dan air

>> Tindak balas asas

>> Mekanisme tindak balas

● Perwakilan visual reaksi

● Pengeluaran Perindustrian Gas Acetylene dari Kalsium Karbida dan Air

>> Kaedah pengeluaran

>> Butiran proses basah

>> Kawalan dan keselamatan tindak balas

● Faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas dan hasil gas

>> Contoh data eksperimen

● Aplikasi gas asetilena yang dihasilkan dari kalsium karbida

>> Penggunaan Perindustrian

>> Kegunaan lain

● Pertimbangan Keselamatan dalam Pengeluaran Acetylene

● Kesan alam sekitar dan kelestarian pengeluaran asetilena

● Inovasi dan trend masa depan dalam pengeluaran asetilena

● Menyelesaikan masalah masalah biasa dalam pengeluaran asetilena

● Ringkasan Mata Utama

● Kesimpulan

● Soalan Lazim (Soalan Lazim)

>> 1. Apakah langkah berjaga -jaga keselamatan yang perlu diambil ketika mengendalikan gas kalsium karbida dan asetilena?

>> 2. Bolehkah gas asetilena dihasilkan tanpa kalsium karbida?

>> 3. Bagaimana kesucian gas asetilena dipastikan?

>> 4. Apa yang berlaku kepada kalsium hidroksida yang dihasilkan dalam reaksi?

>> 5. Kenapa gas asetilena lebih disukai untuk kimpalan ke atas gas lain?

● Petikan:

Kalsium karbida (CAC₂) adalah sebatian kimia penting yang digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi perindustrian, terutamanya untuk pengeluaran gas asetilena (C₂H₂). Reaksi antara kalsium karbida dan air adalah proses kimia klasik dan asas yang menghasilkan gas asetilena dan kalsium hidroksida (CA (OH) ₂). Artikel ini memberikan penjelasan yang komprehensif mengenai bagaimana Kalsium karbida bertindak balas dengan air, prinsip kimia di sebalik tindak balas, kaedah pengeluaran perindustrian, pertimbangan keselamatan, dan aplikasi gas asetilena yang dihasilkan melalui proses ini.

Pengenalan kepada Kalsium Karbida dan Gas Acetylene

Kalsium karbida adalah sebatian pepejal, kristal yang terdiri daripada kalsium dan atom karbon. Ia dihasilkan secara industri oleh pemanasan kapur (CAO) dan kok (karbon) dalam relau arka elektrik pada suhu yang sangat tinggi (~ 2000 ° C). Proses ini menghasilkan kalsium karbida, yang kemudiannya disejukkan dan dihancurkan ke dalam pelbagai saiz untuk digunakan dalam pengeluaran asetilena.

Gas asetilena, dengan formula kimia c₂h₂, adalah gas yang tidak berwarna dan mudah terbakar dengan bau seperti bawang putih yang berbeza. Ia dikenali untuk suhu api yang tinggi dan digunakan secara meluas dalam sintesis kimpalan, pemotongan, dan kimia.

Tindak balas kimia antara kalsium karbida dan air

Tindak balas asas

Apabila kalsium karbida bersentuhan dengan air, ia mengalami tindak balas hidrolisis, menghasilkan gas asetilena dan kalsium hidroksida. Persamaan kimia adalah:

CAC ₂(S)+2H ₂O (L) → C ₂H ₂(G)+CA (OH) ₂(AQ)

- Kalsium karbida (CAC₂) bertindak balas dengan

- air (h₂o) untuk menghasilkan

- gas asetilena (c₂h₂) dan

- Kalsium hidroksida (CA (OH) ₂), juga dikenali sebagai kapur slaked.

Mekanisme tindak balas

Kalsium karbida terdiri daripada kation kalsium (Ca⊃2; ⁺) dan anion karbida (c₂⊃2; ⁻). Apabila molekul air menghubungi kalsium karbida, anion karbida bertindak balas dengan air, memecah masuk ke dalam gas asetilena dan ion hidroksida (OH⁻). Ion hidroksida ini kemudian bergabung dengan ion kalsium untuk membentuk kalsium hidroksida.

Reaksi ini sangat eksotermik, melepaskan sejumlah besar haba, yang mesti dikawal dalam tetapan perindustrian untuk mencegah bahaya.

Perwakilan visual reaksi

Pengeluaran Perindustrian Gas Acetylene dari Kalsium Karbida dan Air

Kaedah pengeluaran

Terdapat dua kaedah utama untuk menghasilkan gas asetilena dari kalsium karbida dan air:

- Proses basah: Kalsium karbida ditambah kepada air dalam ruang tindak balas yang terkawal. Ini adalah kaedah yang paling biasa digunakan kerana kesederhanaan dan kawalannya.

- Proses Kering: Jumlah air yang terhad ditambah, sering digunakan dalam industri tertentu seperti farmaseutikal dan pembuatan PVC.

Butiran proses basah

1. Memakan kalsium karbida: granul kalsium karbida (biasanya 2mm x 8mm) dimasukkan ke dalam ruang tindak balas yang dipenuhi dengan air.

2. Reaksi: Kalsium karbida bertindak balas dengan air, menghasilkan gas asetilena dan buburan kalsium hidroksida.

3. Koleksi Gas: Gerakan gas asetilena dan dikumpulkan melalui tiub.

4. Penyejukan dan Pembersihan: Gas melewati kondensor, scrubbers, dan pengering untuk menghilangkan kekotoran seperti fosfin, arsin, dan kelembapan.

5. Penyimpanan: Gas asetilena yang disucikan dimampatkan dan disimpan dalam silinder untuk kegunaan perindustrian.

Kawalan dan keselamatan tindak balas

- Kawalan suhu: Sifat eksotermik tindak balas memerlukan sistem penyejukan yang cekap (air atau penyejukan udara) untuk mengekalkan suhu operasi yang selamat.

- Kawalan Tekanan: Suis tekanan mengawal kadar suapan kalsium karbida untuk mencegah pengeluaran gas yang berlebihan.

- Peranti keselamatan: Penangkapan kilat dan injap automatik mencegah letupan yang disebabkan oleh gas asetilena yang sangat mudah terbakar.

- Kawalan kualiti: Kekotoran dalam kalsium karbida (misalnya, fosforus, sulfur, besi) diminimumkan untuk memastikan kesucian asetilena dan keselamatan proses.

Faktor yang mempengaruhi kadar tindak balas dan hasil gas

- Kawasan permukaan kalsium karbida: saiz zarah yang lebih kecil meningkatkan kawasan permukaan, mempercepatkan tindak balas.

- Suhu air: Suhu yang lebih tinggi meningkatkan tenaga kinetik, mempercepatkan tindak balas.

- Kepekatan reaktan: Kepekatan kalsium karbida atau kadar reaksi yang lebih tinggi.

-Nisbah air-ke-karbida: Kuantiti air yang optimum memastikan hasil asetilena maksimum tanpa pencairan yang berlebihan.

Contoh Data Eksperimen

Berat Cac₂ (G)	Jumlah Air (ML)	Volume Gas Acetylene (ML)
3	15	540
3	30	620
3	55	730

Aplikasi gas asetilena yang dihasilkan dari kalsium karbida

Penggunaan Perindustrian

- Kimpalan dan pemotongan: Acetylene menghasilkan api paling hangat di kalangan gas bahan api (~ 3500 ° C), sesuai untuk kimpalan dan pemotongan oxy-asetilena.

- Sintesis kimia: Digunakan sebagai prekursor untuk plastik pembuatan (PVC, polietilena), getah sintetik, asid asetik, dan pelbagai bahan kimia organik.

- Pencahayaan: Secara sejarah digunakan dalam lampu karbida untuk pencahayaan perlombongan dan mudah alih.

- Haba merawat: Menyediakan api terkawal untuk proses rawatan haba logam.

Kegunaan lain

- Desulfurisasi logam: Kalsium karbida bertindak balas dengan kekotoran sulfur dalam keluli cair untuk meningkatkan kualiti keluli.

- Penggunaan makmal: Acetylene digunakan dalam kimia organik untuk mensintesis derivatif asetilena.

Pertimbangan Keselamatan dalam Pengeluaran Acetylene

- Pengurusan haba: Haba yang berlebihan dari tindak balas boleh menyebabkan kerosakan peralatan atau letupan jika tidak dikawal dengan betul.

- kekotoran: kekotoran fosfin dan arsin adalah toksik; Pembersihan adalah kritikal.

- Penyimpanan: Silinder acetylene mesti disimpan di kawasan pengudaraan yang baik, jauh dari sumber pencucuhan, dan pada suhu terkawal.

- Pengendalian: Penggunaan penangkapan kilat dan pengawal selia tekanan adalah wajib untuk mencegah kemalangan.

Kesan alam sekitar dan kelestarian pengeluaran asetilena

Pengeluaran gas asetilena dari kalsium karbida dan air mempunyai pertimbangan alam sekitar yang harus ditangani oleh industri. Proses ini menghasilkan kalsium hidroksida sebagai produk sampingan, yang boleh diuruskan dan digunakan dalam pelbagai cara untuk meminimumkan sisa. Pelupusan yang betul atau kitar semula kalsium hidroksida adalah penting untuk mencegah pencemaran alam sekitar.

Selain itu, pengeluaran kalsium karbida yang intensif tenaga sendiri, yang memerlukan suhu tinggi dan penggunaan elektrik yang ketara, menyumbang kepada jejak karbon pengeluaran asetilena. Kemajuan dalam teknologi bertujuan untuk meningkatkan kecekapan tenaga dan mengurangkan pelepasan semasa pembuatan kalsium karbida.

Industri semakin mengguna pakai teknologi hijau, seperti menggunakan sumber tenaga boleh diperbaharui untuk menguasai relau arka elektrik dan kitar semula kalsium hidroksida sampingan produk dalam pertanian dan pembinaan, di mana ia boleh berfungsi sebagai perapi tanah atau aditif simen.

Inovasi dan trend masa depan dalam pengeluaran asetilena

Penyelidikan terus mengoptimumkan pengeluaran gas asetilena dari kalsium karbida dan air. Inovasi termasuk pembangunan pemangkin untuk meningkatkan kadar tindak balas, reka bentuk reaktor yang lebih baik untuk pengurusan haba yang lebih baik, dan automasi untuk meningkatkan keselamatan dan kecekapan.

Di samping itu, kaedah alternatif untuk pengeluaran asetilena, seperti dari gas asli atau biomas, sedang diterokai untuk menyediakan pilihan yang lebih mampan dan kos efektif. Walau bagaimanapun, reaksi air kalsium karbida kekal sebagai kaedah yang boleh dipercayai dan digunakan secara meluas kerana kesederhanaan dan keberkesanannya.

Teknologi yang muncul memberi tumpuan kepada penjana asetilena miniatur untuk pengeluaran di tapak, yang mengurangkan risiko dan kos pengangkutan. Sistem pemantauan automasi dan digital juga membantu mengekalkan keadaan tindak balas yang optimum, meningkatkan hasil dan keselamatan.

Menyelesaikan masalah masalah biasa dalam pengeluaran asetilena

Pengendali sering menghadapi cabaran seperti hasil gas yang tidak konsisten, kekotoran dalam gas, dan kakisan peralatan. Menangani isu -isu ini melibatkan penyelenggaraan tetap, kawalan kualiti bahan mentah, dan memantau keadaan tindak balas dengan teliti.

Sebagai contoh, kekotoran seperti fosfin dan arsin boleh dikurangkan dengan menggunakan karbida kalsium berkuatkuasa tinggi dan sistem penggosok gas yang berkesan. Kakisan yang disebabkan oleh buburan kalsium hidroksida memerlukan bahan tahan kakisan dalam ruang tindak balas.

Masalah biasa yang lain termasuk penyumbatan sistem suapan akibat kelembapan atau debu karbida, yang dapat dikurangkan oleh penyimpanan dan pengendalian kalsium karbida yang betul. Pemantauan suhu dan tekanan reaksi membantu mencegah tindak balas pelarian atau penjanaan gas yang tidak lengkap.

Ringkasan Mata Utama

- Kalsium karbida bertindak balas dengan air untuk menghasilkan gas asetilena dan kalsium hidroksida.

- Reaksi adalah eksotermik dan memerlukan kawalan suhu dan tekanan yang teliti.

- Gas asetilena mempunyai pelbagai aplikasi perindustrian, terutamanya dalam kimpalan dan sintesis kimia.

- Pertimbangan alam sekitar dan keselamatan adalah kritikal dalam proses pengeluaran.

- Inovasi berterusan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan dan kemampanan.

Kesimpulan

Reaksi kalsium karbida dengan air untuk menghasilkan gas asetilena adalah proses kimia asas dengan kepentingan industri yang signifikan. Reaksi hidrolisis eksotermik ini menghasilkan gas asetilena dan kalsium hidroksida, yang penting untuk industri pembuatan kimpalan, pemotongan, dan kimia.

Soalan Lazim (Soalan Lazim)

1. Apakah langkah berjaga -jaga keselamatan yang perlu diambil ketika mengendalikan gas kalsium karbida dan asetilena?

Pengendalian kalsium karbida memerlukan penyimpanan kering untuk mencegah tindak balas pramatang dengan kelembapan. Semasa pengeluaran asetilena, suhu dan tekanan mesti dikawal, dan penangkapan kilat perlu dipasang untuk mengelakkan letupan. Silinder gas acetylene mesti disimpan tegak di kawasan pengudaraan jauh dari sumber pencucuhan.

2. Bolehkah gas asetilena dihasilkan tanpa kalsium karbida?

Ya, asetilena juga boleh dihasilkan oleh pembakaran metana sebahagian atau dengan retak hidrokarbon dalam proses petrokimia. Walau bagaimanapun, tindak balas kalsium karbida-air kekal sebagai kaedah yang mudah dan kos efektif, terutamanya di mana kalsium karbida tersedia.

3. Bagaimana kesucian gas asetilena dipastikan?

Kesucian dipastikan dengan menggunakan karbida kalsium berkualiti tinggi, mengawal parameter tindak balas, dan lulus gas melalui scrubbers dan pengering untuk menghilangkan kekotoran seperti fosfin, arsin, dan kelembapan.

4. Apa yang berlaku kepada kalsium hidroksida yang dihasilkan dalam reaksi?

Kalsium hidroksida, juga dikenali sebagai kapur slaked, boleh dilupuskan dengan selamat atau dikitar semula. Ia digunakan dalam pertanian untuk meneutralkan tanah berasid, dalam pembinaan sebagai komponen simen, dan dalam rawatan air.

5. Kenapa gas asetilena lebih disukai untuk kimpalan ke atas gas lain?

Acetylene menghasilkan api paling hangat di kalangan gas bahan api yang biasa digunakan, mencapai suhu sekitar 3500 ° C apabila digabungkan dengan oksigen. Suhu tinggi ini membolehkan pemotongan dan kimpalan logam yang cekap.

Petikan:

[1] https://melscience.com/us-en/articles/chemical-characteristics-calcium-carbide-and-its-r/

[2] https://www.ijsrd.com/articles/ijsrdv8i30699.pdf

[3] https://www.acetyleneplant.net/technology/applications-of-acetylene-gas/

[4] https://www.tjtywh.com/how-to-ensure-safety-in-acetylene-production-ing-calcium-carbide.html

[5] http://enggyd.blogspot.com/2012/03/acetylene-production-process-ing.html

[6] https://www.alzchem.com/en/company/news/calcium-carbide-for-acetylene-production/

[7] https://www.doubtnut.com/qna/452591445

[8] https://www.tjtywh.com/a-understanding-the-role-of-calcium-carbide-in-acetylene-production.html

[9] https://rexarc.com/blog/know-how-acetylene-is-produced-in-acetylene-plant/

[10] https://www.tjtywh.com/a-the-reaction-of-calcium-carbide-with-water-understanding-the-chemistry-behind-it.html

[11] http://www.crecompany.com/company_news_en/calcium-carbide278.html

[12] https://www.tjtywh.com/a-the-uses-and-production-of-acetylene-calcium-carbide.html

[13] https://www.tjtywh.com/a-understanding-the-reaction-of-calcium-carbide-in-water.html

[14] https://www.kviconline.gov.in/pmegp/pmegpweb/docs/commonprojectprofile/acetylenegas.pdf

[15] https://www.tjtywh.com/a-understanding-the-reaction-of-calcium-carbide-in-water-the-science-behind-the-reaction.html

[16] https://www.youtube.com/watch?v=rctb0l7uuli

[17] https://www.tiktok.com/@chemicalkim/video/7010 16965429132 0070

[18] https://www.youtube.com/watch?v=jgb4-rdypym

[19] https://rexarc.com/blog/calcium-carbide-for-acetylene-production/

[20] https://www.acetylenegasplant.com/applications.php

[21] https://www.tjtywh.com/how-to-safely-transport-and-store-calcium-carbide.html

[22] https://www.sciencesource.com/2418691-calcium-carbide-reacts-with-water-stock-video-rights-mage.html

[23] https://chemed.chem.purdue.edu/demos/demosheets/24.9.html

[24] https://www.acs.org/education/whatischemistry/landmarks/calciumcarbideacetylene.html

[25] https://air-source.com/blog/8-Interesting-uses-for-acetylene/

[26] https://nj.gov/health/eoh/rtkweb/documents/fs/0312.pdf

[27] https://melscience.com/us-en/articles/hydrolysis-calcium-carbide-and-characteristics-sub/

[28] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-carbide-and-water.html

[29] https://www.shutterstock.com/search/calcium-carbide

[30] https://sciencesource.com/2449645-calcium-carbide-reacts-with-water-3-of-3-stock-image-rights-managed.html

[31] https://ocw.mit.edu/courses/22-033-nuclear-systems-design-project-fall-2011/4a2d1059fade1cce993afc566d35e42d_mit22_033f11_lec07_note

[32] https://www.acetylenegasplant.com/photo-gallery.php

[33] https://www.gettyimages.com/photos/calcium-carbide

[34] https://www.shutterstock.com/image-photo/calcium-carbide-cac2-water-reacts-on-2041401479

[35] https://rexarc.com/blog/know-how-acetylene-is-produced-in-acetylene-plant/

[36] https://en.wikipedia.org/wiki/calcium_carbide

[37] https://www.istockphoto.com/photos/metal-gas-cutting-with-acetylene-torch

[38] https://www.istockphoto.com/photos/calcium-carbide

[39] https://stock.adobe.com/search?k=%22Calcium+carbide%22

[40] https://www.tjtywh.com/common-faqs-about-calcium-carbide-10-key-questions-customers-care-about.html

[41] https://camachem.com/es/blog/post/frequly-asked-question-about-calcium-carbide

[42] https://www.labour.gov.hk/eng/public/os/b/welding2.pdf

[43] https://sathee.prutor.ai/article/chemistry/chemistry-calcium-carbide/

[44] https://www.nexair.com/learning-center/industrial-uses-of-acetylene/

[45] https://www.eiga.eu/uploads/documents/doc226.pdf

[46] https://www.vedantu.com/question-answer/calcium-carbide-reacts-with-water-to-produce-a-class-11-chemistry-cbse-5f087ebf832a2629866672f0

[47] https://www.energy.virginia.gov/mineral-mining/documents/training/refresher/maintenancerepairtopics/ar-oxygen-acetyleneuseandsafety.pdf

[48] https://www.hse.gov.uk/fireandexplosion/acetylene.htm

[49] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/s0959652621032443

[50] https://cdn.intratec.us/docs/reports/previews/acetylene-e31a-b.pdf

[51] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s2369969820300608

[52] https://iigas.com/uses-of-acetylene-gas/

[53] https://www.youtube.com/watch?v=aihksoBcluu

[54] https://www.studocu.com/en-za/messages/question/8961294/a-conclusion-for-forperiment-of-preparation-and-testing-of-acetylene-from-calcium-carbide-and-water

[55] https://cdn.intratec.us/docs/reports/previews/acetylene-e11a-b.pdf

[56] https://melscience.com/us-en/articles/chemical-characteristics-calcium-carbide-and-its-r/

[57] https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/s2468025722001820

[58] https://www.youtube.com/watch?v=ovcyzwvykvo

[59] https://www.tjtywh.com/a-understanding-the-reaction-of-calcium-carbide-in-water.html

[60] https://www.alamy.com/stock-photo/calcium-reaction-water.html

[61] https://www.acetyleneplant.net/technology/process-description-of-acetylene-plant/

[62] https://www.istockphoto.com/photos/acetylene-cylinder

[63] https://www.cdhfinechemical.com/images/product/msds/51_130617646_calciumcarbide-casno-75-20-7-dsds.pdf

[64] https://www.bocgases.co.uk/files/facts_about_acetylene.pdf

[65] https://www.flinnsci.ca/api/library/download/877039d923ef426f961d5438aae85eb6

[66] https://eg.airliquide.com/oxygen-and-acetylene-essentials

[67] https://www.airproducts.com.hk/gases/acetylene

[68] https://testbook.com/question-answer/which-gas-is-evolved-when-water-is-added-to-calciu--612cb8db1c0d7fc68e81669b