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课题 焰色反应与爆炸 课题标号 11485006 小组成员名单 邓仕晗 组长 马荫权 王凌浩 杨佳丽 魏雨浩 范泽垲 张泽宇 彭红瑜 李紫晶 丁思元 班级 485 焰色反应 黄色 黄绿色 砖红色 紫红色 紫色 洋红色 绿色 紫色 Rb 钠 钡 钙 钾 锂 铷 锶 铜 黄色 黄绿色 砖红色 紫红色 紫色 洋红色 绿色 紫色 焰色反应 1 定义 2 操作步骤 3 特例 要记住 钠元素灼烧时的颜色 黄色 钾元素灼烧时的颜色 紫色 某些金属或者它们的化合物在灼烧时能产生特殊的颜色 这种现象在化学上叫做焰色反应 洗 烧 蘸 烧 4 用途 1 检验金属和金属离子的存在 2 制作焰火的原料 透过蓝色钴玻璃观察 焰色反应是某些金属或它们的挥发性化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应 有些金属或它们的化合物在灼烧时能使火焰呈特殊颜色 这是因为这些金属元素的原子在接受火焰提供的能量时 其外层电子将会被激发到能量较高的激发态 处于激发态的外层电子不稳定 又要跃迁到能量较低的基态 不同元素原子的外层电子具有着不同能量的基态和激发态 在这个过程中就会产生不同的波长的电磁波 如果这种电磁波的波长是在可见光波长范围内 就会在火焰中观察到这种元素的特征颜色 利用元素的这一性质就可以检验一些金属或金属化合物的存在 这就是物质检验中的焰色反应 焰色反应是元素的性质 金属单质或它们的化合物都有的性质 属于物理变化 每次试验完后都要用盐酸洗净铂丝 或光洁的铁丝或镍 铬 钨丝 并在火焰上灼烧到没有颜色为止 在观察钾的火焰颜色时要隔着蓝色的钴玻璃 滤去黄色的光 注意 焰色反应的改进 运用喷雾器将酒精与金属盐溶液的混合液喷出 达到较好效果 爆炸一 爆炸的概念物质由一种状态迅速转变成另一种状态 并在瞬间以声 光 热 机械功等形式放出大量能量的现象叫做爆炸 实质上爆炸是一种极为迅速的物理或化学的能量释放过程 二 爆炸的分类1 按爆炸性质分类 1 物理爆炸物理爆炸是指物质的物理状态发生急剧变化而引起的爆炸 例如蒸汽锅炉 压缩气体 液化气体过压等引起的爆炸 都属于物理爆炸 物质的化学成分和化学性质在物理爆炸后均不发生变化 2 化学爆炸化学爆炸是指物质发生急剧化学反应 产生高温高压而引起的爆炸 物质的化学成分和化学性质在化学爆炸后均发生了质的变化 化学爆炸又可以进一步分为爆炸物分解爆炸 爆炸物与空气的混合爆炸两种类型 爆炸物分解爆炸是爆炸物在爆炸时分解为较小的分子或其组成元素 爆炸物的组成元素中如果没有氧元素 爆炸时则不会有燃烧反应发生 爆炸所需要的热量是由爆炸物本身分解产生的 爆炸物分解爆炸是爆炸物在爆炸时分解为较小的分子或其组成元素 爆炸物的组成元素中如果没有氧元素 爆炸时则不会有燃烧反应发生 爆炸所需要的热量是由爆炸物本身分解产生的 爆炸性气体 蒸气或粉尘与空气的混合物爆炸 在石油化工生产形成的机会多 且往往不易觉察 2 按爆炸速度分类 1 轻爆爆炸传播速度在每秒零点几米至数米之间的爆炸过程 2 爆炸爆炸传播速度在每秒十米至数百米之间的爆炸过程 3 爆轰爆炸传播速度在每秒1千米至数千米以上的爆炸过程 3 按爆炸反应物质分类 1 纯组元可燃气体热分解爆炸纯组元气体由于分解反应产生大量的热而引起的爆炸 2 可燃气体混合物爆炸可燃气体或可燃液体蒸气与助燃气体 如空气按一定比例混合 在引火源的作用下引起的爆炸 3 可燃粉尘爆炸可燃固体的微细粉尘 以一定浓度呈悬浮状态分散在空气等助燃气体中 在引火源作用下引起的爆炸 4 可燃液体雾滴爆炸可燃液体在空气中被喷成雾状剧烈燃烧时引起的爆炸 5 可燃蒸气云爆炸可燃蒸气云产生于设备蒸气泄漏喷出后所形成的滞留状态 密度比空气小的气体浮于上方 反之则沉于地面 滞留于低洼处 气体随风漂移形成连续气流 与空气混合达到其爆炸极限时 在引火源作用下即可引起爆炸 三 常见爆炸类型1 气体爆炸 1 纯组元气体分解爆炸具有分解爆炸特性的气体分解时可以产生相当数量的热量 在高压下容易引起分解爆炸的气体 当压力降至某个数值时 火焰便不再传播 这个压力称作该气体分解爆炸的临界压力 2 混合气体爆炸可燃气体或蒸汽与空气按一定比例均匀混合 而后点燃 因为气体扩散过程在燃烧以前已经完成 燃烧速率将只取决于化学反应速率 在这样的条件下 气体的燃烧就有可能达到爆炸的程度 这时的气体或蒸汽与空气的混合物 称为爆炸性混合物 例如 天然气从喷嘴喷出以后 在火焰外层与空气混合 这时的燃烧速率取决于扩散速率 所进行的是扩散燃烧 如果令天然气预先与空气混合并达到适当比例 燃烧的速率将取决于化学反应速率 比扩散燃烧速率大得多 有可能形成爆炸 可燃性混合物的爆炸和燃烧之间的区别就在于爆炸是在瞬间完成的化学反应 在石油化工生产中 可燃气体或蒸气从工艺装置 设备管线泄漏到厂房中 而后空气渗入装有这种气体的设备中 都可以形成爆炸性混合物 遇到火种 便会造成爆炸事故 石油化工生产中所发生的爆炸事故 大都是爆炸性混合物的爆炸事故 2 粉尘爆炸实际上任何可燃物质 当其成粉尘形式与空气以适当比例混合时 被热 火花 火焰点燃 都能迅速燃烧并引起严重爆炸 为了防止引发燃烧 在粉尘没有清理干净的区域 严禁明火 吸烟 切割或焊接 电线应该是适于多尘气氛的 静电也必须消除 对于这类高危险性的物质 最好是在封闭系统内加工 在系统内导入适宜的惰性气体 把其中的空气置换掉 四 爆炸极限理论与计算1 根据化学计量浓度近似计算爆炸性气体完全燃烧时的化学计量浓度可以用来确定链烷烃的爆炸下限 计算公式为L下 0 55C0 4 9 式中C0为爆炸性气体完全燃烧时的化学计量浓度 0 55为常数 如果空气中氧的含量按照20 9 计算 C0的计算式则为式中n0为1分子可燃气体完全燃烧时所需的氧分子数 2 由爆炸下限估算爆炸上限常压下25 的链烷烃在空气中的爆炸上 下限有如下关系 如果在爆炸上限附近不伴有冷火焰 上式可简化为 把上式代入式 4 9 可得 多组元可燃性气体混合物的爆炸极限两组元或两组元以上可燃气体或蒸气混合物的爆炸极限 可应用各组元已知的爆炸极限按照下式求取 该式仅适用于各组元间不反应 燃烧时无催化作用的可燃气体混合物 式中Lm为混合气体的爆炸极限 Li为i组元的爆炸极限 Vi为扣除空气组元后i组元的体积分数 可燃气体与惰性气体混合物的爆炸极限对于有惰性气体混入的多组元可燃气体混合物的爆炸极限 可应用下式计算 式中Lm为含惰性气体混合物的爆炸极限 Lf为混合物中可燃部分的爆炸极限 B为惰性气体含量 第三节防火防爆的基本措施一 石油化工企业爆炸事故易发生的场合 1 过氧爆炸2 物料互串引起爆炸3 违章动火引起爆炸4 静电引起火灾爆炸5 积炭引起火灾爆炸6 压力容器爆炸7 用汽油等易挥发液体擦洗设备引起爆炸8 安全装置失灵引起爆炸9 负压吸入空气引起爆炸 评定可燃气体火灾危险性的主要物理化学性质是着火爆炸浓度极限和自燃点 爆炸极限的下限越低 火灾危险性越大 上限 下限包括的范围越宽 火灾危险性也越大 另外 自燃点越低 火灾危险性也越大 二 预防燃烧爆炸的一般原则 采取措施 预防燃烧爆炸事故的发生 事故一旦发生 则限制或缩小灾害范围 减少事故损失 及时撤至安全地方是防火防爆的基本原则 石油化工企业发生的爆炸事故绝大多数是爆炸性混合气体的爆炸 为了不让混合气体组分达到爆炸范围 生产工艺上可采取系列措施 1 使混合气体的组分处在爆炸范围以外 2 使用惰性气体取代空气 3 使氧气