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二氧化碳的用途

作者: 發布時間:2019-01-30 瀏覽次數:2016
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  二氧化碳的物理性質:無色、無臭、無味的氣體?;瘜W式CO2,地球大氣層重要組分之一。密度1.977克/厘米3,二氧化碳能溶于水。二氧化碳氣體容易液化,液態二氧化碳可以貯存在高壓鋼瓶內。當液態二氧化碳蒸發時,會吸收大量的熱,使溫度迅速降低,這樣又會使一部分二氧化碳氣體冷凝成雪花狀固體,這種固體可從周圍吸收熱量,直接變成氣體(升華),因此把它叫做干冰。大氣中二氧化碳的含量為0.03%;海洋中為0.014%。它們來源于:①有機體腐爛過程。②人和動物呼出二氧化碳。③煤、石油、天然氣等的燃燒。

  二氧化碳的化學性質不活潑,只在高溫下能與鎂等金屬反應(生成氧化鎂和碳),也與紅熱的炭發生反應(生成一氧化碳);二氧化碳氣體溶于水生成碳酸(使紫色石蕊變成紅色),是一種二元弱酸(不穩定,遇熱或強酸容易分解成二氧化碳和水)。***常用的檢驗二氧化碳氣體的方法是讓它通入澄清的石灰水,即有白色沉淀(碳酸鈣)產生: Ca(OH)2+CO2 =CaCO3↓+H2O  繼續通入二氧化碳,碳酸鈣沉淀轉變為可溶性的碳酸氫鈣,溶液又變為澄清:

  CaCO3+CO2+H2O =Ca(HCO3)2

  二氧化碳本身無毒,但在空氣中含量達到3%時,人體會感到呼吸急促,達到10%時,就會喪失知覺、呼吸停止而死亡。

  隨著工業高度發展,大氣中的二氧化碳含量日益增高,它能夠吸收地面放出的紅外輻射,在地球周圍形成絕熱層,阻止熱量向外層空間擴散,使平均氣溫上升,此即二氧化碳的溫室效應。

  工業上用的二氧化碳大多是石灰窯 、水泥廠、釀酒廠(發酸過程)的副產物,天然氣井和煤氣廠也有大量二氧化碳。主要用于制造碳酸鈉,及生產充碳酸氣的飲料。用干冰冷凍水果或肉類,不但溫度低,而且無污染。二氧化碳又是有效的滅火劑,用于不能用水來撲滅的火災,如油、電、金屬鈉引起的火災。液態二氧化碳已成為***無污染的萃取劑,所用的工藝稱為超臨界萃取,多用于食品等工業。

  “干冰”的故事:

  在美國南部的得克薩斯州,一個鉆探隊曾遇到了一件怪事:當他們用鉆探機往地下打孔勘探油礦時,突然有一股強大的氣流從管口噴出,立刻在管口形成一大堆雪花似的”冰”。好奇的勘探隊員,像孩子般高興地用這些“冰”滾起雪球來了。這下可不得了啦!許多隊員的手被凍傷,過不了多久,許多人皮膚開始發黑、潰爛,這究竟是怎么一回事呢?

  原來,那雪花似的“冰”不是由水而是由二氧化碳凝結而成的。這種固體二氧化碳在常溫下融化時,能直接氣化為二氧化碳氣體,所以很快就銷聲匿跡,而周圍仍舊干干的,不像冰融化后會留下水跡,因而又名“干冰”。論外貌,干冰和普通的冰確實很相像,只是干冰的溫度要比普通冰更低(一78.5°C)。在這樣低的溫度下,難怪鉆探隊員的手會凍壞。

  干冰的用途可多呢!可以用作強致冷劑;用干冰冷藏魚、肉之類食品時,運輸途中不會弄得到處濕漉漉的;食物在地窖中用干冰冷藏,可以存放更長時間。

  更奇妙的是,在許多影片和電視劇中那些云霧燎繞的景象也是干冰的功勞呢!因為干冰在空氣中氣化形成大量二氧化碳氣體,呈現在觀眾面前的就是一片”白茫?!钡木跋?。

  此外,干冰還是人工造雨的能手呢!人工降雨是用人為的方法,增加云中的冰晶或使云中的冰晶和水滴增大而形成降水。目前人工降雨是一種用飛機把冷卻劑(干冰或其他化學藥劑)撒播到云中,使云內溫度顯著下降,使細小的水滴冰晶迅速增多加大,迫使它下降形成降水;二氧化碳是植物的重要營養物質。每一片葉子中的葉綠素在日光照射下都能完成一個很奇妙的變化,把葉子吸收的二氧化和根部輸送來的水分轉變為糖、淀粉以及氧氣,光合作用:6CO2+6H2O =C6H12O6+6O2其中C6H12O6就是葡萄糖,再經轉化就生成淀粉等。在這個過程中,日光中的能量被吸收了,變成儲存在淀粉中的能量,成為地球上生命活動的能源。

  二氧化碳與油漆,通常我們的油漆,都是具有揮發性的有機溶劑。涂上油漆后,溶劑就揮發出來,揮發的時間較長,而且還給環境造成污染,污染物中有許多有毒氣體和致癌物。美國一家公司研制出一種用二氧化碳做溶劑的油漆,克服了常用尤其給人帶來的危害。二氧化碳是氣體,不能做溶劑。他們采用的辦法是:在一定溫度下增大壓力,使二氧化碳處于氣態與液態相互轉變的一種狀態。這樣,就可做溶劑使油漆溶解。所用二氧化碳是合成氨廠、煉油廠的副產品,并不需要制取。使用二氧化碳噴漆,干得快,光澤好,不會產生有毒污染。

  一般條件下,二氧化碳不支持燃燒且比空氣重,將二氧化碳覆蓋在燃著的物體表面,可使物體跟空氣隔絕而停止燃燒,因此二氧化碳可用滅火,是常用的滅火劑。

  在化學工業上,二氧化碳是一種重要的原料,大量用于生產純堿(Na2CO3)、小蘇打(NaHCO3)、尿素[CO(NH2)2]、碳酸氫銨(NH4HCO3)、顏料鉛白[Pb(OH)2·2PbCO3]等。在輕工業上,生產碳酸飲料、啤酒、汽水等都需要二氧化碳。

  在現代化倉庫里常充入二氧化碳,防止糧食蟲蛀和蔬菜腐爛,延長保存期。固態的二氧化碳即“干冰”,主要用作致冷劑,用飛機在高空噴撒“干冰”,可以使空氣中水蒸氣冷凝,形成人工降雨;在實驗室里,“干冰”與乙醚等易揮發液體混合,可以提供——77℃C左右的低溫浴?!案杀边€可以做食品速凍保鮮劑。在農業上,溫室里直接施用二氧化碳作肥料,利用植物根部吸收二氧化碳,可以增進植物的光合作用。促進農作物生長,增加產量。在自然界,二氧化碳保證了綠色植物進行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。

  除課本里提及的二氧化碳的各種用途外,尚有下列一些用途。

  1.人體呼吸的有效刺激因素,它通過對人體外化學感受器的刺激,興奮呼吸中摳。如果一個人長時間吸入純氧,體內二氧化碳濃度過低,可導致呼吸停止。因此,臨床上把5%二氧化碳與95%氧氣的混合氣體、應用于一氧化碳中毒、溺水、休克、堿中毒的治療和麻醉上的應用。液態二氧化碳低溫手術的用途也較廣泛。

  2.貯藏糧食、水果、蔬菜。用二氧化碳貯藏的食品由于缺氧和二氧化碳本身的抑制作用,可有效地防止食品中細菌、霉菌、蟲子生長,避免變質和有害健康的過氧化物產生,并能保鮮和維持食品原有的風味和營養成分。二氧化碳不會造成谷物中藥物殘留和大氣污染。用二氧化碳通入大米倉庫24h,能使99%的蟲子死亡。

  3.作為萃取劑。國外普遍利用二氧化碳進行食品、飲料。油料、香料、藥物等加工萃取。

  4.用二氧化碳與氫氣做原料,可生產甲醇、甲烷、甲醚、聚碳酸酯等化工原料和新燃料。

  5、作為油田注入劑??捎行У仳層秃吞岣呤偷牟捎吐?。

  6.注入地下難于開采的煤層,使煤層氣化,獲得化工所需的合成氣體和居間物。

  7.保護電弧焊接,既可避免金屬表而氧化,又可使焊接速度提高大約9倍。

  有的科學家認為,大氣中二氧化碳加倍,將使糧食平均增產超過30%,棉花增長80%以上,小麥和水稻一類作物增產36%。

  8.在烹飪中用發酵粉或蘇打的日的是為付了產生微小的二氧化碳氣泡。這些氣泡使面包、糕點或發面膨脹,吃起來松軟適口。在制造面包時使用酵母,其作用與此相同,只是時間長些而已。發酵粉(或碳酸氫鈉)與一種酸(如從酸牛奶產生的乳酸)作用而產生二氧化碳。市售“發酵粉”中常含有固態酸,在潮濕時,它與碳酸氫鈉發生作用,也產生二氧化碳。


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