工业分析化学第九章气体分析

Cl2 Cl 2 2KI 2KCl I2 (定量析出) I2 2Na 2S2O3 Na 2S4O6 2NaI
示例表
SO2
H2O2 SO 2 H 2O H 2SO 3 吸收
H2SO 4 2NaOH( 标准) Na 2SO 4 2H2O
H 2SO 3 H 2O2 H2SO 4 H 2O
正压状态气体采样 橡皮气囊为采样容器，或者

直接把分析仪器和采样装置连接
负压状态气体采样

负压不太高 抽气泵减压法 负压太高 抽空容器采样法，


瓶内压降至60 100mmHg
二、采样方法的详细介绍:
1．常压状态气体采样 气体状态：等于大气压或低正压或低负压 采样方法：封闭液采样法 使用容器：采样瓶或采样管
CO、水蒸气及少量其它气体。 如：硫酸、硝 酸厂排入大气的废气中含有少量的SO2和NO2； 制碱厂排出废气中含有少量CO2；
总之，工业生产的废气是各种各样的。
4、厂房空气： 有工厂厂房的空气 和 生产设备漏气→生产厂房内空气含生产用气→危 害健康→甚至燃烧爆炸。
二、气体分析意义：通过气体分析及时发现生产 中的问题，及时采取各种措施，确保生产顺利 进行。
§3. 气体的化学分析方法
吸收法
气体容量法 气体容量滴定法
分两大类

气体重量法
爆烧法
燃烧法缓 氧燃 化法 铜燃烧法
一、 吸收法
（一） 气体容量法（或气体体积）
1．原理：利用气体的化学特性，使混合气和 特定试剂接触。则混合气体中的被测组分与 试剂发生化学反应被定量吸收，其它组成则 不发生反应（或不干扰）。如果吸收前后的 温度及压力一致，则吸收前后的体积之差即 为被测组分的体积。
成分
吸附剂
反应
顺 序
CO2 33%KOH
CO2 2KOH K2CO3 H2O
(1)
饱和溴水(溴) （石蜡封口）
CH2 CH2 Br2 CH2Br CH2Br(l) CH CH 2Br2 CHBr2 CHBr2 (l)
加成反应 苯缓慢溶解于溴水，不与之反应
CnHm
示例表
气 体
吸收反应
滴定反应
H2S百度文库
CdS HCl I2 过量溶液 2HI CdCl 2 S
H2S CdAc 2 CdS 2HAc I2 (剩余溶液) 2Na2S2O3 滴定Na2S4O6 2NaI
NH3 NH 3 H2SO 4 (标过) (NH 4 )2SO 4 H2SO4 ( 剩标) 2NaOH Na 2SO4 2H 2O
(6)
气体分析是有一连串装有吸附剂的吸附瓶来进行 吸收的，因此吸附剂的顺序必须进行合适的安排， 否则会干扰测定。
下表列出了各种吸附剂和各种气体之间的作用：
混合气与吸附剂作用情况表
编 CO2 CnHm O2 CO CH4 H2 N2 号
KOH (33%)
√



(1)
饱和溴水 √
√

(2)
三、气体分析的特点：
质量较小（m小）
气体特点流动性大（流大）
从而决定
V随T或P的变化而变
气体分析的特点：与液体固体的分析方法不同，很 多是测量气体体积而不称量。
一般气体的取样和测定以体积V为单位，而不是质
量m为单位，并同时测定环境的T和P。
§2 气体的取样
一、取样分类： 1、4部分结构， 2、4种采样形式， 3、3种采样方法。
① 二氧化碳 二氧化碳是酸性气体，常用33％ 氢氧化钾溶液吸收剂。
② 氧 焦性没食子酸的碱性溶液和氧作用，生成 六氧基联苯钾。
③ 一氧化碳 氯化亚铜的氨性溶液 ④ 不饱和烃 饱和溴水或浓硫酸。 焦性没食子酸：1,2,3- 三羟基苯
混合气体的吸收顺序
根据吸收剂的性质，分析煤气时，吸收顺序 应该作如下安排：
焦性没食子酸
的碱溶液
√

√
(3)
氯化亚铜
氨溶液
√
√
√
√
(4)
燃烧法
√ √ √ √ √ √ (5)
（二）吸附容量滴定法 原理：综合使用吸附法和重量滴定法。
方法实质：吸附剂吸附被测组分（混合气 体） ，然后用标准滴定法。
存在的两种反应是：吸收反应和滴定反应。
例如：
钢铁样品 SO2 经过H2O2溶液 H2SO4 NaOH检验
溶液
CO
(4)
氯化铜
CuCl 2 2CO Cu 2Cl 2 2CO
燃烧法测无适 CH4 当的吸收剂
CH 4 2O 2 CO 2 2H 2O V缩 2VCH4
海绵状钯
(5)
（吸收） H2
常用燃烧法
2H2 O2 2H2O
V缩

3 2 VH2
N2
剩余部分
VN2 V总 -V其它
首先将气样管1和橡皮管6 与采样管连接 将真空泵4经橡皮管5 与自来水龙头连接
然后开启自来水龙头和旋塞2、3 使流水真空泵产生负压 将 气体抽入气样管 经过一定时间 关闭自来水龙头及旋塞2、3 完成采样工作
流水抽气法采样装置图：
5 橡皮管
旋塞 2
4 流水真空泵 1气样管 3 旋塞 6 橡皮管
1、化工原料气是无机、有机合成的重要原料，主 要有： （1）天然气：主要是 CH4›95%（煤或石油组成
物的分解产物）
（2）炼油气：CH4及其它低分子量的C、H化合物 （原油热处理产物）
（3）焦炉煤气：H2 、CH4 （煤›800℃炼焦油气 态产物）
（4）水煤气：CO、H2 （水蒸气和炽热的煤作 用，得到半水煤气）
采样瓶装置图
⑵、气样管采样的步骤是：
首先瓶4中注满封闭液 开旋塞2、3 提高瓶4 封闭液进入并充满管1 排尽管1空气。 再经管1和旋塞、橡皮管 与采样管连接 降低瓶4 气体进入管至封闭液降至旋塞2以下 关旋塞2、3 完成采样工作。
气样管装置图如下：
旋塞 3 气样管 1
流水抽气法采样装置图
2．正压状态气体的采样
气体状态：气体压力远高于大气压力的为正 压气体；
采样工具：橡皮气囊或直接采样。 特点：气体借助自己的正压进入气体的气囊。 注意事项：压力过大，应注意调整采样管旋塞， 或者在采样装置与气体容器之间加装缓冲瓶。
3.负压状态气体的采样
气体状态：远低于大气压力的气体称负压 气体；
一、取样分类：
1、4部分结构，2、4种采样形式，3、3种采样方法。
取样管
四部分结构 过滤器

装有玻璃棉的过滤器除去 气体中的机械杂质
1、
冷却器 大于2000C的气体需冷却
气体容器 装采来的毛样
2、四种采样形式

用一定的采样装置在一定时间范围内；
平均试样 一个生产循环或一个生产周期内采样
浓硫酸、 Ag2SO4或 HgSO4作催
化剂
CH2 CH2 H2SO4 CH3 CH2OSO2OH乙基酸钠 (2) CH CH 2H2SO4 CH（OSO2OH）2亚乙基酸钠
C6H6 H2SO4 C6H5SO3H H2O
强氧化性磺化反应
邻苯三酸的 C6H（3 OH）3邻苯三酸 3KOH 中和C6H（3 OK）3 3H2O
⑴、采样瓶采样的步骤是：
首先瓶中注满封闭液 打开弹簧夹5 提高瓶2 封闭液进入1 瓶1空气排尽。
然后经旋塞4和橡皮管3 与采样管连接 降低瓶2 气体进入瓶1 至需要量关旋塞4夹紧弹簧5 完成采样工作
采样瓶装置图如下所示：
橡皮管 3
4 旋塞
5 弹簧夹
1
气样瓶
2 封闭液瓶
O
不被吸收
2
钢铁样中C的测定：
固体 通O2,1250 CCOO2 2 KOHOK22CO3
测体积差VCO2 (C)
2. 气体吸收剂及吸收顺序 定义：用来吸收气体的试剂称作气体吸收剂；
种类有：固液态态：：如如固KO态H海溶绵液状是钯CO是2良H 2好良的好吸的附吸剂附剂
旋塞 2
4 封闭液瓶
气样管装置
说明：如果用气样管采样，则进行分
析时，先将气样管旋塞2的一端经橡皮管和气 体分析仪器的进气管连接，旋塞3的一端插入 不能溶解被分析气体的封闭液中，然后利用 气体分析仪器的水准瓶产生的负压将气体吸 入气体分析仪器中。
⑶、抽气泵减压法采样步骤： （适用于低气压或负压不太高的负压状态气体）
①氢氧化钾溶液 只吸收二氧化碳，其它组分不 被吸收。
②饱和溴水 只吸收不饱和烃，其它组分不干扰。 应在氢氧化钾溶液之后，防止用碱除溴时CO2被 吸收。
③焦性没食子酸的碱性溶液 试剂本身只和氧作 用。是因为是碱性溶液，能吸收酸性气体，所以， 应在氢氧化钾之后。
④氯化亚铜的氨性溶液 不但能吸收一氧化碳， 还能吸收二氧化碳、氧、不饱和烃等气体。因此 安排在最后。
I2 吸收 SO 2 I2 (过标) H2O H2SO 4 2HI I2 (剩余) 2Na 2S2O3 (标准) Na 2S4O6 2NaI
（5）硫铁矿焙烧炉气： SO2 6-9% 用于制造 硫酸
（6）石灰焙烧窑气：CO2 32-40% 用于制碱和制 糖工业
2、燃 料 气 体
上述天然气、炼 油气、焦炉煤气、 水煤气及半水煤 气等，除了作为 化工生产原料气 体之外，也可作 为气体燃料。
3、废气： 燃烧炉的烟道气的组成为：N2、O2、CO2、
采样方法：抽气泵减压法（负压不太高； 抽空容器法（负压过高），抽 空容器是0.5～ 3.0L容器，由优质 厚壁的玻璃瓶或具有旋塞的管瓶组 合。
负压状态气体的采样采样步骤：
采样前 用机械真空泵抽去瓶或管中的空气 瓶或管中压力降至60～100 mmHg 以下 关旋塞 称重；
采样时 经橡皮管将真空容器与采样装置连接 然后开旋塞 气体因负压被吸入容器 关旋塞，称重 两次称重差得到 气体重量
在工业生产中为了正常、安全生产，对各种 工业气体都要经过分析，了解其组成。
1.化工原料气 掌握成分%分析正确配料；
2.中间产品气体分析生产是否正常；
3.（燃料燃烧后生成）烟道气分析 了解
燃烧是否正常；
4.厂房空气分析 检查
通风、设备漏
气情况
判 断 有无有害气体
确 定 是否危及生命及厂房安全。
原理：
混合气 仪器(特定试剂) 吸收被测物与试剂反应
产生体积差 定 根据吸收前后体积之差=被测组分体积,计算出体 积比（V/V）的分数
推广 液固试样 转化气体 特定试剂吸收
测体积差V损测
例如：混合气：
O 2 CO2
KOH(特定试剂 )


可以 代表一个过程或循环的气样；
定期试样 在一定时间间隔内； 定位试样 在生产设备的不同部位；
混合试样 不同对象或同一对象的不同

时间内采取的混合气体样品；


3、三种采样方法
常压状态气体采样

封闭液采样法采采样样管瓶

流水抽气法采样（低负压）
第 九章 气体分析
本章主要内容:
§1 概述 §2 气体试样的采取 §3 气体的化学分析法 §4 气体分析的仪器
§1 概述
一、工业气体分类： 工业生产中常使用气体作为原料或燃料；化工生 产的化学反应常常有副产物废气；燃料燃烧后也 生产废气（如烟道气）；生产厂房空气中常混有 一定量生产气体。
所以工业气体共分四大类：⑴、化工原料气， ⑵、燃料气体，⑶、废气，⑷、厂房空气。
以煤气为例讲解气体的吸收剂及吸收 顺序，其中煤气的组成成分为：
CO 2
烯（乙、丙、丁）

不饱和烃苯 炔、 （甲 乙苯 ） 煤气主要成分O 2
CO



吸收容量法吸收法


CH H 2
4
燃烧法

N 2不被吸收，不能燃烧

煤气中各种成分的吸附剂及吸附顺序表
O2
碱溶液
2C6 H（3 OK）3
1 2
O2
被氯化 C6 H（2 OK）3 - C6 H（2 OK）3六氧基联苯钾
(3)
H2O
保险粉
O2
（Na2S2O4） 蒽醌-β-磺酸
钠作催化剂
2Na 2S2O4 O2 2H 2O 4NaHSO 3
氯化亚铜氨 Cu 2Cl 2 2CO 4NH 3 2H 2O CuCOONH 4 CuCOONH 4 2NH 4Cl