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  • 电石”是“碳化钙”的同义词。

    碳化钙

    碳化钙,电石的主要成分,是无机化合物,白色晶体,工业品为灰黑色块状物,断面为紫色或灰色。遇水立即发生激烈反应,生成乙炔,并放出热量。碳化钙是重要的基本化工原料,主要用于产生乙炔气。也用于有机合成、氧炔焊接等。

    2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,碳化钙生产在3类致癌物清单中。

    编辑摘要

    基本信息 编辑信息模块

    中文名称: 碳化钙 外文名: calcium carbide
    别名: 电石 化学式: CaC2
    CAS号: 75-20-7 摩尔质量: 64.10
    外观: 黄褐色或黑色的块状固体,纯品为无色晶体(含CaC2较高的是紫色)。 密度: 2.22克/立方厘米
    熔点: 447 沸点: 2300

    目录

    结构及性质/碳化钙 编辑

    理化特性

    英文别名: Calcium carbide; calcium acetylide; Quartz crystal; calcium ethynediide; ethyne, calcium salt (1:1)

    碳化钙 碳化钙

    电子式:Ca [:C≡C:] 中间的“≡”代表三对共用电子对

    InChI: InChI=1/C2. Ca/c1-2;/q-2;+2

    理化性质:矿石为黄褐色或黑色的块状固体,纯品为白色晶体(含CaC2较高的是紫色)。密度2.22克/立方厘米,熔点2300℃(与CaC2含量有关),遇水立即发生激烈反应,生成乙炔,并放出热量,电石含量不同熔点也随之变化。

    杂质:因电石中常含有砷化钙(Ca3 As2)、磷化钙(Ca3 P2)等杂质,与水作用时同时放出砷化氢(AsH)、磷化氢(PH )等有毒气体,因此使用由电石产生的乙炔有毒。

    晶体结构

    CaC2的晶体结构 CaC2的晶体结构

    CaC2最常见的晶型属四方晶系,在298K到720K之间稳定,其结构如右图所示。四方CaC2的晶体结构类似NaCl型,但由于[:C≡C:]2-离子呈椭圆形,定向排列,晶体属四方晶系。在CaC2晶体的[:C≡C:]2-离子中,C-C距离为120pm,相当于碳碳叁键的键长,Ca和C间的距离为259和282pm。  

    应用/碳化钙 编辑

    反应原理:CaC+2HO==Ca(OH)+CH↑

    这是一个放热反应,ΔH = -120kJ/mol,因此需要用饱和食盐水与之反应来控制反应速率。  

    CaC2能导电,纯度越高,导电越易。

    电石-石灰相平衡图 电石-石灰相平衡图

    (1)电石与水反应生成的乙炔可以合成许多有机化合物例如:合成橡胶、 人造树脂、丙酮、烯酮、炭黑等;同时乙炔一氧焰广泛用于金属的焊接和切割。

    (2)加热粉状电石与氮气时,反应生成氰氨化钙,即石灰氮:

    CaC2 + N2 → CaCN2 + C , ΔH = -296kJ/mol

    石灰氮是制备氨基氰的重要原料。加热石灰氮 与食盐反应生成的熔体用于采金及有色金属工业。

    (3)电石本身可用于钢铁工业的脱硫剂。

    (4)生产聚氯乙烯(PVC),电石法生产聚氯乙烯利用电石(碳化钙CaC2),遇水生成乙炔(C2H2),将乙炔与氯化氢(HCl)合成制出氯乙烯单体(CH2=CHCl),再通过聚合反应使氯乙烯生成聚氯乙烯—[CH2—CHCI]n—的化学反应方法。

    (5)旧时矿工下矿,将电石放入铁罐之中利用生成的乙炔(C2H2)制作成电石灯。

    制法/碳化钙 编辑

    反应方程式:CaO + 3C → CaC + CO , ΔH = +465.7kJ/mol

    这是一个强吸热反应,故需在2100-2500K的电炉中进行。  

    电石灯 电石灯

    工业上一般使用电炉熔炼法与氧热法,电炉熔炼法是将焦炭与氧化钙(分子式 CaO)置于2200℃左右的电炉中熔炼,生成碳化钙(分子式CaC2)。氧热法:即:高炉富氧氧热法熔炼CaC2 (电石) 、石灰石中提取炭、高温低压煤气发生炉。此一炉三使用工艺技术,使 CaC2生产综合利用了煤气化过程中的余热和煤灰,煤灰加配料熔融后生成CaC2和硅铁(提纯CaC2时);“高温低压”煤气发生炉,使煤气的产(发)生自然化。每熔炼一吨80% CaC2,从石灰石中提取纯炭168kg左右,产生煤气(CO在55%—95%)6000—2600 m3,可生产4.5吨左右的甲醇。富氧既提高炉温又提高了煤气的CO质量,氧气尤为一举两用,煤热能利用后的煤气,用于煤化工或清洁发电。此工艺为无消耗能源型和无污染型的CaC2生产和煤气生产。

    密闭操作,全面排风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿化学防护服,戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类、醇类接触。尤其要注意避免与水接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。

    危害/碳化钙 编辑

    健康危害

    损害皮肤,引起皮肤瘙痒、炎症、“鸟眼”样溃疡、黑皮病。皮肤灼伤表现为创面长期不愈及慢性溃疡型。接触工人出现汗少、牙釉质损害、龋齿发病率增高。

    毒理学特性及环境行为

    燃爆危险: 本品遇湿易燃。

    危险特性:干燥时不燃,遇水或湿气能迅速产生高度易燃的乙炔气体,在空气中达到一定的浓度时, 可发生爆炸性灾害。与酸类物质能发生剧烈反应。

    燃烧(分解)产物:乙炔、一氧化碳、二氧化碳。

    急救措施

    皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。

    眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。

    吸入:脱离现场至空气新鲜处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。就医。

    应急处理

    隔离泄漏污染区,限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏:用砂土、干燥石灰或苏打灰混合。使用无火花工具收集于干燥、洁净、有盖的容器中,转移至安全场所。大量泄漏:用塑料布、帆布覆盖。与有关技术部门联系,确定清除方法。

    灭火方法:禁止用水或泡沫灭火。二氧化碳也无效。须用干燥石墨粉或其它干粉(如干砂)灭火。

    储藏/碳化钙 编辑

    储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。相对湿度保持在75%以下。包装必须密封,切勿受潮。应与酸类、醇类等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

    相关文献

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