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氢化钙

氢化钙,是一种常见化学试剂,化学式为CaH2。灰白色结晶或块状,极易潮解,用作还原剂干燥剂化学分析试剂等;也是无色正交晶系结晶;工业品为灰色,正交晶或粉末。对湿气敏感。在常温下与干燥空气、氮气均不反应,但在高温可与上述气体发生反应,分别生成氧化钙碳化钙、氯化钙。遇水分解同时释放出氢气,也可与乙醇反应生成氢气和乙醇钙。对金属氧化物的还原作用比氢化钠氢化锂更为强烈。例如我们所熟知的氢化钠,它会在NaCl晶格中结晶。这些氢化物具有更复杂的结构,它们在不反应的溶剂中均不溶解。CaH2会在PbCl2晶格中结晶。

用途

用于粉末冶金,当加热至600~1000℃时,可与锆、、铪等金属氧化物还原,而得到相应的金属粉末。可作为轻便的氢气发生剂,也可用作还原剂干燥剂、分析试剂。

制法

将纯度约99.5%精制钙放入铁盘,放在石英反应管的中央,在石英反应管的两端用橡胶塞分别安装进气管和出气管,从进气管通入提纯氢气,出气管通过矿物油鼓泡器与通风橱相接。反应管用电炉加热。经提纯的氢气,开始时通入大量氢气置换出反应系统中的空气,然后用电炉加热,反应约从200℃开始,进一步加热到250~300℃,以0.6mL/min的流速通入氢气进行反应,经约2h即可完成,生成的氢化钙为多孔性灰白色结晶粉末,制得氢化钙纯度约99%。

处理方案

先将废弃的氢化钙用无水酒精稀释,然后逐渐、分批地加入到装有大量水的敞口容器中,会出现大量气体(H2),放热不明显,最后废水倒入碱性废液桶中即可。

环境影响

健康危害

侵入途径:吸入、食入。

健康危害:本品对粘膜、上呼吸道、眼和皮肤有强烈的刺激性。吸入后,可因喉及支气管肌肉痉挛、炎症、水肿、化学性肺炎或肺水肿而致死。接触后引起烧灼感、咳嗽、喘证喉炎气短、头痛、恶心、呕吐等。

毒理性

危险特性:化学反应活性很高,遇潮气、水或酸类发生反应,放出氢气并能引起燃烧。与氧化剂、金属氧化物剧烈反应。遇湿气和水分生成氢氧化物,腐蚀性很强。

燃烧(分解)产物:氧化钙、水。氧化钙再与水产生反应,最终生成氢氧化钙

化学方程式CaH₂+O₂==CaO+H₂OCaO+H₂O==Ca(OH)₂

所以 总的化学方程式为CaH₂+O₂==Ca(OH)₂

另外,氢化钙与水的反应是:

CaH2+2H₂O=Ca(OH)2+2H₂↑

登山队员常用此反应制取氢气

4.实验室监测方法:

原子吸收法

5.环境标准:

应急处置

泄漏处理

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式呼吸器,穿防酸碱工作服。不要直接接触泄漏物。小量泄漏:避免扬尘,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,减少飞散。与有关技术部门联系,确定清除方法。

防护措施

呼吸系统防护:可能接触毒物时,应该佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。必要时,建议佩戴自给式呼吸器。

眼睛防护:呼吸系统防护中已作防护。

身体防护:穿化学防护服。

手防护:戴橡胶手套。

其它:工作现场严禁吸烟。注意个人清洁卫生。

急救措施

皮肤接触:立即脱去被污染的衣着,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:迅速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。

食入:误服者用水漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。

灭火方法:不可用水、泡沫、二氧化碳卤代烃(如1211灭火剂)等灭火。只能用金属盖或干燥石墨、干燥白云石粉末将火焖熄。

化学数据

1、疏水参数计算参考值(XlogP):无

2、氢键供体数量:0

3、氢键受体数量:0

4、可旋转化学键数量:0

5、互变异构体数量:无

6、拓扑分子极性表面积:0

7、重原子数量:1

8、表面电荷:0

9、复杂度:0

10、同位素原子数量:0

11、确定原子立构中心数量:0

12、不确定原子立构中心数量:0

13、确定化学键立构中心数量:0

14、不确定化学键立构中心数量:0

15、共价键单元数量:3

安全信息

危险运输编码:UN 1404 4.3/PG 1

危险品标志:易燃

安全标识:S43S24/25

危险标识:R15

物化性质

氢化钙分子结构图

氢化钙是一种碱土金属氢化物,虽不如氢化锂稳定,但比其他氢化碱金属盐稳定。化学式为CaH2,分子量为42.10。白色单斜晶系或块状物,工业品呈灰色,受潮湿空气作用放出氢气留下氢氧化钙。比重为1.9。约600℃ 分解,熔点为816℃(氢气中)。遇水、羧酸、低碳醇分解生成氢气。常温下不与干燥的氧、氮、氯反应,但在高温下可反应,分别生成CaO、Ca3N2、 CaCl2。与水在常温下反应,生成氢氧化钙和氢。

CaH2+ 2H2O → Ca(OH)2+ 2H2

氢化钙具有强还原性,可使金属氧化物氯化物的金属游离出来,例如,

2CaH2+ MO2→ 2CaO + 2H2+ M(金属)

氢化钙常用做强还原剂,以及在野外工作时用来制氢气。制备方法:将金属钙装入铁锅内,用电热或油加热到约300℃,和氢气反应即可制成氢化钙。

Ca + H2→ CaH2+ 214kJ·摩尔

或在氢气流中用镁使氧化钙还原也可以制备出来,由于分离氧化钙有困难不能得到高纯度氢化钙产品。

CaO + Mg + H2→ CaH2+ MgO

参考资料