对苯二酚热分解制备氮气是一种经典的化学制备氮气的方法,其原理是通过对苯二酚在高温下发生热分解反应,生成氮气和水蒸气。具体过程如下:
对苯二酚分解生成苯酚和苯:
C12H10O2 -> 2C6H5OH + C6H6
苯在高温下与空气中的氧气发生燃烧反应,生成二氧化碳和水:
2C6H6 + 15O2 -> 12CO2 + 6H2O
由于空气中氧气的量不足,苯未完全燃烧,同时生成一定量的一氧化碳和碳黑:
C6H6 + 3O2 -> 6CO + 3H2O
C6H6 -> C + 3H2
苯酚与一氧化碳在高温下发生水煤气反应,生成氢气和苯:
C6H5OH + CO -> C6H6 + H2O
由于对苯二酚的分解产物中含有苯酚、苯、一氧化碳和水蒸气等杂质,需要通过一系列的净化步骤,例如洗涤、吸附、压缩等,才能得到高纯度的氮气。
对苯二酚热分解制备氮气的优点是反应过程简单、原料易得且价格低廉、产物纯度高等。然而,该方法也存在一些缺点,例如反应温度较高、产物中含有一定量的有害气体(如一氧化碳)、制气速度较慢等。因此,在实际应用中,需要根据具体情况综合考虑选择合适的氮气制备方法。