第四章 气体分析
§ 1 概述
§ 2 气体试样的采取
§ 3 气体的化学分析法
§ 4 气体分析的仪器本章主要内容,
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；燃料燃烧后也产生废气（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：化工原料气、气体燃料、废气和厂房空气 。
§ 1 概述
（ 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）
（ 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化工原料气是无机、有机合成的重要原料，主要有：
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。
气 体 燃 料废气：
燃烧炉的烟道气的组成为,N2,O2、
CO2,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，有机化工的废气是各种各样的。
厂房空气：
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。
气体分析意义：
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 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 燃烧是否正常；
4.厂房空气分析 通风、设备漏气情况有无有害气体 是否危及生命及厂房安全。
了解
检查
确定 判断
%掌握成分气体分析的特点：
的变化而变或随流动性大（流大）
小）质量较小（
气体特点
PTV
m
从而决定一般测定气体的 V而不是质量
m，并同时测定环境的 T和 P。
§ 2 气体试样的采取共有,4部分结构,4种采样形式、
3种采样方法
装采来的毛样气体容器的气体需冷却大于冷却器气体中的机械杂质去装有玻璃棉的过滤器除过滤器采样管四部分结构
C
0
200
4种采样形式
样品；时间内采取的混合气体不同不同对象或同一对象的混合试样；在生产设备的不同部位定位试样在一定时间间隔内；定期试样气样；代表一个过程或循环的可以产周期内采样一个生产循环或一个生定时间范围内；用一定的采样装置在一平均试样
3种采样方法
Hg10060
mm瓶内压降至抽空容器采样法，负压太高抽气泵减压法负压不太高负压状态气体采样装置连接直接把分析仪器和采样或者橡皮气囊为采样容器，正压状态气体采样压）流水抽气法采样（低负采样管采样瓶封闭液采样法常压状态气体采样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：采样瓶或采样管采样瓶采样的步骤是：
完成采样工作夹紧弹簧至需要量关旋塞气体进入瓶降低瓶与采样管连接和橡皮管然后经旋塞
54
12
34
空气排尽。瓶封闭液进入提高瓶打开弹簧夹首先瓶中注满封闭液
112
5
采样瓶装置图如下所示：
1
2
3
4
5
橡 皮 管旋 塞弹 簧 夹封 闭 液 瓶气 样 瓶采 样 瓶 装 置 图气样管采样的步骤是：
空气。排尽管封闭液进入并充满管提高瓶、开旋塞中注满封闭液首先瓶
11
4324
完成采样工作。、关旋塞以下至旋塞气体进入管至封闭液降降低瓶与采样管连接和旋塞、橡皮管再经管
32
24
1
气样管装置图如下：
1
2
3
4
旋 塞旋 塞封 闭 液 瓶气 样 管 装 置气 样 管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 ）
与自来水龙头连接经橡皮管将真空泵与采样管连接和橡皮管首先将气样管
54
61
完成采样工作、关闭自来水龙头及旋塞经过一定时间气体抽入气样管将使流水真空泵产生负压、旋塞然后开启自来水龙头和
32
32
流水抽气法采样装置图,
1
2
3
4
5
气 样 管旋 塞旋 塞流 水 真 空 泵橡 皮 管橡 皮 管流 水 抽 气 法 采 样 装 置 图
6
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。
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：采样瓶、采样管、橡皮囊或直接采样。
特点,不要改变封闭液的位置，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。
2．正压状态气体的采样
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；
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管瓶组成具有旋塞。
负压状态气体的采样采样步骤,
称重；关旋塞以下～瓶或管中压力降至管中的空气用机械真空泵抽去瓶或采样前
m m H g 10060
气体重量两次称重差得到关旋塞，称重气体因负压被吸入容器然后开旋塞采样装置连接经橡皮管将真空容器与采样时
§ 3,气体的化学分析方法
氧化铜燃烧法缓燃法爆烧法燃烧法气体重量法气体容量滴定法气体容量法吸收法分两大类
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不一致，则吸收前后的体积之差即为被测组分的体积。
一,吸收法
（一） 气体容量法（或气体体积）
原理：
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
定产生吸收体积差被测物与试剂反应特定试剂仪器混合气 )(
损测测体积差特定试剂转化 吸收气体液固试样推广
V
例如,混合气：
不被吸收特定试剂 2)K O H (
2
2 O
CO
O
钢铁样中 C的测定：
C)(
COK
O
CO
O
2
0
2
CO
32
2KOH
2
2C125,O
V
测体积差通固体
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；
良好的吸附剂是固态：如固态海绵状钯良好的吸附剂溶液是液态：如种类有：
2
2
H
COK O H
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：
不被吸收，不能燃烧燃烧法苯、甲苯炔（乙）
烯（乙、丙、丁）
不饱和烃煤气主要成分
2
2
4
2
2
N
H
CH
CO
O
CO
吸收容量法
吸收法
煤气中各种成分的吸附剂及吸附顺序表成分 吸附剂 反应顺序
CO2 33%KOH (1)
CnHm
饱和溴水
(臭 )
（石蜡封口） 加成反应 苯缓慢溶解于溴水，不与之反应
(2)浓硫酸、
Ag2SO4或
HgSO4作催化剂强氧化性磺化反应
O2 焦性没食子酸的碱溶液 (3)
OHCOK2 KOHCO 2322
)(BrCHBrCHBrCHCH 22222 l
)(C H B rC H B rBr2CHCH 222 l
乙基酸钠OHOS OCHCHSOHCHCH 2234222
亚乙基酸钠）（ 2242 OHO S OCHSO2HCHCH
OHHSOHCSOHHC 23564266
O3HOKHC3 K O HOHHC 2336336 ）（邻苯三酸）（ 中和
OHOKHC-OKHCO21OKH2C 23263262336 六氧基联苯钾）（）（）（ 被氯化
O2
保险粉
（ Na2S2O4）
蒽醌 -β -磺酸钠作催化剂
CO
氯化亚铜氨溶液
(4)
氯化亚铜盐酸溶液
CH4
燃烧法测无适当的吸收剂
(5)
H2
海绵状钯
（吸收）
常用燃烧法
N2 剩余部分 (6)
322422 4 N aH S OO2HOOS2 N a
2 C OClCu2 C OC u C l 222
4CH2224 2 O2HCO2OCH VV 缩
2H222 2
3 O2HO2H VV
缩其它总 VVV -2N?
Cl2 N HC u C O O N HC u C O O N HO2H4 N H2 C OClCu 4442322
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
C
O
2
CnH
m
O2 CO CH
4
H2 N2
编号
KOH (33%) √ (1)
饱和溴水 √ √ (2)
焦性没食子酸的碱溶液 √? √ (3)
氯化亚铜氨溶液 √ √ √ √
(4)
燃烧法 √ √ √ √ √ √? (5)
标注表格：
√表示发生了相互作用或干扰；?表示不干扰
(1) KOH溶液只吸附 CO2；
(2) 饱和溴水只吸附不饱和烃，其他的不干扰，
但是要用碱溶液除去吸附时混入的溴重气，此时
CO2也被吸附故排在 KOH之后；
(3) 焦性没食子酸的碱溶液能吸附碱性气体 CO2
，所以排在 KOH之后；
(4) 氯化亚铜氨溶液不但吸附 CO而且吸附 CO2,
O2,CnHm等，故应为第 4位。
（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。
检验钢铁样品 溶液经过 N a O H42OH2 SOHSO 22
例如,
示例表气体 吸收反应 滴定反应
H2S
NH3
Cl2
2 H A cC d SC d A cSH 22
SC d C l2 H I过量溶液IH C lC d S 22
2 2 2 3 2 4 6I ( ) 2 N a S O N a S O 2 N a I剩 余
424423 SO)( N H)(SOHNH 标过 O2HSONa2 N aO H) (SOH
24242剩标
)(IK C l2KI2Cl 22 定量析出 2 N a IOSNaOS2 N aI 6423222
示例表
SO2
H2O2
吸收
I2
吸收
HC
l
NaOH
吸收
AgNO3
吸收
3222 SOHOHSO
OHSOHOHSOH 2422232
OH2SONa)2 N aO H (SOH 24242 标准
HI2SOHOH)(ISO 42222 过标 2 N a IOSNa)(OS2 N a)(I 6423222 标准剩余
OHN aC l)(N aO HH C l 2 过标 O2HSONaSOH)2 N aO H ( 24242剩余
33 H N OClA)(NOAH C l gg 过标
3443 NONHA g S C NS C NNH)(NOA剩余g
（三）吸收重量法综合应用吸收法和重量分析法，测定气体物质或可以转化为气体物质的元素含量的方法。
例如：
过氯酸镁吸收碱石棉吸收有机化合物中有 气流中燃烧
OH
CO
H
C
2
2O 2
然后根据吸附剂增加的重量计算 C,H 的含 量。
二,燃烧法利用可燃烧性气体的性质进行测定的方法，特别适用于无适当吸收剂的化学性质比较稳定的气体。
如,CH4无适当的吸收剂,H2,CO可用燃烧法也可以用吸收法。
燃烧法原理：
根据可燃性气体燃烧后，其体积缩减
V缩,消耗氧的体积 VO2或生成 CO2的体积
VCO2与可燃性气体的体积 V可燃的比例关系，由测定得 V缩,VO2或 VCO2计算 V可燃从而求得其含量。 V可燃 与 V缩,VO2或 VCO2
有一定的比例关系，是计算的依据，也是燃烧法的主要理论依据。
例 1，以氢气燃烧为例找出比例关系,
)O(2HO)(2H 222 l可燃性气体
0
2
1
1
2
222
2
2
COHO
O
H VVV
V
V
又＝＝
2
2
H
H
2
3
3
2
VV
V
V
＝＝解,缩缩
例 2,以甲烷燃烧为例：
OHCO2O)(CH 2224可燃性气体
42
4
CHO
CH 2
2
1 VV
V
V
＝
缩
24
2
4
COCH
CO
CH
1
1 VV
V
V
＝
4
4
CH
CH 2
2
1 VV
V
V
缩缩
＝解：
例 3,以 CO 燃烧为例：
22 CO2O)2 C O (可燃性气体
2
1
2
1
1
2
COOCO
CO
2
VVVV
V
V
缩缩
＝解：
2
2
COCO
CO
CO
2
2
VV
V
V
＝
(二 ) 一元可燃性气体含量的测定（含一种可燃性气体）
可用吸收法除去干扰组分（如 O2，
CO2等），再加入一定量的 O2或空气，燃烧后根据体积的变化或生成 CO2的体积，
可计算可燃性气体含量。
例如,一混合气体有 N2,O2,CO2,CO取样
50mL测 CO,测 CO时 O2,CO2有干扰，吸收干扰物后再补充 O2使混合气燃烧测出生成 CO2
的体积 VCO2=20.00mL，求混合气体中 CO的含量？
22 CO2O2 C O,解
mL00.202COCO VV
%00.404 0 0 0.000.50 00.20)CO( CO ＝＝
总V
V?
（三） 二元可燃性气体含量的测定（含两种可燃性气体）
先吸收除去干扰组分，经空气或充分的 O2燃烧后，测 V缩,VO2、
VCO2，列出相关的方程式求解。
二元可燃烧气体含量测定表混合气化学反应式 联立方程式(选其中两个 ) 解联立方程式
CH4
与
CO
(1),(2)联立：
CH4
与
H2
（ 1）,（ 2）,（ 3）联立：
O2HCO2OCH 2224
22 CO2O2 C O
COCH缩 2112 4 VVV?＝
COCHCO 42 VVV
COCHO 2112 42 VVV 3
2 2
4
CO
CH
VVV 缩
3
2-4 2CO
CO
缩VVV?
O2HCO2OCH 2224
O2HO2H 222
24 HCH缩 2
112 VVV?＝
42 CHCO VV?
242 HCHO 2
112 VVV
22
2
4 OH
OCH 4 3 VVVVVV 缩缩,
22242 COOHCHCO 42 VVVVV,
3
42 2
242
CO
HCHCO
VVVVV 缩、
例 1,CH4,CO和 N2的混合气 20.00mL。加一定量过量的 O2，燃烧后体积缩减 21.00mL，生成 CO218.00mL，计算各种成分的含量？
解：反应式,O2HCO2OCH 2224
，
22 CO2O2 C O
COCH缩 2
1
1
2
4 VVV?＝
，
COCHCO 42 VVV
得到：
00.212112 COCH 4 VV
解联立方程式得到：
2,0 0 m L mL00.10 mL00.8 24 NCOCH VVV,，
则：
1 0,0 0 %1 0 0 0.0)N( 4 0,0 0 %4 0 0 0.0)CH(
%00.505 0 0 0.000.20 00.10( C O )
24
，
，
00.18COCH 4 VV
例 2,含 CH4,H2和 N2的混合气 20.00mL。精确加入空气 80.00mL。燃烧后用 KOH溶液吸收生成的 CO2，剩余气体的体积为 68.00 mL，再用没食子酸的碱溶液吸收剩余的 O2后，体积为 66.28mL。计算混合气体中 CH4,H2和 N2的体积含量？
O2HO2H O2HCO2OCH 2222224,解：
（ 1）求消耗 O2的体积为：燃烧前准确加入
80,00mL空气，空气中含 O220.90 ％,所以加入的 O2的体积是：
mL72.16%90.200.802OV
燃烧后吸收法测得 O2：
mL72.128.660.682OV
则消耗的 O2为：
mL00.1572.172.162OV
（ 1）
mL00.152
2
1
CH H
42 CHH
42
VV
氧体积为：耗，
（ 2）再求
2CO VV 和总缩燃烧后除去 CO2后剩余体积为 68.00mL，所以燃烧中的总体积缩减与生成 CO2的总体积的和共为
100-68.00=32.00mL。
其中：
42 CHH缩
223 VVV?＝总
，
42 CHCO 0 VV
即,0.32
2
32
424 CHHCH VVV
（ 2）
解（ 1）（ 2）联立方程得到：
mL97.2 mL33.4 mL70.12 242 NCHH VVV 则，
则：
%85.41)(N %65.12)( C H %5.6300.20 7.12)(H 242,，
（四） 燃烧法燃烧法共分为三类：
爆燃法、缓燃法、氧化铜燃烧法。
几个概念：
爆炸上限,使可燃性气体能引起爆炸的最高含量
(含量指可燃性气体与空气或氧气的浓度关系百分比 )。
爆炸下限,使可燃性气体能引起爆炸的最低含量。
爆炸极限,爆炸上限和爆炸下限之间的范围。
例如：
氢气的爆炸极限是,4.1～ 74.2％
。即氢气在空气中的体积占 4.1～ 74.2％
时，此混合气体有爆炸性。下限以下可避免爆炸，上限以上氧气不足，可燃气体不能完全燃烧。
爆燃法（爆炸燃烧法）：
可燃气体与空或氧气混合，其比例能使可燃气体完全燃烧且在爆炸极限内的方法 。
特点,所需时间最少即快速。爆炸极限在工业生成防火防爆工作中极重要的意义 。
缓燃法 (缓慢燃烧法 ),
可燃气体与空气或氧气混合，且浓度控制在爆炸极限以下，使之经过炽热的铂质螺丝而引起缓慢燃烧。
特点,需时太长。适合于可燃性组分浓度较低的混合气体或空气中可燃物的测定氧化铜燃烧法,
利用氧化铜在高温下的氧化活性，使可燃性气体缓慢燃烧。
特点,不要加入燃烧所需氧，所用的氧气由氧化铜还原得出。 CuO使用后，可在 400℃
通入空气使之氧化即可再用。
优点,因不通入氧气，可减少一次体积测量而减少误差，并且测量后的计算也因不加入氧气而简化。
氧化铜燃烧法的反应方程式：
CuOHC u OH 2C4003502 o
CuCOC u OCO 2C280 o
CuOH2COC u OCH 224
§ 4 气体分析的仪器主要部件：
mL20 mL204
mL100
mL70 mL30
mL40 mL35 mL25
细管右臂玻球个左臂双臂式单管式下部细长为，上球单球式下部，下球，上球双球式量气筒这是测量气体体积用的部件
接触式气泡式吸收瓶 供气体进行吸收作用的部件
氧化铜燃管缓燃管爆燃管（爆燃球）
燃烧管 供气体进行燃烧反应的部件梳形管：连接量气管、吸收瓶及燃烧管的部件。
旋塞：三通、普通、四通旋塞，控制气体流动的部件。
§ 1 概述
§ 2 气体试样的采取
§ 3 气体的化学分析法
§ 4 气体分析的仪器本章主要内容,
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；燃料燃烧后也产生废气（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：化工原料气、气体燃料、废气和厂房空气 。
§ 1 概述
（ 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）
（ 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化工原料气是无机、有机合成的重要原料，主要有：
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。
气 体 燃 料废气：
燃烧炉的烟道气的组成为,N2,O2、
CO2,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，有机化工的废气是各种各样的。
厂房空气：
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。
气体分析意义：
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 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 燃烧是否正常；
4.厂房空气分析 通风、设备漏气情况有无有害气体 是否危及生命及厂房安全。
了解
检查
确定 判断
%掌握成分气体分析的特点：
的变化而变或随流动性大（流大）
小）质量较小（
气体特点
PTV
m
从而决定一般测定气体的 V而不是质量
m，并同时测定环境的 T和 P。
§ 2 气体试样的采取共有,4部分结构,4种采样形式、
3种采样方法
装采来的毛样气体容器的气体需冷却大于冷却器气体中的机械杂质去装有玻璃棉的过滤器除过滤器采样管四部分结构
C
0
200
4种采样形式
样品；时间内采取的混合气体不同不同对象或同一对象的混合试样；在生产设备的不同部位定位试样在一定时间间隔内；定期试样气样；代表一个过程或循环的可以产周期内采样一个生产循环或一个生定时间范围内；用一定的采样装置在一平均试样
3种采样方法
Hg10060
mm瓶内压降至抽空容器采样法，负压太高抽气泵减压法负压不太高负压状态气体采样装置连接直接把分析仪器和采样或者橡皮气囊为采样容器，正压状态气体采样压）流水抽气法采样（低负采样管采样瓶封闭液采样法常压状态气体采样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：采样瓶或采样管采样瓶采样的步骤是：
完成采样工作夹紧弹簧至需要量关旋塞气体进入瓶降低瓶与采样管连接和橡皮管然后经旋塞
54
12
34
空气排尽。瓶封闭液进入提高瓶打开弹簧夹首先瓶中注满封闭液
112
5
采样瓶装置图如下所示：
1
2
3
4
5
橡 皮 管旋 塞弹 簧 夹封 闭 液 瓶气 样 瓶采 样 瓶 装 置 图气样管采样的步骤是：
空气。排尽管封闭液进入并充满管提高瓶、开旋塞中注满封闭液首先瓶
11
4324
完成采样工作。、关旋塞以下至旋塞气体进入管至封闭液降降低瓶与采样管连接和旋塞、橡皮管再经管
32
24
1
气样管装置图如下：
1
2
3
4
旋 塞旋 塞封 闭 液 瓶气 样 管 装 置气 样 管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 ）
与自来水龙头连接经橡皮管将真空泵与采样管连接和橡皮管首先将气样管
54
61
完成采样工作、关闭自来水龙头及旋塞经过一定时间气体抽入气样管将使流水真空泵产生负压、旋塞然后开启自来水龙头和
32
32
流水抽气法采样装置图,
1
2
3
4
5
气 样 管旋 塞旋 塞流 水 真 空 泵橡 皮 管橡 皮 管流 水 抽 气 法 采 样 装 置 图
6
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。
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：采样瓶、采样管、橡皮囊或直接采样。
特点,不要改变封闭液的位置，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。
2．正压状态气体的采样
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；
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管瓶组成具有旋塞。
负压状态气体的采样采样步骤,
称重；关旋塞以下～瓶或管中压力降至管中的空气用机械真空泵抽去瓶或采样前
m m H g 10060
气体重量两次称重差得到关旋塞，称重气体因负压被吸入容器然后开旋塞采样装置连接经橡皮管将真空容器与采样时
§ 3,气体的化学分析方法
氧化铜燃烧法缓燃法爆烧法燃烧法气体重量法气体容量滴定法气体容量法吸收法分两大类
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不一致，则吸收前后的体积之差即为被测组分的体积。
一,吸收法
（一） 气体容量法（或气体体积）
原理：
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
定产生吸收体积差被测物与试剂反应特定试剂仪器混合气 )(
损测测体积差特定试剂转化 吸收气体液固试样推广
V
例如,混合气：
不被吸收特定试剂 2)K O H (
2
2 O
CO
O
钢铁样中 C的测定：
C)(
COK
O
CO
O
2
0
2
CO
32
2KOH
2
2C125,O
V
测体积差通固体
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；
良好的吸附剂是固态：如固态海绵状钯良好的吸附剂溶液是液态：如种类有：
2
2
H
COK O H
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：
不被吸收，不能燃烧燃烧法苯、甲苯炔（乙）
烯（乙、丙、丁）
不饱和烃煤气主要成分
2
2
4
2
2
N
H
CH
CO
O
CO
吸收容量法
吸收法
煤气中各种成分的吸附剂及吸附顺序表成分 吸附剂 反应顺序
CO2 33%KOH (1)
CnHm
饱和溴水
(臭 )
（石蜡封口） 加成反应 苯缓慢溶解于溴水，不与之反应
(2)浓硫酸、
Ag2SO4或
HgSO4作催化剂强氧化性磺化反应
O2 焦性没食子酸的碱溶液 (3)
OHCOK2 KOHCO 2322
)(BrCHBrCHBrCHCH 22222 l
)(C H B rC H B rBr2CHCH 222 l
乙基酸钠OHOS OCHCHSOHCHCH 2234222
亚乙基酸钠）（ 2242 OHO S OCHSO2HCHCH
OHHSOHCSOHHC 23564266
O3HOKHC3 K O HOHHC 2336336 ）（邻苯三酸）（ 中和
OHOKHC-OKHCO21OKH2C 23263262336 六氧基联苯钾）（）（）（ 被氯化
O2
保险粉
（ Na2S2O4）
蒽醌 -β -磺酸钠作催化剂
CO
氯化亚铜氨溶液
(4)
氯化亚铜盐酸溶液
CH4
燃烧法测无适当的吸收剂
(5)
H2
海绵状钯
（吸收）
常用燃烧法
N2 剩余部分 (6)
322422 4 N aH S OO2HOOS2 N a
2 C OClCu2 C OC u C l 222
4CH2224 2 O2HCO2OCH VV 缩
2H222 2
3 O2HO2H VV
缩其它总 VVV -2N?
Cl2 N HC u C O O N HC u C O O N HO2H4 N H2 C OClCu 4442322
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
C
O
2
CnH
m
O2 CO CH
4
H2 N2
编号
KOH (33%) √ (1)
饱和溴水 √ √ (2)
焦性没食子酸的碱溶液 √? √ (3)
氯化亚铜氨溶液 √ √ √ √
(4)
燃烧法 √ √ √ √ √ √? (5)
标注表格：
√表示发生了相互作用或干扰；?表示不干扰
(1) KOH溶液只吸附 CO2；
(2) 饱和溴水只吸附不饱和烃，其他的不干扰，
但是要用碱溶液除去吸附时混入的溴重气，此时
CO2也被吸附故排在 KOH之后；
(3) 焦性没食子酸的碱溶液能吸附碱性气体 CO2
，所以排在 KOH之后；
(4) 氯化亚铜氨溶液不但吸附 CO而且吸附 CO2,
O2,CnHm等，故应为第 4位。
（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。
检验钢铁样品 溶液经过 N a O H42OH2 SOHSO 22
例如,
示例表气体 吸收反应 滴定反应
H2S
NH3
Cl2
2 H A cC d SC d A cSH 22
SC d C l2 H I过量溶液IH C lC d S 22
2 2 2 3 2 4 6I ( ) 2 N a S O N a S O 2 N a I剩 余
424423 SO)( N H)(SOHNH 标过 O2HSONa2 N aO H) (SOH
24242剩标
)(IK C l2KI2Cl 22 定量析出 2 N a IOSNaOS2 N aI 6423222
示例表
SO2
H2O2
吸收
I2
吸收
HC
l
NaOH
吸收
AgNO3
吸收
3222 SOHOHSO
OHSOHOHSOH 2422232
OH2SONa)2 N aO H (SOH 24242 标准
HI2SOHOH)(ISO 42222 过标 2 N a IOSNa)(OS2 N a)(I 6423222 标准剩余
OHN aC l)(N aO HH C l 2 过标 O2HSONaSOH)2 N aO H ( 24242剩余
33 H N OClA)(NOAH C l gg 过标
3443 NONHA g S C NS C NNH)(NOA剩余g
（三）吸收重量法综合应用吸收法和重量分析法，测定气体物质或可以转化为气体物质的元素含量的方法。
例如：
过氯酸镁吸收碱石棉吸收有机化合物中有 气流中燃烧
OH
CO
H
C
2
2O 2
然后根据吸附剂增加的重量计算 C,H 的含 量。
二,燃烧法利用可燃烧性气体的性质进行测定的方法，特别适用于无适当吸收剂的化学性质比较稳定的气体。
如,CH4无适当的吸收剂,H2,CO可用燃烧法也可以用吸收法。
燃烧法原理：
根据可燃性气体燃烧后，其体积缩减
V缩,消耗氧的体积 VO2或生成 CO2的体积
VCO2与可燃性气体的体积 V可燃的比例关系，由测定得 V缩,VO2或 VCO2计算 V可燃从而求得其含量。 V可燃 与 V缩,VO2或 VCO2
有一定的比例关系，是计算的依据，也是燃烧法的主要理论依据。
例 1，以氢气燃烧为例找出比例关系,
)O(2HO)(2H 222 l可燃性气体
0
2
1
1
2
222
2
2
COHO
O
H VVV
V
V
又＝＝
2
2
H
H
2
3
3
2
VV
V
V
＝＝解,缩缩
例 2,以甲烷燃烧为例：
OHCO2O)(CH 2224可燃性气体
42
4
CHO
CH 2
2
1 VV
V
V
＝
缩
24
2
4
COCH
CO
CH
1
1 VV
V
V
＝
4
4
CH
CH 2
2
1 VV
V
V
缩缩
＝解：
例 3,以 CO 燃烧为例：
22 CO2O)2 C O (可燃性气体
2
1
2
1
1
2
COOCO
CO
2
VVVV
V
V
缩缩
＝解：
2
2
COCO
CO
CO
2
2
VV
V
V
＝
(二 ) 一元可燃性气体含量的测定（含一种可燃性气体）
可用吸收法除去干扰组分（如 O2，
CO2等），再加入一定量的 O2或空气，燃烧后根据体积的变化或生成 CO2的体积，
可计算可燃性气体含量。
例如,一混合气体有 N2,O2,CO2,CO取样
50mL测 CO,测 CO时 O2,CO2有干扰，吸收干扰物后再补充 O2使混合气燃烧测出生成 CO2
的体积 VCO2=20.00mL，求混合气体中 CO的含量？
22 CO2O2 C O,解
mL00.202COCO VV
%00.404 0 0 0.000.50 00.20)CO( CO ＝＝
总V
V?
（三） 二元可燃性气体含量的测定（含两种可燃性气体）
先吸收除去干扰组分，经空气或充分的 O2燃烧后，测 V缩,VO2、
VCO2，列出相关的方程式求解。
二元可燃烧气体含量测定表混合气化学反应式 联立方程式(选其中两个 ) 解联立方程式
CH4
与
CO
(1),(2)联立：
CH4
与
H2
（ 1）,（ 2）,（ 3）联立：
O2HCO2OCH 2224
22 CO2O2 C O
COCH缩 2112 4 VVV?＝
COCHCO 42 VVV
COCHO 2112 42 VVV 3
2 2
4
CO
CH
VVV 缩
3
2-4 2CO
CO
缩VVV?
O2HCO2OCH 2224
O2HO2H 222
24 HCH缩 2
112 VVV?＝
42 CHCO VV?
242 HCHO 2
112 VVV
22
2
4 OH
OCH 4 3 VVVVVV 缩缩,
22242 COOHCHCO 42 VVVVV,
3
42 2
242
CO
HCHCO
VVVVV 缩、
例 1,CH4,CO和 N2的混合气 20.00mL。加一定量过量的 O2，燃烧后体积缩减 21.00mL，生成 CO218.00mL，计算各种成分的含量？
解：反应式,O2HCO2OCH 2224
，
22 CO2O2 C O
COCH缩 2
1
1
2
4 VVV?＝
，
COCHCO 42 VVV
得到：
00.212112 COCH 4 VV
解联立方程式得到：
2,0 0 m L mL00.10 mL00.8 24 NCOCH VVV,，
则：
1 0,0 0 %1 0 0 0.0)N( 4 0,0 0 %4 0 0 0.0)CH(
%00.505 0 0 0.000.20 00.10( C O )
24
，
，
00.18COCH 4 VV
例 2,含 CH4,H2和 N2的混合气 20.00mL。精确加入空气 80.00mL。燃烧后用 KOH溶液吸收生成的 CO2，剩余气体的体积为 68.00 mL，再用没食子酸的碱溶液吸收剩余的 O2后，体积为 66.28mL。计算混合气体中 CH4,H2和 N2的体积含量？
O2HO2H O2HCO2OCH 2222224,解：
（ 1）求消耗 O2的体积为：燃烧前准确加入
80,00mL空气，空气中含 O220.90 ％,所以加入的 O2的体积是：
mL72.16%90.200.802OV
燃烧后吸收法测得 O2：
mL72.128.660.682OV
则消耗的 O2为：
mL00.1572.172.162OV
（ 1）
mL00.152
2
1
CH H
42 CHH
42
VV
氧体积为：耗，
（ 2）再求
2CO VV 和总缩燃烧后除去 CO2后剩余体积为 68.00mL，所以燃烧中的总体积缩减与生成 CO2的总体积的和共为
100-68.00=32.00mL。
其中：
42 CHH缩
223 VVV?＝总
，
42 CHCO 0 VV
即,0.32
2
32
424 CHHCH VVV
（ 2）
解（ 1）（ 2）联立方程得到：
mL97.2 mL33.4 mL70.12 242 NCHH VVV 则，
则：
%85.41)(N %65.12)( C H %5.6300.20 7.12)(H 242,，
（四） 燃烧法燃烧法共分为三类：
爆燃法、缓燃法、氧化铜燃烧法。
几个概念：
爆炸上限,使可燃性气体能引起爆炸的最高含量
(含量指可燃性气体与空气或氧气的浓度关系百分比 )。
爆炸下限,使可燃性气体能引起爆炸的最低含量。
爆炸极限,爆炸上限和爆炸下限之间的范围。
例如：
氢气的爆炸极限是,4.1～ 74.2％
。即氢气在空气中的体积占 4.1～ 74.2％
时，此混合气体有爆炸性。下限以下可避免爆炸，上限以上氧气不足，可燃气体不能完全燃烧。
爆燃法（爆炸燃烧法）：
可燃气体与空或氧气混合，其比例能使可燃气体完全燃烧且在爆炸极限内的方法 。
特点,所需时间最少即快速。爆炸极限在工业生成防火防爆工作中极重要的意义 。
缓燃法 (缓慢燃烧法 ),
可燃气体与空气或氧气混合，且浓度控制在爆炸极限以下，使之经过炽热的铂质螺丝而引起缓慢燃烧。
特点,需时太长。适合于可燃性组分浓度较低的混合气体或空气中可燃物的测定氧化铜燃烧法,
利用氧化铜在高温下的氧化活性，使可燃性气体缓慢燃烧。
特点,不要加入燃烧所需氧，所用的氧气由氧化铜还原得出。 CuO使用后，可在 400℃
通入空气使之氧化即可再用。
优点,因不通入氧气，可减少一次体积测量而减少误差，并且测量后的计算也因不加入氧气而简化。
氧化铜燃烧法的反应方程式：
CuOHC u OH 2C4003502 o
CuCOC u OCO 2C280 o
CuOH2COC u OCH 224
§ 4 气体分析的仪器主要部件：
mL20 mL204
mL100
mL70 mL30
mL40 mL35 mL25
细管右臂玻球个左臂双臂式单管式下部细长为，上球单球式下部，下球，上球双球式量气筒这是测量气体体积用的部件
接触式气泡式吸收瓶 供气体进行吸收作用的部件
氧化铜燃管缓燃管爆燃管（爆燃球）
燃烧管 供气体进行燃烧反应的部件梳形管：连接量气管、吸收瓶及燃烧管的部件。
旋塞：三通、普通、四通旋塞，控制气体流动的部件。
