一氧化碳 详细介绍
一氧化碳是什么？解析
CO传感器工作原理
基本原理
一氧化碳气体传感器与报警器配套使用，是报警器中的核心检测元件，它是以定电位电解为基本原理。当一氧化碳扩散到气体传感器时，其输出端产生电流输出，提供给报警器中的采样电路，起着将化学能转化为电能的作用。当气体浓度发生变化时，气体传感器的输出电流也随之成正比变化，经报警器的中间电路转换放大输出，以驱动不同的执行装置，完成声、光和电等检测与报警功能，与相应的控制装置一同构成了环境检测或监测报警系统。
工作原理
当一氧化碳气体通过外壳上的气孔经透气膜扩散到工作电极表面上时，在工作电极的催化作用下，一氧化碳气体在工作电极上发生氧化。其化学反应式为： CO+H2O→CO2+2H++2e-
在工作电极上发生氧化反应产生的H+离子和电子，通过电解液转移到与工作电极保持一定间隔的对电极上，与水中的氧发生还原反应。其化学反应式为：
1/2O2+2H++2e-→H2O
因此，传感器内部就发生了氧化-还原的可逆反应。其化学反应式为：
2CO+O2 →2CO2
这个氧化-还原的可逆反应在工作电极与对电极之间始终发生着，并在电极间产生电位差。
但是由于在两个电极上发生的反应都会使电极极化，这使得极间电位难以维持恒定，因而也限制了对一氧化碳浓度可检测的范围。
为了维持极间电位的恒定，我们加入了一个参比电极。在三电极电化学气体传感器中，其输出端所反应出的是参比电极和工作电极之间的电位变化,由于参比电极不参与氧化或还原反应，因此它可以使极间的电位维持恒定（即恒电位），此时电位的变化就同一氧化碳浓度的变化直接有关。当气体传感器产生输出电流时，其大小与气体的浓度成正比。通过电极引出线用外部电路测量传感器输出电流的大小，便可检测出一氧化碳的浓度，并且有很宽的线性测量范围。这样，在气体传感器上外接信号采集电路和相应的转换和输出电路，就能够对一氧化碳气体实现检测和监控。
中文名：一氧化碳
英文名：carbon monoxide
别称：煤气
化学式：CO
分子量：28.01
CAS登录号：630-08-0
EINECS登录号：211-128-3
熔点：-207℃
沸点：-190℃
水溶性：极难溶于水
密度：1.250g/l
外观：无色、无臭、无刺激性的气体
应用：制甲酸钠，在冶金工业中作还原剂
毒性：剧毒
爆炸极限：12.5%～74%
摩尔质量：28.01g·mol−1
偶极矩：0.112 D (3.74×10−31 C·m）
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历史渊源
该种气体是在古代用来处决希腊人和罗马人，在11世纪一个西班牙医生第一次描述了这种气体。 最早制备一氧化碳的是法国化学家 de Lassone（在1776年）。他通过加热氧化锌和碳制得了一氧化碳。但由于一氧化碳燃烧时产生了与氢气类似的蓝色火焰，de Lassone错误地认为他制得的是氢气。在1800年英国化学家William Cruikshank才证明一氧化碳是由碳元素和氧元素组成的化合物。
最早对一氧化碳的毒性进行彻底研究的是法国的生理学家Claude Bernard。在1846年，他让狗吸入这种气体，发现狗的血液“变得比任何动脉中的血都要鲜红”。后来我们知道血液变成“樱桃红色”是一氧化碳中毒的特有的临床症状。
正是因为这种特点，一些肉品商人用一氧化碳处理鲜肉，可以使生肉不被氧化变色，甚至可以在10℃的温度下保存28天还如同新屠宰的肉，并因此引起非议。美国消费者协会认为即使这种处理没有害处，也会掩盖肉不新鲜的状态，即使肉品处于即将腐烂状态，消费者也不知情。
性质
电子式及结构
碳的最外层有四个电子，氧的最外层有6个电子，这样碳的两个
单电子进入到氧的p轨道和氧的两个单电子配对成键，这样就形成两个键，然后氧的孤电子对进入到碳的空的P轨道中形成一个配键，这样氧和碳之间就形成了三个键。其电子式为：
分子结构
一氧化碳分子为极性分子，但由于存在反馈π键，分子的极性很弱。分
一氧化碳结构
子形状为直线形。
一氧化碳(carbon monoxide)（CO）
物理方面
在通常状况下，一氧化碳是无色、无臭、无味、难溶于水的气体，熔点-207℃，沸点-191.5℃。标准状况下气体密度为1.25g/L，和空气密度(标准状况下1.293g/L）相差很小，这也是容易发生煤气中毒的因素之一。它为中性气体。
化学方面
化学性质有：可燃性和还原性和毒性
一氧化碳分子中碳元素的化合价是+2，能进一步被氧化成+4价，从而使一氧化碳具有可燃性和还原性，一氧化碳能够在空气中或氧气中燃烧，生成二氧化碳。化学方程式： （条件：点燃）
燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。
实验室一般使用浓硫酸催化或加热草酸分解并用氢氧化钠除掉二氧化碳制得一氧化碳，具体反应如下:
一氧化碳作为还原剂，高温或加热时能将许多金属氧化物还原成金属单质，因此常用于金属的冶炼。如：将黑色的氧化铜还原成红色的金属铜，将氧化锌还原成金属锌：
这里特别提示：除非是严格防护下制备Ni(CO)₄，否则不得使用CO还原NiO，因为会反应生成剧毒的Ni(CO)₄
在炼铁炉中可发生多步还原反应：
一氧化碳还原氧化铁
注意：一氧化碳常温下化学性质稳定，但是仍然可以一些参与反应，但是特别注意，单纯的高锰酸钾溶液不能与一氧化碳反应。
常见的常温下氧化CO的反应如下
重要
在加热和加压的条件下，它能和一些金属单质发生反应，组成分子化合物。如Ni(CO)₄（四羰基镍）、Fe(CO)₅（五羰基铁）等，这些物质都不稳定，加热时立即分解成相应的金属和一氧化碳，这是提纯金属和制得纯一氧化碳的方法之一。但这些物质都有剧毒，且极难治疗！
由于在一定条件下CO可与粉末状NaOH反应生成甲酸钠，因此可以将CO看作是甲酸的酸酐。
毒性：CO与血红蛋白结合，使血红蛋白不能与氧气结合，造成人中毒。
用途
用于制甲酸钠，在冶金工业中作还原剂。
CO+NaOH==高温高压==HCOONa
用于做气体燃料，如水煤气
制备
工业
工业上通常采取二氧化碳与碳反应的原理制取
实验室
在实验室中可将浓硫酸滴入甲酸裂解以制取一氧化碳
亦可用锌与碳酸钙加热，制得一氧化碳。
理化常数
主要成分：纯品。
一氧化碳（carbon monoxide），一种碳氧化合物，化学式为CO，化学式量为28.0101，通常状况下为是无色、无臭、无味的气体。物理性质上，一氧化碳的熔点为-205℃，沸点为-191.5℃，难溶于水（20℃时在水中的溶解度为0.002838 g [1] ），不易液化和固化。化学性质上，一氧化碳既有还原性，又有氧化性，能发生氧化反应（燃烧反应）、歧化反应等；同时具有毒性，较高浓度时能使人出现不同程度中毒症状，危害人体的脑、心、肝、肾、肺及其他组织，甚至电击样死亡，人吸入最低致死浓度为5000 ppm（5分钟）。工业上，一氧化碳是一碳化学的基础，可由焦炭氧气法等方法制得，主要用于生产甲醇和光气以及有机合成等。
标准状况下一氧化碳（carbon monoxide, CO）纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。相对分子质量为28.01，密度1.250g/l，冰点为-207℃，沸点-190℃。在水中的溶解度甚低，不易溶于水。空气混合爆炸极限为12.5%～74%。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，产生碳氧血红蛋白，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡，因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。
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2 基本信息
中文:一氧化碳
英文:carbon monoxide,cyl. with 10 L (net~3kg)
别名:氯化锶 二氯化锶
更多:Strontium chloride
CAS号:630-08-0
分子式:CO
分子量:28
3 物性数据
1.性状：无色无味气味[1]
2.熔点（℃）：-205[2]
3.沸点（℃）：-191.5[3]
4.相对密度（水=1）：1.25（0℃）[4]
5.相对蒸气密度（空气=1）：0.97[5]
6.临界温度（℃）：-140.2[6]
7.临界压力（MPa）：3.50[7]
8.辛醇/水分配系数：1.78[8]
9.闪点（℃）：＜-50[9]
10.引燃温度（℃）：610[10]
11.爆炸上限（%）：74.2[11]
12.爆炸下限（%）：12.5[12]
13.溶解性：微溶于水，溶于乙醇、本、氯仿等多数有机溶剂。[13]
4 存储方法
储存注意事项[23]储存于阴凉、通风的易燃气体专用库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与氧化剂、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储。采用防爆型照明、通风设施。禁止使用易产生火花的机械设备和工具。储区应备有泄漏应急处理设备。
5 合成方法
1.在许多工业过程中都产生一氧化碳，例如合成氨原料气、黄磷生产尾气以及钢铁工业的高炉气和转炉气。从一氧化碳资源来说，钢厂气数量庞大。对一氧化碳纯度要求高、需要量不是特别大的场合，往往建立一氧化碳的生产装置，或利用处理成本较低的副产煤气。常用的方法有以下几种。1.焦炭氧气法2.二氧化碳和木炭还原法二氧化碳通入电炉的木炭层被还原成一氧化碳3.合成氨铜洗再生气法
2.取一个1L的圆底烧瓶，接上磨口的滴液漏斗和气体导出管，制成一个气体发生装置。往其中加入大约占总容积2/3的浓磷酸，水浴加热至80℃，然后慢慢滴入甲酸，此时有气泡产生，气体相继通过50%的KOH溶液和连二亚硫酸钠（Na2S2O4）的碱性溶液，最后将气体通过KOH、CaCl2和P2O5，来除去其中的杂质。将制得的气体经过液化后，再分馏两次，即可以制得完全纯的气体。
3.由草酸制取CO气体。称取100g的二水合草酸晶体，将其放入圆底烧瓶中，缓慢地注入275mL的浓硫酸，混合后，慢慢加热到开始产生气体（注意控制气体产生的速度），将反应生成的气体依次通过两个装有100mL50%的KOH溶液的洗气瓶，以除去反应中产生的CO2气体。
6 主要用途
1.一氧化碳是合成气和各类煤气的主要组分，是有机化工的重要原料，是C1化学的基础，由它可制造一系列产品，例如甲醇、乙酸、光气等，在治金工业中用作还原剂。目前已工业化的C1化学生产技术主要有：（1）乙酸合成。（2）乙酐合成。（3）草酸合成。（4）费托合成。（5）莫比尔法。2.主要用于化学合成，如合成甲醇、光气等，用作燃料及精炼金属的还原剂。[24]
7 系统编号
CAS号：630-08-0
MDL号：MFCD00011320
EINECS号：211-128-3
RTECS号：FG3500000
BRN号：3587264
PubChem号：24881997
8 毒理学数据
1.急性毒性[14] LC50：1807ppm（大鼠吸入，4h）
2.刺激性 暂无资料
3.亚急性与慢性毒性[15] 大鼠吸入0.047~0.053mg/L，每天4~8h，共30d，出现生长缓慢，血红蛋白及红细胞数增高，肝脏的琥珀酸脱氢酶及细胞色素氧化酶的活性受到破坏。猴吸入0.11mg/L，经3~6个月引起心肌损伤。
4.致突变性[16] 微核试验：小鼠吸入1500ppm（10min）。姐妹染色单体交换：小鼠吸入2500ppm（10min）。
5.致畸性[17] 大鼠、豚鼠、小鼠孕后不同时间吸入最低中毒剂量（TCLo）不同浓度，致中枢神经系统发育畸形。大鼠孕后1~22d吸入150ppm（24h）、103mg/m3以及小鼠孕后1~21d吸入103mg/m3，致心血管系统发育畸形。豚鼠孕后23~61d吸入200ppm（10h），致肝胆管系统发育畸形。大鼠孕后0~20d吸入75ppm（24h），致免疫系统和网状内皮组织系统发育畸形。
6.其他[18]大鼠吸入最低中毒浓度（TCLo）：150ppm（24h）（孕1~22d），引起心血管（循环）系统异常。小鼠吸入最低中毒浓度（TCLo）：125ppm（24h）（孕7~18d），致胚胎毒性。
LCLo：4000ppm（人吸入，30min）；人吸入TCLo：150ppm（24h）；650ppm（45min），中枢神经系统效应。
9 计算化学数据
1、疏水参数计算参考值（XlogP）：0.7
2、氢键供体数量：0
3、氢键受体数量：1
4、可旋转化学键数量：0
5、互变异构体数量：未确定
6、拓扑分子极性表面积（TPSA）：1
7、重原子数量：2
8、表面电荷：0
9、复杂度：10
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：1
10 生态学数据
1.生态毒性 暂无资料
2.生物降解性 暂无资料
3.非生物降解性 暂无资料
4.其他有害作用[19] 该物质对环境有危害，应特别注意对大气的污染。
11 性质与稳定性
1.当25℃时在水中的溶解度为0.0026g/100g水。不易液化和固化，燃烧时生成二氧化碳，火焰呈蓝色。
2.在空气中燃烧时为蓝色火焰，较高温度时分解产生CO2和C。
3.稳定性[20] 稳定
4.禁配物[21] 强氧化剂
5.聚合危害[22] 不聚合
12 国家标准
1．职业接触限值（GBZ2-2002）
最高容许浓度（MAC）
时间加权平均容许浓度（TWA）
短时间接触容许浓度（STEL）
— 20 mg/m³ 30 mg/m
2.环境标准
中国(TJ36-79) 居住区大气中有害物质的最高容许浓度 3.00mg/m（一次值）1.00mg/m（日均值）
中国(GB3092-1996) 环境空气质量标准(mg/m) 一级 二级 三级
日平均 4.00 4.00 4.00
1小时平均 10.00 10.00 20.00
13 应急处置
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，给予输氧。呼吸心跳停止时，行人工呼吸和胸外心脏按压术。就医。 呼吸系统防护：空气中浓度超标时，佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩）。紧急事态抢救或撤离时，建议佩戴空气呼吸器、一氧化碳过滤式自救器。 眼睛防护：一般不需特殊防护。高浓度接触时可戴安全防护眼镜。身体防护：穿防静电工作服。手防护：戴一般作业防护手套。
其他防护：工作现场严禁吸烟。实行就业前和定期的体检。避免高浓度吸入。进入罐、限制性空间或其他高浓度区作业，须有人监护。泄漏应急处理：迅速撤离泄漏污染区人员至上风处，并立即隔离150m，严格限制出入。切断火源。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器，穿防静电工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风，加速扩散。喷雾状水稀释、溶解。构筑围堤或挖坑以收容产生的大量废水。如有可能，将漏出气用排风机送至空旷地方或装设适当喷头烧掉。也可以用管路导至炉中、凹地焚之。漏气容器要妥善处理，修复、检验后再用。燃烧产物：二氧化碳灭火方法：切断气源。若不能切断气源，则不允许熄灭泄漏处的火焰。喷水冷却容器，可能的话将容器从火场移至空旷处。灭火剂：雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉。
防护措施
家庭防护：冬季取暖季节，应宣传普及预防知识，防止生活性一氧化碳中毒事故的发生。
公共防护：在生产场所中，应加强自然通风，防止输送管道和阀门漏气。有条件时，使用或可能产生一氧化碳的生产装置，家庭、公共场所等应在适当位置安装一氧化碳报警设备。矿井放炮后，应严格遵守操作规程，必须通风20分钟后方可进入工作。进入一氧化碳浓度较高的环境内，须戴供氧式防毒面具进行操作。
呼吸系统防护：空气中浓度超标时，佩戴自吸过滤式防毒面具（半面罩）。紧急事态抢救或撤离时，建议佩戴空气呼吸器、一氧化碳过滤式自救器。
眼睛防护：一般不需特殊防护，接触高浓度一氧化碳时可戴安全防护眼镜。
身体防护：穿防静电工作服。
手防护：戴一般作业防护手套。
其他防护：工作现场严禁吸烟。实行就业前和定期的体检。避免吸入高浓度一氧化碳。进入罐、限制性空间或其他高浓度区作业，须有人监护。
一氧化碳 (carbon monoxide, CO)纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。分子量28.01，密度0.967g/L， 冰点为-207℃，沸点-190℃。在水中的溶解度甚低，但易溶于氨水。空气混合爆炸极限为12.5%～74%。一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
