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碳酸鈉生成和制備
實(shí)驗(yàn)室制取碳酸鈉:2NaOH + CO2==== Na2CO3+ H2O。 **早在1791年,古人**用食鹽**、煤、石灰石為原料生產(chǎn)碳酸鈉,是為呂布蘭法。此法原料利用不充分、勞動(dòng)條件惡劣、產(chǎn)品質(zhì)量不佳,逐漸為索爾維法代替。 索爾維法 1859年,比利時(shí)人索爾維,用食鹽、氨水、二氧化碳為原料,于室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉,將它加熱,即分解為碳酸鈉,人們將此方法稱為索氏制堿法,此法一直沿用至今。 侯德榜法 1943年中國(guó)人侯德榜留學(xué)海外歸來(lái),他結(jié)合中國(guó)內(nèi)地缺鹽的國(guó)情 ,對(duì)索爾維法進(jìn)行改進(jìn),將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合,同時(shí)生產(chǎn)碳酸鈉和化肥氯化銨,大大地提高了食鹽利用率,是為侯氏制堿法。 反應(yīng)原理 索氏制堿法和侯氏制堿法的主要化學(xué)反應(yīng)式均為: 反應(yīng)式一:NaCl + CO2+ NH3·H2O ==== NaHCO3↓+ NH4Cl NaHCO3(碳酸氫鈉)可溶只是在這種條件下,碳酸氫鈉溶解的量大于該條件下的溶解度,所以析出了碳酸氫鈉固體,經(jīng)過(guò)濾,得到碳酸氫鈉固體。 反應(yīng)式二:2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ CO2↑+ H2O 索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的,是索氏法在整個(gè)制取過(guò)程中NH3是循環(huán)使用的: 2NH4Cl + Ca(OH)2 ==Δ== 2NH3↑+ CaCl2+ 2H2O 而侯氏法在整個(gè)制取過(guò)程中,NH4Cl直接作為純堿的副產(chǎn)品----肥料。 所以,索氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉,副產(chǎn)氯化鈣;而侯氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉,副產(chǎn)氯化銨。 侯氏制堿法詳解
即: ①NaCl(飽和) + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl + NaHCO3
②2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑ 氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨,這是**步。 (1)NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3 第二步是:碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨,碳酸氫鈉之所以沉淀是因?yàn)樗娜芙舛容^小。 (2) NH4HCO3 + NaCl(飽和) ==== NH4Cl + NaHCO3↓ 合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷(xiāo)售,其余的碳酸氫鈉會(huì)被加熱分解,生成碳酸鈉,生成的二氧化碳可以重新回到**步! (3)2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑ 根據(jù)NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在 278K ~ 283K(5 ℃~ 10 ℃) 時(shí),向母液中加入食鹽細(xì)粉,而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。 此法優(yōu)點(diǎn):保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn),消除了它的缺點(diǎn),使食鹽的利用率提高到96 %;NH4Cl 可做氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO 轉(zhuǎn)化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。
碳酸鈉作用和用途
碳酸鈉是重要的化工原料之一,廣泛應(yīng)用于輕工日化、建材、化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、冶金、紡織、石油、國(guó)防、醫(yī)藥等領(lǐng)域, 用作制造其他化學(xué)品的原料、清洗劑、洗滌劑,也用于照相術(shù)和分析領(lǐng)域。絕大部分用于工業(yè),一小部分為民用。在工業(yè)用純堿中,主要是輕工、建材、化學(xué)工業(yè),約占2/3;其次是冶金、紡織、石油、國(guó)防、醫(yī)藥及其它工業(yè)。玻璃工業(yè)是純堿的**大消費(fèi)部門(mén),每噸玻璃消耗純堿0.2噸?;瘜W(xué)工業(yè)用于制水玻璃****、氟化鈉、小蘇打、硼砂、磷酸三鈉等。冶金工業(yè)用作冶煉助熔劑、選礦用浮選劑,煉鋼和煉銻用作脫硫劑。印染工業(yè)用作軟水劑。制革工業(yè)用于原料皮的脫脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液堿度。還用于生產(chǎn)合成洗滌劑添加劑三聚磷酸鈉和其他磷酸鈉鹽等。食用級(jí)純堿用于生產(chǎn)味精、面食等。
碳酸鈉結(jié)晶器說(shuō)明
結(jié)晶方法分為蒸發(fā)結(jié)晶和降溫結(jié)晶兩種。
蒸發(fā)結(jié)晶:蒸發(fā)溶劑,使溶液由不飽和變?yōu)轱柡停^續(xù)蒸發(fā),過(guò)剩的溶質(zhì)**會(huì)呈晶體析出,叫蒸發(fā)結(jié)晶。
降溫結(jié)晶:先加熱溶液,蒸發(fā)溶劑成飽和溶液,此時(shí)降低熱飽和溶液的溫度,溶解度隨溫度變化較大的溶質(zhì)**會(huì)呈晶體析出,叫降溫結(jié)晶。
根據(jù)碳酸鈉的溶解度會(huì)隨溫度升高而升高,我們可知碳酸鈉屬于陡升型溶質(zhì), 所以采用用降溫結(jié)晶法 。
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