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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，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，每噸玻璃消耗純堿0.2噸。化學(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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