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碳酸钠的生产方法

2022.5.31

最早在1791年,古人就开始用食盐、硫酸、煤、石灰石为原料生产碳酸钠,是为吕布兰法。
此法原料利用不充分、劳动条件恶劣、产品质量不佳,逐渐为索尔维法代替。 1859年,比利时人索尔维,用食盐、氨水、二氧化碳为原料,于室温下从溶液中析出碳酸氢钠,将它加热,即分解为碳酸钠,人们将此方法称为索氏制碱法,此法一直沿用至今:
氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,这是第一步:
第二步是:碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸氢钠固体:
这两步总的化学方程式是:
第三步:加热分解碳酸氢钠,生成水、二氧化碳和碳酸钠即我们要的纯碱:
第四步:将第二步中副产的氯化铵和熟石灰混合加热,得到的氨气可循环利用:
1943年中国人侯德榜留学海外归来,他结合中国内地缺盐的国情 ,对索尔维法进行改进,将纯碱和合成氨两大工业联合,同时生产碳酸钠和化肥氯化铵,大大地提高了食盐利用率,是为侯氏制碱法:
第一步,氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,第二步碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸氢钠固体。(这两步和上面的索氏制碱法相同)。
第三步,合成的碳酸氢钠部分可以直接出厂销售,其余的碳酸氢钠会被加热分解,生成碳酸钠,生成的二氧化碳可以重新回到第一步循环利用。
根据NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低温下却比NaCl溶解度小的原理,在 278K~283K(5 ℃~10 ℃) 时,向母液中加入食盐细粉,而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥。
索氏制碱法和侯氏制碱法所不同的,是索氏法在整个制取过程中NH3是循环使用的,而侯氏法在整个制取过程中,CO2被循环利用,NH4Cl直接作为纯碱的副产品----肥料。所以,索氏法的产品是碳酸钠,副产氯化钙;而侯氏法的产品是碳酸钠,副产氯化铵。
此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96 %;NH4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO 转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序。 LD50:4090 mg/kg(大鼠经口)
LC50:2300mg/m³,2小时(大鼠吸入) 皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
(在实验里,不小心沾到了碱液的时候,我们要用较多的水去冲洗,然后再涂上硼酸溶液来进行反应)
眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难,给输氧。就医。
食入:用水漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。 危险特性:具有腐蚀性。未有特殊的燃烧爆炸特性。
有害燃烧产物:自然分解产物未知。
灭火方法:消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
【禁配物】强酸、铝、氟 初中一般要求掌握有关碳酸钠的俗称(纯碱、苏打),主要用途,化学式以及一些常用反应
如:


要特别注意碳酸钠虽然俗名纯碱但其实是一种盐。 高中则要求掌握与NaHCO3在性质(溶解性、热稳定性、碱性强弱、与酸的反应速率等)用途等方面的区别以及两者的鉴定方法等。
其中以Na2CO3为代表的强碱弱酸盐的电离和水解的概念理解、电离和水解平衡的计算尤为重要。

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