碳酸鈉

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碳酸鈉,俗名蘇打、純鹼、洗滌鹼,化學式:Na2CO3,普通情況下為白色粉末,為強電解質。密度為2.532g/cm3,熔點為851°C,易溶於水,具有鹽的通性。

碳酸鈉圖片

  

目錄

基本介紹

【化學式】Na₂CO₃

【相對分子質量】106

【俗名】塊鹼、純鹼、蘇打(Soda) 、鹼面、口鹼(歷史上,一般經張家口和古北口轉運全國,因此又有「口鹼」之說。)、鹼面(食用鹼),無結晶水的工業名稱為輕質鹼,有一個結晶水的工業名稱為重質鹼。

【CAS編號】497-19-8

【外觀】白色粉末狀,是固體

【口味】澀

【相對密度(水=1)】2.532

【熔點】851℃

【溶解度】21g 20℃

【分類】強鹼弱酸鹽 **注意**(純鹼是鹽,不是鹼,只是溶液顯鹼性)

【化學性質】

在空氣中易風化

(1)其水溶液呈鹼性,能與酸產生一定反應。

Na₂CO₃+ 2HCl ==== 2NaCl + H₂O + CO₂↑

(2) Na₂CO₃與鹼反應。

Na₂CO₃+ Ca(OH)₂==== CaCO₃↓+ 2NaOH

Na₂CO₃與NaOH不反應。

(3) Na₂CO₃與鹽反應。

Na₂CO₃+ BaCl₂==== 2NaCl + Ba₂CO₃↓【碳酸鋇白色沉澱,不溶於水(難溶於水),但可溶於酸】

3Na₂CO₃+ Al₂(SO₄)₃+ 3H₂O → 2Al(OH)₃↓+ 3Na₂SO₄+ 3CO₂↑

(4)Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃

【熱力學函數(298.15K,100kPa)】

狀態:s

標準摩爾生成熱ΔfHmθ(kJ.mol^-1):-1130.7

標準摩爾生成吉布斯自由能ΔfGmθ(kJ.mol^-1):-1044.4

標準熵Smθ(J.mol^-1.K^-1):135.0

【穩定性】穩定性較強,但高溫下也可分解,生成氧化鈉和二氧化碳。長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳,生成碳酸氫鈉,並結成硬塊。吸濕性很強 ,很容易結成硬塊,在高溫下也不分解。含有結晶水的碳酸鈉有3種:Na₂CO₃.H₂O、Na₂CO₃.7H₂O 和 Na₂CO₃.10H₂O。

溶解性】易溶於水,微溶於無水乙醇,不溶於丙醇

碳酸鈉易溶於水,是一種強鹼鹽,溶於水後發生水解反應,使溶液顯鹼性,有一定的腐蝕性,能與酸進行中和反應,生成相應的鹽並放出二氧化碳。  

製取

實驗室製取碳酸鈉:2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O.存在於自然界(如鹽水湖)的碳酸鈉稱為天然鹼,在古代便被用作洗滌劑和用於印染。1791年開始用食鹽硫酸、煤、石灰石為原料生產碳酸鈉,是為呂布蘭法,此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、產品質量不佳,逐漸為索爾維法代替。1859年比利時索爾維用食鹽、氨水、二氧化碳為原料,於室溫下從溶液中析出碳酸氫鈉,將它加熱,即分解為碳酸鈉,此法被沿用至今。用於生產玻璃、造紙、紡織、洗滌劑1943年中國侯德榜結合中國內地缺鹽的國情 ,對索爾維法進行改進,將純鹼和合成氨兩大工業聯合,同時生產碳酸鈉和化肥氯化銨,大大地提高了食鹽利用率,是為侯氏制鹼法。索氏制鹼法和侯氏制鹼法的主要化學反應式均為:

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約該條件下的溶解度,所以析出了碳酸氫鈉固體,經過濾,得到碳酸氫鈉固體!

2NaHCO₃==Δ== Na₂CO₃+ CO₂↑+ H₂O

所不同的是索氏法在整個製取過程中NH3是循環使用的:

2NH₄Cl + Ca(OH)₂==Δ== 2NH₃↑+ CaCl₂+ 2H₂O

而侯氏法在整個製取過程中,NH₄Cl直接做為純鹼的副產品----肥料。

碳酸鈉用於肥皂、造紙、洗滌劑、玻璃生產,用作冶金工業的助熔劑、軟水劑。  

侯氏制鹼法

(1)NH₃+ H₂O + CO₂==== NH₄HCO₃

(2) NH₄HCO₃ + NaCl(飽和) ==== NH₄Cl+ NaHCO₃↓

(3)2NaHCO₃==Δ== Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑

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生成一分子的碳酸氫銨,這是第一步。第二步是:碳酸氫銨與氯化鈉反應生成的氯化銨和碳酸氫鈉沉澱,碳酸氫鈉之所以沉澱是因為他的溶解度較小。

根據 NH₄Cl 在常溫時的溶解度比 NaCl 大,而在低溫下卻比 NaCl 溶解度小的原理,在 278K ~ 283K(5 ℃~ 10 ℃) 時,向母液中加入食鹽細粉,而使 NH₄Cl 單獨結晶析出供做氮肥。

此法優點:保留了氨鹼法的優點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高到 96 %; NH₄Cl 可做氮肥;可與合成氨廠聯合,使合成氨的原料氣 CO 轉化成 CO₂ ,革除了 CaCO₃制 CO₂這一工序。

碳酸鈉的技術指標:

指標項目 指 標

(1類) (2類) (3類)

總鹼量(%) 99 98 96

氯化物(%) 0.5 0.9 1.2

水不溶物(%)0.04 0.1 0.15

鐵(%) 0.004 0.006 0.010

硫酸鹽(%) 0.03 0.08 ---

燒失量(%) 0.8 1.0 1.3  

用途

是重要的化工原料之一, 用於制化學品、清洗劑、洗滌劑、也用於照相術和制醫藥品。

絕大部分用於工業,一小部分為民用。在工業用純鹼中,主要是輕工、建材、化學工業,約佔2/3;其次是冶金、紡織、石油、國防、醫藥及其它工業。玻璃工業是純鹼的最大消費部門,每噸玻璃消耗純鹼0.2噸。化學工業用於制水玻璃重鉻酸鈉、硝酸鈉氟化鈉小蘇打硼砂磷酸三鈉等。冶金工業用作冶煉助熔劑、選礦用浮選劑,鍊鋼和煉銻用作脫硫劑。印染工業用作軟水劑。製革工業用於原料皮的脫脂、中和鉻鞣革和提高鉻鞣液鹼度。還用於生產合成洗滌劑添加劑三聚磷酸鈉和其他磷酸鈉鹽等。食用級純鹼用於生產味精、麵食等

【禁配物】強酸、鋁、氟!!!  

健康危害

本品具有弱刺激性和弱腐蝕性。直接接觸可引起皮膚和眼灼傷。生產中吸入其粉塵和煙霧可引起呼吸道刺激和結膜炎,還可有鼻粘膜潰瘍萎縮鼻中隔穿孔。長時間接觸本品溶液可發生濕疹皮炎雞眼狀潰瘍和皮膚鬆弛。接觸本品的作業工人呼吸器疾病發病率升高。誤服可造成消化道灼傷、粘膜糜爛出血休克

毒理學資料】

LD50:4090 mg/kg(大鼠經口)

LC50:2300mg/m3,2小時(大鼠吸入)

【燃爆危險】本品不燃,具腐蝕性、刺激性.

急救措施】

皮膚接觸: 立即脫去污染的衣著,用大量流動清水沖洗至少15分鐘。就醫。

眼睛接觸: 立即提起眼瞼,用大量流動清水或生理鹽水徹底沖洗至少15分鐘。就醫。

吸入: 脫離現場至空氣新鮮處。如呼吸困難,給輸氧。就醫。

食入: 用水漱口,給飲牛奶或蛋清。就醫。

【消防措施】

危險特性: 具有腐蝕性。未有特殊的燃燒爆炸特性。

有害燃燒產物: 自然分解產物未知。

滅火方法: 消防人員必須穿全身耐酸鹼消防服。滅火時儘可能將容器從火場移至空曠處。

【泄漏應急處理】隔離泄漏污染區,限制出入。建議應急處理人員戴防塵面具(全面罩),穿防毒服。避免揚塵,小心掃起,置於袋中轉移至安全場所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆蓋。收集回收或運至廢物處理場所處置。

【操作注意事項】密閉操作,加強通風。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴自吸過濾式防塵口罩,戴化學安全防護眼鏡,穿防毒物滲透工作服,戴橡膠手套。避免產生粉塵。避免與酸類接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備泄漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或製備溶液時,應把鹼加入水中,避免沸騰和飛濺。

【儲存注意事項】儲存於陰涼、通風的庫房。遠離火種、熱源。應與酸類等分開存放,切忌混儲。儲區應備有合適的材料收容泄漏物。

【運輸注意事項】起運時包裝要完整,裝載應穩妥。運輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴禁與酸類、食用化學品等混裝混運。運輸途中應防曝晒、雨淋,防高溫。車輛運輸完畢應進行徹底清掃。  

教育要點

初中一般要求掌握有關碳酸鈉的俗稱,主要用途,化學式以及一些常用反應(如Na₂CO₃+BaCl₂=2NaCl+BaCO₃↓ BaCl₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+2HCl 等)

高中則要求掌握與NaHCO₃的性質對比等。  

純鹼工業

2006年中國純鹼工業進入快速發展階段,良好市場需求推動中國純鹼工業穩步發展。在產量不能滿足市場需求高增長的影響下,促使國內純鹼價格持續走高。2006年,國內純鹼主流平均出廠價格由年初1300元/噸上漲至年末的1500元/噸,上漲幅度15.38%。2006年是中國純鹼工業發展最好的時期與階段。純鹼工業良好的發展主要得益於旺盛的國內市場需求、國際貿易環境的改善、國際能源價格的上漲、產品競爭能力的提高和國家對純鹼工業的有序發展的正確規劃管理。在國際市場中,中國純鹼產品質量和具有競爭能力的價格,使得中國純鹼在國際市場的貿易份額中不斷增加。國際市場需求量的加大,有力地促進了國內純鹼工業的發展。

2007年全年中國純鹼產量1771.8萬噸,同比增長13.1%。增長率比上年提高2.6個百分點。純鹼出口全年170.6萬噸,同比增長-5.7%。表觀消費量1605.2萬噸,同比增長14.7%。價格由年初的平均1500元/噸上升至年末1800元/噸,上漲幅度20%。

近兩年國內化工行業、冶金行業、電子工業、建材行業、裝飾行業等快速發展,對純鹼需求十分旺盛,使得中國純鹼產銷量呈現連續、穩定的增長,行業開工率保持在90%以上。受下游產業快速增長拉動,預計未來幾年中國純鹼將會繼續保持較快增長。

「十一五」期間中國純鹼工業發展重點為:加快產品結構調整、繼續增加重質純鹼生產能力和產量、繼續增加干銨的能力和產量;進一步提高聯鹼法純鹼質量;努力降低能耗和物耗,降低成本;嚴格控制新增能力,推動行業戰略性重組;實施國際化經營戰略和資源戰略。

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