碳酸钠

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碳酸钠,俗名苏打、纯碱、洗涤碱,化学式:Na2CO3,普通情况下为白色粉末,为强电解质。密度为2.532g/cm3,熔点为851°C,易溶于水,具有盐的通性。

碳酸钠图片

  

目录

基本介绍

【化学式】Na₂CO₃

【相对分子质量】106

【俗名】块碱、纯碱、苏打(Soda) 、碱面、口碱(历史上,一般经张家口和古北口转运全国,因此又有“口碱”之说。)、碱面(食用碱),无结晶水的工业名称为轻质碱,有一个结晶水的工业名称为重质碱。

【CAS编号】497-19-8

【外观】白色粉末状,是固体

【口味】涩

【相对密度(水=1)】2.532

【熔点】851℃

【溶解度】21g 20℃

【分类】强碱弱酸盐 **注意**(纯碱是盐,不是碱,只是溶液显碱性)

【化学性质】

在空气中易风化

(1)其水溶液呈碱性,能与酸产生一定反应。

Na₂CO₃+ 2HCl ==== 2NaCl + H₂O + CO₂↑

(2) Na₂CO₃与碱反应。

Na₂CO₃+ Ca(OH)₂==== CaCO₃↓+ 2NaOH

Na₂CO₃与NaOH不反应。

(3) Na₂CO₃与盐反应。

Na₂CO₃+ BaCl₂==== 2NaCl + Ba₂CO₃↓【碳酸钡白色沉淀,不溶于水(难溶于水),但可溶于酸】

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

(4)Na₂CO₃+H₂O+CO₂=2NaHCO₃

【热力学函数(298.15K,100kPa)】

状态:s

标准摩尔生成热ΔfHmθ(kJ.mol^-1):-1130.7

标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGmθ(kJ.mol^-1):-1044.4

标准熵Smθ(J.mol^-1.K^-1):135.0

【稳定性】稳定性较强,但高温下也可分解,生成氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳,生成碳酸氢钠,并结成硬块。吸湿性很强 ,很容易结成硬块,在高温下也不分解。含有结晶水的碳酸钠有3种:Na₂CO₃.H₂O、Na₂CO₃.7H₂O 和 Na₂CO₃.10H₂O。

溶解性】易溶于水,微溶于无水乙醇,不溶于丙醇

碳酸钠易溶于水,是一种强碱盐,溶于水后发生水解反应,使溶液显碱性,有一定的腐蚀性,能与酸进行中和反应,生成相应的盐并放出二氧化碳。  

制取

实验室制取碳酸钠:2NaOH+CO₂=Na₂CO₃+H₂O.存在于自然界(如盐水湖)的碳酸钠称为天然碱,在古代便被用作洗涤剂和用于印染。1791年开始用食盐硫酸、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,此法被沿用至今。用于生产玻璃、造纸、纺织、洗涤剂1943年中国侯德榜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。索氏制碱法和侯氏制碱法的主要化学反应式均为:

NaCl + CO₂+ NH₃+ H₂O ==== NaHCO₃↓+ NH₄Cl ,NaHCO₃(碳酸氢钠)可溶只是在这种条件下,碳酸氢钠溶解的量大约该条件下的溶解度,所以析出了碳酸氢钠固体,经过滤,得到碳酸氢钠固体!

2NaHCO₃==Δ== Na₂CO₃+ CO₂↑+ H₂O

所不同的是索氏法在整个制取过程中NH3是循环使用的:

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

而侯氏法在整个制取过程中,NH₄Cl直接做为纯碱的副产品----肥料。

碳酸钠用于肥皂、造纸、洗涤剂、玻璃生产,用作冶金工业的助熔剂、软水剂。  

侯氏制碱法

(1)NH₃+ H₂O + CO₂==== NH₄HCO₃

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

(3)2NaHCO₃==Δ== Na₂CO₃ + H₂O + CO₂↑

即:

①NaCl(饱和) + NH₃+ H₂O + CO₂==== NH₄Cl + NaHCO₃↓

②2NaHCO₃==Δ== Na₂CO₃+ H₂O + CO₂↑

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氯化铵和碳酸氢钠沉淀,碳酸氢钠之所以沉淀是因为他的溶解度较小。

根据 NH₄Cl 在常温时的溶解度比 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。

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。

碳酸钠的技术指标:

指标项目 指 标

(1类) (2类) (3类)

总碱量(%) 99 98 96

氯化物(%) 0.5 0.9 1.2

水不溶物(%)0.04 0.1 0.15

铁(%) 0.004 0.006 0.010

硫酸盐(%) 0.03 0.08 ---

烧失量(%) 0.8 1.0 1.3  

用途

是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品。

绝大部分用于工业,一小部分为民用。在工业用纯碱中,主要是轻工、建材、化学工业,约占2/3;其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门,每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。化学工业用于制水玻璃重铬酸钠、硝酸钠氟化钠小苏打硼砂磷酸三钠等。冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂,炼钢和炼锑用作脱硫剂。印染工业用作软水剂。制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。食用级纯碱用于生产味精、面食等

【禁配物】强酸、铝、氟!!!  

健康危害

本品具有弱刺激性和弱腐蚀性。直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎,还可有鼻粘膜溃疡萎缩鼻中隔穿孔。长时间接触本品溶液可发生湿疹皮炎鸡眼状溃疡和皮肤松弛。接触本品的作业工人呼吸器疾病发病率升高。误服可造成消化道灼伤、粘膜糜烂出血休克

毒理学资料】

LD50:4090 mg/kg(大鼠经口)

LC50:2300mg/m3,2小时(大鼠吸入)

【燃爆危险】本品不燃,具腐蚀性、刺激性.

急救措施】

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。

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。

【消防措施】

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。

【泄漏应急处理】隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。避免扬尘,小心扫起,置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。

【操作注意事项】密闭操作,加强通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时,应把碱加入水中,避免沸腾和飞溅。

【储存注意事项】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。

【运输注意事项】起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。  

教育要点

初中一般要求掌握有关碳酸钠的俗称,主要用途,化学式以及一些常用反应(如Na₂CO₃+BaCl₂=2NaCl+BaCO₃↓ BaCl₂+H₂SO₄=BaSO₄↓+2HCl 等)

高中则要求掌握与NaHCO₃的性质对比等。  

纯碱工业

2006年中国纯碱工业进入快速发展阶段,良好市场需求推动中国纯碱工业稳步发展。在产量不能满足市场需求高增长的影响下,促使国内纯碱价格持续走高。2006年,国内纯碱主流平均出厂价格由年初1300元/吨上涨至年末的1500元/吨,上涨幅度15.38%。2006年是中国纯碱工业发展最好的时期与阶段。纯碱工业良好的发展主要得益于旺盛的国内市场需求、国际贸易环境的改善、国际能源价格的上涨、产品竞争能力的提高和国家对纯碱工业的有序发展的正确规划管理。在国际市场中,中国纯碱产品质量和具有竞争能力的价格,使得中国纯碱在国际市场的贸易份额中不断增加。国际市场需求量的加大,有力地促进了国内纯碱工业的发展。

2007年全年中国纯碱产量1771.8万吨,同比增长13.1%。增长率比上年提高2.6个百分点。纯碱出口全年170.6万吨,同比增长-5.7%。表观消费量1605.2万吨,同比增长14.7%。价格由年初的平均1500元/吨上升至年末1800元/吨,上涨幅度20%。

近两年国内化工行业、冶金行业、电子工业、建材行业、装饰行业等快速发展,对纯碱需求十分旺盛,使得中国纯碱产销量呈现连续、稳定的增长,行业开工率保持在90%以上。受下游产业快速增长拉动,预计未来几年中国纯碱将会继续保持较快增长。

“十一五”期间中国纯碱工业发展重点为:加快产品结构调整、继续增加重质纯碱生产能力和产量、继续增加干铵的能力和产量;进一步提高联碱法纯碱质量;努力降低能耗和物耗,降低成本;严格控制新增能力,推动行业战略性重组;实施国际化经营战略和资源战略。

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