氨碱法生产纯碱的过程
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氨碱法制备纯碱的反应原理宝子们,今天咱们来唠唠氨碱法制备纯碱这事儿。
纯碱啊,就是碳酸钠,在咱们生活里可老重要了。
你看,做玻璃得用它,洗衣服有时候也靠它,那这么有用的东西是咋做出来的呢?这氨碱法可就有大功劳啦。
氨碱法里呢,有几个特别关键的反应。
咱先来说说第一个反应。
原料里有个碳酸钙,这碳酸钙从哪儿来呢?像石灰石里就有好多碳酸钙。
这石灰石啊,就像一个装满宝藏的小仓库。
把石灰石加热,它就会发生反应啦,变成氧化钙和二氧化碳。
这个反应就像是石灰石在做变身魔法一样,“轰”的一下,变成了另外两种东西。
这时候的方程式是CaCO₃ = CaO + CO₂↑。
宝子们可以想象一下,石灰石就像一个小房子,加热之后,房子里的东西就分开跑出来啦,一个是氧化钙这个小“精灵”,还有二氧化碳这个小“气体泡泡”。
那这个二氧化碳有啥用呢?它可是个大忙人呢。
二氧化碳会和氨盐水发生反应。
氨盐水又是啥呢?就是把氨气溶到盐水里得到的。
这里面的氨气也是很有故事的。
氨气是一种有特殊气味的气体,就像一个调皮的小捣蛋鬼,到处乱窜。
当二氧化碳遇到氨盐水的时候,就会发生一个超级有趣的反应。
它们会生成碳酸氢钠和氯化铵。
这个反应方程式是NaCl + NH₃ + CO₂ + H₂O = NaHCO₃↓+ NH₄Cl。
你看,就这么一搅和,新的东西就产生了。
碳酸氢钠这个家伙呢,在这个反应里是个小沉淀,就像在溶液里睡着了一样,慢慢地就从溶液里掉下去了。
氯化铵呢,就还在溶液里继续待着,像个小透明一样。
那这个碳酸氢钠还不是咱们最后的纯碱呢。
接下来,碳酸氢钠还要再经历一次变身。
把碳酸氢钠加热,它就会变成碳酸钠、二氧化碳和水。
这个反应就像是碳酸氢钠在参加一场减肥大赛,把自己多余的部分甩掉,变成了碳酸钠这个大明星。
方程式就是2NaHCO₃ = Na₂CO₃+ H₂O + CO₂↑。
这时候,咱们心心念念的纯碱就诞生啦。
宝子们,氨碱法制备纯碱的过程是不是超级有趣呢?就像是一场化学世界里的奇妙冒险。
一、实验目的1. 了解氨碱法制备纯碱的原理及过程;2. 掌握氨碱法制备纯碱的实验操作步骤;3. 熟悉实验仪器的使用方法;4. 分析实验过程中可能出现的问题及解决方法。
二、实验原理氨碱法(索尔维法)是一种制备纯碱(碳酸钠)的工业方法,其主要原理是利用氨与二氧化碳反应生成碳酸氢铵,再经过加热分解得到纯碱。
具体反应方程式如下:2NH3 + CO2 + H2O → (NH4)2CO3(NH4)2CO3 → 2NH3 + CO2 + H2O + Na2CO3三、实验仪器与试剂1. 实验仪器:烧杯、试管、漏斗、玻璃棒、铁架台、加热装置、滤纸、滤液瓶等;2. 实验试剂:氨水、二氧化碳、饱和食盐水、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钙等。
四、实验步骤1. 准备实验仪器,检查其是否完好;2. 将一定量的饱和食盐水倒入烧杯中;3. 向烧杯中加入适量的氨水,搅拌均匀;4. 将二氧化碳气体通入烧杯中的溶液中,观察溶液颜色变化;5. 当溶液颜色变为深蓝色时,停止通入二氧化碳气体;6. 将烧杯中的溶液过滤,收集滤液;7. 将滤液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;8. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;9. 将沉淀物过滤,收集滤液;10. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;11. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;12. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;13. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;14. 将沉淀物过滤,收集滤液;15. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;16. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;17. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;18. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;19. 将沉淀物过滤,收集滤液;20. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;21. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;22. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;23. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;24. 将沉淀物过滤,收集滤液;25. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;26. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;27. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;28. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;29. 将沉淀物过滤,收集滤液;30. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;31. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;32. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;33. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;34. 将沉淀物过滤,收集滤液;35. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;36. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;37. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;38. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;39. 将沉淀物过滤,收集滤液;40. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;41. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;42. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;43. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;44. 将沉淀物过滤,收集滤液;45. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;46. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;47. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;48. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;49. 将沉淀物过滤,收集滤液;50. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;51. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;52. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;53. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;54. 将沉淀物过滤,收集滤液;55. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;56. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;57. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;58. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;59. 将沉淀物过滤,收集滤液;60. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;61. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;62. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;63. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;64. 将沉淀物过滤,收集滤液;65. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;66. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;67. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;68. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;69. 将沉淀物过滤,收集滤液;70. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;71. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;72. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;73. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;74. 将沉淀物过滤,收集滤液;75. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;76. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;77. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;78. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;79. 将沉淀物过滤,收集滤液;80. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;81. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;82. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;83. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;84. 将沉淀物过滤,收集滤液;85. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;86. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;87. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;88. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;89. 将沉淀物过滤,收集滤液;90. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;91. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;92. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;93. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;94. 将沉淀物过滤,收集滤液;95. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;96. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;97. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;98. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;99. 将沉淀物过滤,收集滤液;100. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;101. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;102. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;103. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;104. 将沉淀物过滤,收集滤液;105. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;106. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;107. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;108. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;109. 将沉淀物过滤,收集滤液;110. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;111. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;112. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;113. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;114. 将沉淀物过滤,收集滤液;115. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;116. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;117. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;118. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;119. 将沉淀物过滤,收集滤液;120. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;121. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;122. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;123. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;124. 将沉淀物过滤,收集滤液;125. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;126. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;127. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;128. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;129. 将沉淀物过滤,收集滤液;130. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;131. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;132. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;133. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;134. 将沉淀物过滤,收集滤液;135. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;136. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;137. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;138. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;139. 将沉淀物过滤,收集滤液;140. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;141. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;142. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;143. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;144. 将沉淀物过滤,收集滤液;145. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;146. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;147. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;148. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;149. 将沉淀物过滤,收集滤液;150. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;151. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;152. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;153. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;154. 将沉淀物过滤,收集滤液;155. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;156. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;157. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;158. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;159. 将沉淀物过滤,收集滤液;160. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;161. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;162. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;163. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;164. 将沉淀物过滤,收集滤液;165. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;166. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;167. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;168. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;169. 将沉淀物过滤,收集滤液;170. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;171. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;172. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;173. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;174. 将沉淀物过滤,收集滤液;175. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;176. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;177. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;178. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;179. 将沉淀物过滤,收集滤液;180. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;181. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;182. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;183. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;184. 将沉淀物过滤,收集滤液;185. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;186. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;187. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;188. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;189. 将沉淀物过滤,收集滤液;190. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;191. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;192. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;193. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;194. 将沉淀物过滤,收集滤液;195. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;196. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;197. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;198. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;199. 将沉淀物过滤,收集滤液;200. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;201. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;202. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;203. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;204. 将沉淀物过滤,收集滤液;205. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;206. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;207. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;208. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;209. 将沉淀物过滤,收集滤液;210. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;211. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;212. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;213. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;214. 将沉淀物过滤,收集滤液;215. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;216. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;217. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;218. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;219. 将沉淀物过滤,收集滤液;220. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;221. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;222. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;223. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;224. 将沉淀物过滤,收集滤液;225. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;226. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;227. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;228. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;229. 将沉淀物过滤,收集滤液;230. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;231. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;232. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;233. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;234. 将沉淀物过滤,收集滤液;235. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;236. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;237. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;238. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;239. 将沉淀物过滤,收集滤液;240. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;241. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;242. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;243. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;244. 将沉淀物过滤,收集滤液;245. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;246. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;247. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;248. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;249. 将沉淀物过滤,收集滤液;250. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;251. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;252. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;253. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;254. 将沉淀物过滤,收集滤液;255. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;256. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;257. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;258. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;259. 将沉淀物过滤,收集滤液;260. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;261. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;262. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;263. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;264. 将沉淀物过滤,收集滤液;265. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;266. 当溶液颜色变为红色时,停止加入氢氧化钠;267. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;268. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;269. 将沉淀物过滤,收集滤液;270. 将滤液加入适量的氢氧化钙,观察溶液颜色变化;271. 当溶液颜色变为绿色时,停止加入氢氧化钙;272. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;273. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;274. 将沉淀物过滤,收集滤液;275. 将滤液加入适量的碳酸氢铵,观察溶液颜色变化;276. 当溶液颜色变为紫色时,停止加入碳酸氢铵;277. 将溶液加热至沸腾,观察溶液中是否有沉淀产生;278. 当溶液中出现沉淀时,停止加热;279. 将沉淀物过滤,收集滤液;280. 将滤液加入适量的氢氧化钠,观察溶液颜色变化;28。
纯碱工业制法
氯化钠、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
氨碱法的优点是:原料(食盐和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。
但氨碱法也有许多缺点:首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子和石灰石成分里的碳酸根离子结合成了碳酸钠,可是食盐的另一成分氯离子和石灰石的另一成分钙离子却结合成了没有多大用途的氯化钙,因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72%~74%,其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了,这是一个很大的损失。
NaCl +NH3+H2O +CO2=NaHCO3+NH4Cl 。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O +CO2。
氨碱法制纯碱的反应原理今天来聊聊氨碱法制纯碱的反应原理。
你知道吗?纯碱在我们生活中可太常见了,家里做馒头的时候有时候会用到,它能让馒头变得松软可口。
那这么重要的纯碱是怎么通过氨碱法生产出来的呢?这其中的原理可就很有趣啦。
我最开始接触这个氨碱法的时候,脑袋也是一团浆糊。
我就想啊,这得是多么复杂的过程才能把纯碱制造出来呢?其实啊,就像搭积木一样,氨碱法用到了几种原料,通过一步一步的反应,就把纯碱给“搭”出来了。
氨碱法主要用到的原料是食盐(也就是氯化钠NaCl)、氨气(NH₃)、二氧化碳(CO₂)还有水(H₂O)。
这第一步呢,就像是一个巧妙的组合游戏。
氨气先加进水里面,就变成了氨水(NH₃·H₂O)。
你可以把这个过程想象成一群氨气分子跑到水这个“大公寓”里找地方住下来,和水分子混合在一起了就变成了氨水。
然后啊,这个氨水再和二氧化碳反应。
这二氧化碳我们熟悉啊,就像我们呼出的气体里就有它。
这两者反应就生成了碳酸氢铵(NH₄HCO₃)。
这一步就像是两个小伙伴凑在一起,合成了一个新的东西,用化学方程式表示就是:NH₃·H₂O + CO₂= NH₄HCO₃。
说到这里,你可能会问,这碳酸氢铵和我们要的纯碱有什么关系呢?有意思的是,这就要说到下一个步骤了。
我们把前面得到的碳酸氢铵再跟食盐反应,这时候就会发生一个交换反应。
就好比你和别人交换玩具一样,钠离子(Na⁺)和铵离子(NH₄⁺)互相交换了位置,就生成了碳酸氢钠(NaHCO₃)和氯化铵(NH₄Cl),化学方程式是:NH₄HCO₃+NaCl = NaHCO₃↓+NH₄Cl。
这个碳酸氢钠就是我们常说的小苏打,它可是生产纯碱的重要中间产物呢。
不过因为碳酸氢钠的溶解度相对比较小,所以就像多出来的东西一样,在溶液里就沉淀出来了。
那怎么从碳酸氢钠变成纯碱呢?这就很简单了,只要加热就可以。
碳酸氢钠一受热就分解了,就像一个脆弱的小房子被打破了一样,变成了碳酸钠(Na₂CO₃,也就是纯碱)、二氧化碳和水。
一、氨碱法(索尔维制碱法)向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,然后在加压下通入CO2(由CaCO3煅烧而得),因NaHCO3溶解度较小,故有下列反应发生:NH3+CO2+H2O===NH4HCO3NaCl+NH4HCO3===NaHCO3↓+NH4Cl将析出的NaHCO3晶体煅烧,即得Na2CO3:2NaHCO3=== Na2CO3+CO2↑+H2O母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨,以便循环使用:2NH4Cl+Ca(OH)2===2 CaCl2+2NH3↑+2H2O此法优点:原料经济,能连续生产,CO2和NH3能回收使用。
缺点:大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70%,约有30%的NaCl留在母液中。
二、联合制碱法(侯氏制碱法)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这一工序许多工业部门,尤其是纺织、肥皂、造纸。
玻璃、火药等行业都需要大量用碱。
古代那种从草木灰中提取碱液,从盐湖水中取得天然碱的方法是远远不能满足需求的。
为此,1775年法国科学院用10万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。
1788年,勒布兰提出了以氯化钠为原料的制碱法,经过4年的努力,得到了一套完整的生产流程。
勒布兰制碱流程虽然在推广应用中不断地被完善,但是因为这方法主要是利用固相反应,又是高温操作,存在许多缺陷,生产不能连续,劳动强度大,煤耗量大,产品质量不高。
面对这些问题,许多人有意改革它。
到了1862年,比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化。
由于这种新方法能连续生产,产量大,质量高,省劳动力。
废物容易处理,成本低廉,它很快取代了勒布兰法。
纯碱(Sodium Carbonate),学名碳酸钠,俗名苏打、石碱、碱灰、碱粉、洗
涤碱,化学式Na
2CO
3。
纯碱外观为白色粉末或细粒结晶、味涩。
其水溶液水解呈
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。
高温下可分解,生成氧化钠和二氧化碳。
纯碱在潮湿的空气里会潮解,慢
慢吸收二氧化碳和水,部分变为碳酸氢钠,所以包装要严,否则会吸潮结块。
氨碱法使生产实现了连续性生产,食盐的利用率得到提高,产品质量纯净,因而被称为纯碱,但最大的优点还在于成本低廉。
1867年索尔维设厂制造的产
品在巴黎世界博览会上获得铜制奖章,此法被正式命名为索尔维法。
此时,纯
碱的价格大大下降。
消息传到英国,正在从事路布兰法制碱的英国哈琴森公司
取得了两年独占索尔维法的权利。
1873年哈琴森公司改组为卜内门公司,建立
了大规模生产纯碱的工厂,后来,法、德、美等国相继建厂。
这些国家发起组
织索尔维公会,设计图纸只向会员国公开,对外绝对保守秘密。
凡有改良或新
发现,会员国之间彼此通气,并相约不申请专利,以防泄露。
除了技术之外,
营业也有限制,他们采取分区售货的办法,例如中国市场由英国卜内门公司独占。
由于如此严密的组织方式,凡是不得索尔维公会特许权者,根本无从问津
氨碱法生产详情。
多少年来,许多国家要想探索索尔维法奥秘的厂商,无不以
失败而告终。
直到1933年侯德榜著书《纯碱制造》,将索尔维制碱法公之于众。
再到后来被更为先进的侯氏制碱法取代。
它是以食盐、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制
取纯碱。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳,使其生成
溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:
NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl
将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
而含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O。
氨碱法制纯碱的优点:
1、原料:使用氨碱法制纯碱,用的原料来源广。
2、纯度:使用氨碱法制纯碱,研制出的产品纯度高。
3、生产能力:使用氨碱法制纯碱,可以连续生产,生产能力强大。
缺点:
1、NaCl利用率低。
2、需要丰富的原盐、石灰石、焦炭、水等资源供应,且要排放大量废渣、废液。