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实验室制取碳酸钠:2NaOH + CO2==== Na2CO3+ H2O。 

吕布兰法 

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。 

索尔维法 

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。 

侯德榜法 

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。 

反应原理 

索氏制碱法和侯氏制碱法的主要化学反应式均为: 

反应式一: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于该条件下的溶解度,所以析出了碳酸氢钠固体,经过滤,得到碳酸氢钠固体。 

反应式二:2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ CO2↑+ H2O 

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: 

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

而侯氏法在整个制取过程中,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。 

侯氏制碱法详解 

即: 

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

2NaHCO3==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。 

(1)NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3 

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。 

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

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! 

(3)2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑ 

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。 

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。 

4.4 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

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