高中化學(xué)知識點:工業(yè)生產(chǎn)純堿

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工業(yè)生產(chǎn)純堿:

純堿(學(xué)名碳酸鈉)實際上是鹽,由于它在水中發(fā)生水解作用而使溶液呈堿性。純堿易溶于水,呈強(qiáng)堿性,能提供
Na+離子。這些性質(zhì)使它們被廣泛地用于制玻璃、肥皂、紡織、印染、漂白、造紙、精制石油、冶金及其他化學(xué)工業(yè)等各部門中。
碳酸鈉在自然界中存在相當(dāng)廣泛。一些生長在鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳酸鈉,可以從植物的灰燼中提。划(dāng)冬季來臨時,堿湖中所含的碳酸鈉結(jié)晶析出,經(jīng)過簡單的加工就可以使用。
世界上最早是通過路布蘭法實現(xiàn)了碳酸鈉的工業(yè)生產(chǎn)。其生產(chǎn)原理是:
用硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變成硫酸鈉
NaCl+H2SO4NaHSO4+HCl↑NaCl+NaHSO4Na2SO4+HCl↑
將硫酸鈉與木炭、石灰石一起加熱,反應(yīng)生成碳酸鈉和硫化鈣
Na2SO4+2CNa2S+2CO2↑Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS
存在原料利用不充分、成本較高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等


氨堿法生產(chǎn)硫酸:

氨堿法是由比利時人索爾維發(fā)明的,所以,氨堿法也稱為索爾維制堿法。氨堿法的原料也是氯化鈉和碳酸鈣,不同的是它還使用了煉焦的副產(chǎn)品氨。
原料:CaCO3、NaCl、NH3
1.生成碳酸氫鈉和氯氣銨
將CO2通入含NH3的飽和NaCl溶液中
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3NaCl+NH4HCO3==NaHCO3↓+NH4Cl
2.抽取碳酸鈉2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O↑
氨堿法生產(chǎn)原理:

氨堿法的優(yōu)點:原料便宜易得,氨和部分二氧化碳可循環(huán)利用,產(chǎn)品純度高,步驟簡單。氨堿法的缺點:副產(chǎn)物氯化鈣的處理問題,氯化鈉的利用率低。

聯(lián)合制堿法:

我國化學(xué)侯德榜(下圖)改革國外的純堿生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)流程可簡要表示如下:

(1)上述生產(chǎn)純堿的方法稱聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法,副產(chǎn)品的一種用途為化肥或電解液或焊藥等。
(2)沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓或NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl。
(3)寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式CO2。
(4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上,主要是設(shè)計了I的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是過濾
(5)為檢驗產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉,可取少量試樣溶于水后,再滴加稀硝酸和硝酸銀溶液
(6)向母液中通氨氣,加入細(xì)小食鹽顆粒,冷卻析出副產(chǎn)品,通氨氣的作用是:
①增大NH4+的濃度,使NH4Cl更多地析出②使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3,提高析出的NH4Cl純度
聯(lián)合法綜合利用了合成氨的原料,提高了氯化鈉的利用率,減少了環(huán)境污染。
NH3、CO2都來自于合成氨工藝;這樣NH4Cl就成為另一產(chǎn)品化肥。綜合利用原料、降低成本、減少環(huán)境污染,NaCl利用率達(dá)96%。




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