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制取
實(shí)驗(yàn)室制取碳酸鈉:2NaOH CO2=Na2CO3 H2O.存在于自然界(如鹽湖)的碳酸鈉稱(chēng)為天然堿,在古代便被用作洗滌劑和用于印染。
1791年,開(kāi)始用鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產(chǎn)碳酸鈉,稱(chēng)為呂布蘭法,此法原料利用不充分、勞動(dòng)條件惡劣、產(chǎn)品質(zhì)量不佳,逐漸為索爾維法代替。
1859年,比利時(shí)索爾維用鹽、氨水、二氧化碳為原料,于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。
1943年,中國(guó)侯德榜結(jié)合中國(guó)內(nèi)地缺鹽的國(guó)情,對(duì)索爾維法進(jìn)行改進(jìn),將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合,同時(shí)生產(chǎn)碳酸鈉和化肥氯化銨,大大地提高了鹽利用率,是為侯氏制堿法。
物理性質(zhì)
性狀碳酸鈉常溫下為白色無(wú)氣味的粉末或顆粒。有吸水性,露置空氣中逐漸吸收 1mol/L水分(約=15%)。其水合物有Na2CO3·H2O,Na2CO3·7H2O和Na2CO3·10H2O。由于技術(shù)秘密保護(hù)一直未能大范圍應(yīng)用,20世紀(jì)20年代才從美國(guó)突破,尤其是中國(guó)有名的化工專(zhuān)家侯德榜于1932年出版了《純堿制造》一書(shū),將保密70年,索爾維法公布于世。溶解性碳酸鈉易溶于水和甘油。20℃時(shí)每一百克水能溶解20克碳酸鈉,35.4℃時(shí)溶解度很大,100克水中可溶解49.7克碳酸鈉,微溶于無(wú)水乙醇。溶液顯堿性,能使酚酞變紅。
熱力學(xué)函數(shù)在(298.15K,100k)的熱力學(xué)函數(shù):狀態(tài):s標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成熱ΔfHmθ(kJ·mol-1):-1130.8 標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成吉布斯自由能ΔfGmθ(kJ·mol-1):-1048.1標(biāo)準(zhǔn)熵Smθ(J·mol-1·K-1):138.8
水解反應(yīng)由于碳酸鈉在水溶液中水解,電離出的碳酸根離子與水中氫離子結(jié)合成碳酸氫根離子,導(dǎo)致溶液中氫離子減少,剩下電離的氫氧根離子,所以溶液pH顯堿性。由于碳酸根可以結(jié)合水中的質(zhì)子(即氫離子)生成碳酸氫根和碳酸,并且能結(jié)合酸中的質(zhì)子釋放二氧化碳。別看它們的名字這樣相似,它們的脾氣(性質(zhì))卻不一樣,對(duì)人類(lèi)的貢獻(xiàn)(用途)也各不相同。所以碳酸鈉在酸堿質(zhì)子理論中屬于布朗斯特堿。