氢氧化钠水溶液俗称什么 氢氧化钠与什么反应
01 概述
纯碱,也称苏打、碱灰,化学成分为碳酸钠,其分子式为Na2CO3,分子量为105.99。作为基础化工原料之一,纯碱在国民经济的多个领域发挥着重要作用,广泛应用于建筑材料、石油化工、冶金、食品加工、纺织、国防、医药等行业。
在常温下,碳酸钠呈白色无味粉末或颗粒,具有良好的吸湿性,暴露在空气中时容易吸湿而结块。它能够迅速溶解于水和甘油,但在无水乙醇中的溶解度较低。20℃时,100克水中可溶解20克碳酸钠,而在35.4℃时,这一溶解度可增至49.7克。
作为钠盐的一种,碳酸钠在水中水解时,电离出的碳酸根离子会与水中的氢离子结合,生成碳酸氢根离子,导致溶液中的氢离子浓度降低,形成碱性溶液(pH约为11.6)。
碳酸钠在高温下容易分解,产生氧化钠和二氧化碳。它的腐蚀性虽然有限,但若长时间与空气接触,会吸收水分及二氧化碳,转变为碳酸氢钠。
碳酸钠能与酸、盐、碱发生多种化学反应。与酸反应时,会发生复分解反应,例如与盐酸反应生成氯化钠和不稳定的碳酸,后者进一步分解为二氧化碳和水。与钙盐、钡盐等盐类反应时,能生成沉淀和新钠盐。与氢氧化钙、氢氧化钡等碱类的反应则产生沉淀及氢氧化钠,这一过程在工业上用于制备氢氧化钠,常被称为苛化法。
02 生产工艺
制备纯碱的工艺主要分为合成碱法和天然碱法,其中合成碱法占全球纯碱产能的约三分之二,天然碱法则约占三分之一。合成氨法又分为氨碱法和联碱法两种主要工艺。
氨碱法的生产过程
氨碱法的基本反应步骤包括:将氨气通入饱和的食盐水中,生成氨盐水,再利用氨盐水吸收二氧化碳,形成碳酸氢钠(俗称小苏打),最后对碳酸氢钠进行煅烧,便可得到轻碱。
在氨碱法的生产过程中,氨气通常来自合成氨厂,而二氧化碳则是通过煅烧石灰石获得。石灰石的主要成分是碳酸钙,在煅烧后,碳酸钙分解为二氧化碳和氧化钙(生石灰)。此过程中产生的二氧化碳用于制造纯碱,而氧化钙则与水反应形成氢氧化钙(熟石灰),随后加入生成的母液中,导致氨气与以氯化钙为主的废液和废渣分离,氨气得以循环使用。
联碱法的生产过程
联碱法则是将合成氨生产与纯碱生产相结合,利用合成氨厂的氨气和二氧化碳同时生产纯碱和氯化铵两种产品。联碱法的反应过程与氨碱法类似,同样是将氨气和二氧化碳逐步引入饱和食盐水中,生成碳酸氢钠,然后将其煅烧生成纯碱。
相较于氨碱法,联碱法的创新在于通过调节不同温度下的溶解度变化,降低反应中生成的母液的温度,并添加氯化钠晶体,使氯化铵以晶体形式析出,从而提高了资源的利用效率。剩余的母液则可循环作为反应原料。
由于联碱法的工艺直接依赖合成氨厂的氨气和二氧化碳,这样就省去了石灰石煅烧等繁琐的步骤,从而大大提升了生产的经济性。
天然碱法的生产工艺
天然碱法则依据碱矿的成分分为蒸发法和碳化法。对于以晶碱石(Na2CO3·NaHCO3·2H2O)为主要成分的天然碱矿,通常采用蒸发法。该方法通过分解或中和使碳酸氢钠分解,再经过蒸发提纯获得纯碱。对于泡碱型天然碱湖水或主要成分为泡碱(Na2CO3·10H2O)的矿石,则一般采用卤水碳化法,通过提取天然卤水进行碳化、干燥及煅烧,最终生产出纯碱。
03 应用领域
作为一项重要的基础化工原料,纯碱的应用范围广泛,主要包括以下几个方面:在建筑材料领域,纯碱是平板玻璃的主要成分之一,提供钠离子的同时也是澄清剂的重要组成部分;在化工行业,纯碱广泛用于生产硅酸钠(泡花碱或水玻璃)、碳酸氢钠(小苏打)、氟化钠、重铬酸盐等;在印染与冶金行业,纯碱被用作纺织品生产过程中的软水剂,或是冶炼助溶剂、选矿浮选剂及炼钢脱硫剂等;在食品加工领域,纯碱作为面食的添加剂,充当中和剂、膨松剂及面团改良剂,以提高面食的口感和韧性,并可作为味精和酱油生产中的重要辅料。纯碱还在环保脱硫、制药、制革、造纸等领域得到广泛应用,高端纯碱甚至用于显像管玻壳及光学玻璃制造。