Производство щелочей

Учебные задачи: 1.Виды щелочных продуктов 2.Нахождение в природе 3.Физ. и хим. свойства щелочей 4.Получение 5.Применение щелочей

Щелочи гидроксиды щёлочных и щелочноземельных металлов. К щёлочам относят хорошо растворимые в воде основания. При диссоциации щёлочи образуют ионы OH и ион металла. NaHCO 3 Щелочи NaOH KOH Na 2 CO 3

Характеристика щелочей KOH NaOH Na 2 CO 3 Тривиальные названия: едкое кали, каустический поташ лат. Natrii hydroxidum; другие названия каустическая сода, каустик, едкий натр, едкая щёлочь Сода общее название технических натриевых солей угольной кислоты. Na 2 CO 3 (карбонат натрия) кальцинированная сода Na 2 CO 3 ·10H 2 O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5% кристаллизационной воды) стиральная сода; иногда выпускается в виде Na 2 CO 3 ·H 2 O или Na 2 CO 3 ·7H 2 O NaHCO 3 (гидрокарбонат натрия) питьевая или пищевая сода, натрий двууглекислый, бикарбонат натрия

Кальцинированная сода. В чистом виде углекислый натрий представляет собой белый кристаллический порошок удельного веса 2,53 г/см 3, плавящийся при 851˚С. С водой углекислый натрий образует ряд гидратов, например: Na 2 CO 3H 2 O; Na 2 CO 3 7H 2 O; Na 2 CO 3 10H 2 O. Водные растворы соды обладают сильнощелочными свойствами. К технической кальцинированной соде, потребляемой различными отраслями промышленности, предъявляют некоторые дополнительные требования. Так, сода, предназначенная для никелевой промышленности, не должна содержать более 0,05 % карбоната магния; содержание сульфата натрия в соде, предназначенной для алюминиевой промышленности, должно быть не более 0,1 %; содержание железа в соде, применяемой в стекольной промышленности, не более 0,02 %.

Двууглекислая сода (бикарбонат) представляет собой белый кристаллический порошок размером 0,05-0,20 мм и насыпной плотностью 900 кг/м 3. Молекулярная масса NaHCO 3 равна 84,01, плотность 2200 кг/м 3 и теплоемкость 1,043 кДж/(кгК). Растворимость гидрокарбоната натрия в воде невелика и сравнительно мало изменяется при повышении температуры. Выпускают двууглекислую соду двух сортов: медицинскую и техническую. К чистоте продукта предъявляются весьма высокие требования. Двууглекислая сода должна содержать (в %): NaHCO 3 - не менее 98 Na 2 CO 3 - не более 1,4 NaCl - не более 0,05 Влаги - не более 1,0 В готовом продукте должны полностью отсутствовать соли аммония, тяжелые металлы и мышьяк.

Каустическая сода представляет собой белую непрозрачную массу, поглощающую из воздуха водяные пары и СО 2, является едким веществом: при попадании на кожу он вызывает долго незаживающие химические ожоги. Едкий натр выпускают в твердом и жидком виде. Твердый едкий натр выпускают следующих марок: ТХ-1 - твердый, плавленый, и ТХ-2 - твердый, чешуированный. Едкий натр получают в промышленности электрохимическим и химическим способом. В настоящее время наибольшее значение имеет электрохимический способ производства едкого натра.

Нахождение в природе Na 2 CO 3 и NaHCO 3 В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде следующих минералов: нахколит NaHCO 3 трона Na 2 CO 3 ·NaHCO 3 ·2H 2 O натрон (сода) Na 2 CO 3 ·10H 2 O термонатрит Na 2 CO 3 ·Н 2 O

Химические свойства KOH Вз-е с кислотами с обр-ем соли и воды (р. нейтрализации): Вз-е с кислотными оксидами с образованием соли и воды: Вз-е с переходными металлами в растворе с образованием комплексной соли и водорода: KOH + HCl KCl + H 2 O 2 KOH + H 2 SO 4 K 2 SO 4 + H 2 O 2 KOH + CO 2 K 2 CO 3 + H 2 O 2 KOH + SO 3 K 2 SO 4 + H 2 O 2 Al + 2 KOH + 6 H 2 O 2 K[Al(OH) 4 ] + 3 H 2

Химические свойства NaHCO 3 Вз-е с кислотами, с образованием соли: NaHCO 3 + HCl NaCl + H 2 CO 3 Вз-е с уксусной кислотой: NaHCO 3 + CH 3 COOH CH 3 COONa + H 2 O + CO 2 Разложение при 60ºС: 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + H 2 O + CO 2

Химические свойства NaOH 1.Нейтрализации : c кислотами : NaOH + HCl NaCl + H 2 O с амфотерными оксидами: ZnO + 2NaOH Na 2 ZnO 2 + H 2 O с кислотными оксидами: 2NaOH + CO 2 NaHCO 3 + NaOH Na 2 CO 3 + H 2 O 2Na + + CO H + + OH - NaHCO 3 + Na + + OH - Na 2 CO 3 + H 2 O SO 2 + 2NaOH Na 2 SO 3 + H 2 O (1) H 2 S + 2NaOH = Na 2 S + 2H 2 O (при избытке NaOH) (2) H 2 S + NaOH = NaHS + H 2 O (кислая соль, при отношении 1:1)

2. Обмена с солями в растворе: 2NaOH +CuSO 4 Cu (OH) 2 + Na 2 SO 4 6NaOH + Al 2 (SO 4 ) 3 2Al(OH) 3 + 3Na 2 SO 4 3. С неметаллами: 4Р + 3NaOH + 3Н 2 О РН 3 + 3NaН 2 РО 2 3S + 6NaOH 2Na 2 S + Na 2 SO 3 + 3H 2 O с галогенами: 2NaOH + Cl 2 NaClO + NaCl+H 2 O(дисмутация хлора) 6NaOH + 3I 2 NaIO 3 + 5NaI + 3H 2 O 4. С металлами: (Al, Zn, Ti) 2Al 0 + 2NaOH + 6H 2 O 3H 2 + 2Na[Al(OH) 4 ] 5. С многоатомными спиртами с образованием алкоголятов: HO-CH 2 -CH 2 ОН + 2NaOH NaO-CH 2 -CH 2 -ONa + 2Н 2 O

Химические свойства Na 2 CO 3 Na 2 CO 3 ·10H 2 O Na 2 CO 3 ·7H 2 O Na 2 CO 3 ·H 2 O В водном растворе карбонат натрия гидролизуется. Уравнение гидролиза (в ионной форме): CO H 2 O HCO OH - 32°С35°С Вз-е с кислотами: Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O

Способы получения NaOH Промышленные с. Лабораторные с. электролиз раствора галита: 2NaCl + 2H 2 О=H 2 + Cl 2 + 2NaOH Известковый способ : Na 2 CO 3 + Са(ОН) 2 = 2NaOH + CaCO 3 при температуре около 80 °C. Этот процесс называется каустификацией Ферритный способ: Na 2 CO 3 + Fe 2 O 3 = Na 2 O Fe 2 O 3 + CO 2 (1) при ºС Na 2 O Fe 2 O 3 + H 2 O = 2 NaOH + Fe 2 O 3 (2)

Способы получения Na 2 CO 3 Способ Леблана Na 2 SO 4 + 2C Na 2 S + 2CO 2 Na 2 S + СаСО 3 Na 2 CO 3 + CaS Промышленный аммиачный способ (способ Сольве) NH 3 + CO 2 + H 2 O + NaCl NaHCO 3 + NH 4 Cl 2NaHCO 3 (t= ºС) Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O Способ Хоу Разработан китайским химиком Хоу в 1930-х годах. Отличается от процесса Леблана тем, что не использует карбонат кальция.

Применение В производстве жидких мыл. В пищевой промышленности - в качестве пищевой добавки E525. Для получения метана, поглощения кислотных газов. NaHCO 3 : В химической промышленности для производства красителей. В легкой промышленности в пр-ве подошвенных резин и искус. кож. Кулинария: в качестве разрыхлителя. Медицина: в качестве слабого антисептика. Карбонат натрия используют в стекольном производстве, мыловарении и производстве синтетических моющих средств, эмалей, для получения ультрамарина. Также он применяется для умягчения воды паровых котлов и вообще устранения жёсткости воды. В пищевой промышленности - в качестве пищевой добавки E500, регулятора кислотности, разрыхлителя, препятствующего комкованию и слёживанию.

Применение Каустик применяется в целлюлозно-бумажной промышленности в производстве бумаги, картона. Для омыления жиров при производстве мыла, шампуня и других моющих средств. В химических отраслях промышленности для нейтрализации кислот и кислотных окислов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке для производства масел. Для изготовления биодизельного топлива. В приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E524