侯式制堿法
1.制備原理:侯氏制堿法是依據(jù)離子反應(yīng)發(fā)生的原理進行的,離子反應(yīng)會向著離子濃度減小的方向進行(實質(zhì)為勒夏特列原理).制備純堿(Na2CO3),主要利用NaHCO3在溶液中溶解度較小,所以先制得NaHCO3,再利用碳酸氫鈉不穩(wěn)定性分解得到純堿。
要制得碳酸氫鈉就要有大量鈉離子和碳酸氫根離子,所以就在飽和食鹽水中通入氨氣,形成飽和氨鹽水,再向其中通入二氧化碳,在溶液中就有了大量的鈉離子、銨根離子、氯離子和碳酸氫根離子,這其中NaHCO3溶解度最小,所以析出,其余產(chǎn)品處理后可作肥料或循環(huán)使用.
2. 化學反應(yīng)原理:侯氏制堿法原理(又名聯(lián)合制堿法)
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl (在反應(yīng)中NaHCO3沉淀,所以這里有沉淀符號)
總反應(yīng)方程式:
NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑(CO2循環(huán)使用)
注意:NaCl(飽和溶液)+NH3(先加)+H2O(溶液中)+CO2(后加)=NH4Cl+NaHCO3↓?(溶解度一般,因為不斷添加原料達到溶液飽和才沉淀)
(先添加NH3而不是CO2:CO2在NaCl中的溶解度很小,先通入NH3使食鹽水顯堿性,能夠吸收大量CO2氣體,產(chǎn)生高濃度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶體.)
3. 侯氏制堿法的優(yōu)點:保留了氨堿法的優(yōu)點,消除了它的缺點,使食鹽的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序.
侯氏制堿法又稱聯(lián)合制堿法,是我國化學工程專家侯德榜于1943年創(chuàng)立的。不僅對我國的化學工業(yè)做出了巨大貢獻,在世界上也享有盛譽。
值得注意的是:”侯氏制堿法“中所制得的 “堿” 并不是我們熟知的------”燒堿“氫氧化鈉NaOH,而是--------”純堿“Na2CO3。這里就需要另外一種工業(yè)上常見的“工業(yè)制燒堿法” 進行區(qū)別了
工業(yè)制堿法
工業(yè)制燒堿有苛化法和電解法
一、純堿苛化法:將純堿、石灰分別經(jīng)化堿制成純堿溶液、石灰制成石灰乳,于99~101℃進行苛化反應(yīng),苛化液經(jīng)澄清、蒸發(fā)濃縮至40%以上,制得液體燒堿.將濃縮液進一步熬濃固化,制得固體燒堿成品.苛化泥用水洗滌,洗水用于化堿.
Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓
二、電解法:
1、電解法簡介:
工業(yè)上用電解飽和NaCl溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2,并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品,稱為氯堿工業(yè).氯堿工業(yè)是最基本的化學工業(yè)之一,它的產(chǎn)品除應(yīng)用于化學工業(yè)本身外,還廣泛應(yīng)用于輕工業(yè)、紡織工業(yè)、冶金工業(yè)、石油化學工業(yè)以及公用事業(yè).?
2、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理:2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH
因為NaCl是強電解質(zhì),在溶液里完全電離,水是弱電解質(zhì),也微弱電離,因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH-四種離子.當接通直流電源后,帶負電的OH-和Cl-向陽極移動,帶正電的Na+和H+向陰極移動.Cl-比OH-更易失去電子,在陽極被氧化成氯原子,氯原子結(jié)合成氯分子放出,使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浫芤鹤兯{.H+比Na+容易得到電子,因而H+不斷地從陰極獲得電子被還原為氫原子,并結(jié)合成氫分子從陰極放出.在上述反應(yīng)中,H+是由水的電離生成的,由于H+在陰極上不斷得到電子而生成H2放出,破壞了附近的水的電離平衡,水分子繼續(xù)電離出H+和OH-,H+又不斷得到電子變成H2,結(jié)果在陰極區(qū)溶液里OH-的濃度相對地增大,使酚酞試液變紅.
因此:陽極反應(yīng):2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反應(yīng))陰極反應(yīng):2H++2e-=H2↑(還原反應(yīng))?
工業(yè)上利用這一反應(yīng)原理,制取燒堿、氯氣和氫氣.