純堿

　　碳酸鈉，俗名蘇打、純堿、洗滌堿，化學式：Na2CO3，普通情況下為白色粉末，為強電解質(zhì)。密度為2.532g/cm3，熔點為851°C，易溶于水，具有鹽的通性。
簡介
1.1 名稱
　　中文名稱：碳酸鈉  碳酸鈉晶體樣品
　　英文名稱：Sodium Carbonate 　　
　　CAS號：497-19-8[1] 　　
　　中文別名（俗稱）：純堿、塊堿、蘇打(Soda) 、口堿（歷史上，一般經(jīng)張家口和古北口轉(zhuǎn)運全國，因此又有“口堿”之說。）、堿面（食用堿）。 　　
　　存在于自然界（如鹽水湖）的碳酸鈉稱為天然堿。 　　
　　無結(jié)晶水的碳酸鈉的工業(yè)名稱為輕質(zhì)堿，有一個結(jié)晶水碳酸鈉的工業(yè)名稱為重質(zhì)堿。 　　
　　碳酸鈉屬于鹽，不屬于堿。因為碳酸鈉的水溶液呈堿性，因此又名純堿等說法。
　　1.2 化學式
　　Na2CO3
　　1.3 相對分子質(zhì)量
　　106
　　物理性質(zhì)
　　2.1 性狀
　　碳酸鈉為白色粉末或顆粒。無氣味。有堿性。是堿性的鹽。有吸濕性。露置空氣中逐漸吸收 1mol/L水分(約15%)。400℃時開始失去二氧化碳。遇酸分解并泡騰。溶于水（室溫時3.5份，35℃時　　2.2份）和甘油，不溶于乙醇。水溶液呈強堿性，pH11.6。相對密度2.53。熔點851℃。半數(shù)致死量（30日）（小鼠，腹腔）116.6mg/kg。有刺激性。可由氫氧化鈉和碳酸發(fā)生化學反應(yīng)結(jié)合而成。
　　2.2溶解性
　　碳酸鈉易溶于水，甘油，20攝氏度時一百克水能溶20克碳酸鈉，微溶于無水乙醇，不溶于丙醇。　碳酸鈉是一種強堿鹽，溶于水后發(fā)生水解反應(yīng)(碳酸鈉水解會產(chǎn)生碳酸氫鈉和氫氧化鈉），使溶液顯堿性，有一定的腐蝕性，能與酸進行復(fù)分解反應(yīng)（Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2），生成相應(yīng)的鹽并放出二氧化碳。
　　2.3 穩(wěn)定性
　　穩(wěn)定性較強，但高溫下也可分解，生成氧化鈉和二氧化碳。長期暴露在空氣中能吸收空氣中的水分及二氧化碳，生成碳酸氫鈉，并結(jié)成硬塊。吸濕性很強 ，很容易結(jié)成硬塊，在高溫下也不分解。含有結(jié)晶水的碳酸鈉有3種：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。
　　2.4 熱力學函數(shù)
　　在（298.15K，100k）的熱力學函數(shù)： 　　
　　狀態(tài)：s 　　
　　標準摩爾生成熱ΔfHmθ（kJ·mol^-1）：-1130.7 　　
　　標準摩爾生成吉布斯自由能ΔfGmθ（kJ·mol^-1）：-1044.4 　　
　　標準熵Smθ（J·mol^-1·K^-1）：135.0
　　2.5 所屬類別
　　碳酸鈉屬于強堿弱酸鹽。（純堿是鹽，不是堿，是強堿弱酸鹽。由于碳酸鈉的水溶液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） 　　
　　Na2CO3 ==== 2Na++CO32- 　　
　　CO32- +H2O ==== HCO3- + OH- 　　
　　HCO3- + H2O ==== H2CO3 + OH-
　　三、化學性質(zhì)
　　3.1 風化
　　在空氣中易風化。
　　3.2 與酸反應(yīng)
　　Na2CO3+ 2HCl（過量） ==== 2NaCl +H2CO3 　　
　　碳酸不穩(wěn)定，分解成二氧化碳和水 　　
　　H2CO3====H2O + CO2↑ 　　
　　Na2CO3+ HCl（少量） ==== NaCl + NaHCO3
　　3.3 與堿反應(yīng)
　　Na2CO3+ Ca(OH)2==== 2NaOH + CaCO3↓（碳酸鈣白色沉淀，難溶于水，但可溶于酸）
　　3.4 與鹽反應(yīng)
　　Na2CO3+ BaCl2==== 2NaCl + BaCO3↓（碳酸鋇白色沉淀，難溶于水，但可溶于酸）
　　3Na2CO3+ Al2(SO4)3+ 3H2O ==== 2Al(OH)3↓+ 3Na2SO4+ 3CO2↑ 　　
　　（氫氧化鋁白色沉淀，難溶于水，可溶于酸、堿） 　　
　　Na2CO3+CaCl2=====2NaCl+CaCO3↓
　　3.5 與H2O、CO2反應(yīng)
　　Na2CO3+ H2O + CO2==== 2NaHCO3（于堿性環(huán)境中沉淀析出）
　　四、生產(chǎn)方法
　　4.1 技術(shù)發(fā)展史 　　
　　4.1.1 實驗室方法 　　
　　實驗室制取碳酸鈉：2NaOH + CO2==== Na2CO3+ H2O。 　　
　　4.1.2 呂布蘭法 　　
　　最早在1791年，古人就開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產(chǎn)碳酸鈉，是為呂布蘭法。
　　此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、產(chǎn)品質(zhì)量不佳，逐漸為索爾維法代替。 　　
　　4.1.3索爾維法 　　
　　1859年，比利時人索爾維，用食鹽、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，人們將此方法稱為索氏制堿法，此法一直沿用至今。 　　
　　4.1.4 侯德榜法 　　
　　1943年中國人侯德榜留學海外歸來，他結(jié)合中國內(nèi)地缺鹽的國情 ，對索爾維法進行改進，將純堿和合成氨兩大工業(yè)聯(lián)合，同時生產(chǎn)碳酸鈉和化肥氯化銨，大大地提高了食鹽利用率，是為侯氏制堿法。 　　
　　4.2 反應(yīng)原理 　　
　　索氏制堿法和侯氏制堿法的主要化學反應(yīng)式均為： 　　
　　反應(yīng)式一：NaCl + CO2+ NH3·H2O ==== NaHCO3↓+ NH4Cl 　　
　　NaHCO3（碳酸氫鈉）可溶只是在這種條件下，碳酸氫鈉溶解的量大于該條件下的溶解度，所以析出了碳酸氫鈉固體，經(jīng)過濾，得到碳酸氫鈉固體。 　　
　　反應(yīng)式二：2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ CO2↑+ H2O 　　
　　索氏制堿法和侯氏制堿法所不同的，是索氏法在整個制取過程中NH3是循環(huán)使用的： 　　
　　2NH4Cl + Ca(OH)2 ==Δ== 2NH3↑+ CaCl2+ 2H2O 　　
　　而侯氏法在整個制取過程中，NH4Cl直接作為純堿的副產(chǎn)品----肥料。 　　
　　所以，索氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉，副產(chǎn)氯化鈣；而侯氏法的產(chǎn)品是碳酸鈉，副產(chǎn)氯化銨。 　　
　　4.3 侯氏制堿法詳解 　　
　　即： 　　
　　①NaCl（飽和） + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl + NaHCO3　 　　
　　②2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑ 　　
　　氨氣與水和二氧化碳反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨，這是第一步。 　　
　　（1）NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3 　　
　　第二步是：碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨，碳酸氫鈉之所以沉淀是因為它的溶解度較小。 　　
　　（2） NH4HCO3 + NaCl（飽和） ==== NH4Cl + NaHCO3↓ 　　
　　合成的碳酸氫鈉部分可以直接出廠銷售，其余的碳酸氫鈉會被加熱分解，生成碳酸鈉，生成的二氧化碳可以重新回到第一步！ 　　
　　（3）2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑ 　　
　　根據(jù)NH4Cl溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在 278K ～ 283K(5 ℃～ 10 ℃） 時，向母液中加入食鹽細粉，而使NH4Cl單獨結(jié)晶析出供做氮肥。 　　
　　此法優(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。