Производство щелочей

Учебные задачи:

1. Виды щелочных продуктов2. Нахождение в природе3. Физ. и хим. свойства щелочей4. Получение5. 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.

NaHCO3

Щелочи

NaOH KOH

Na2CO3

Характеристика щелочей

KOH NaOH

Na2CO3

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.Na2CO3 (карбонат натрия) — кальцинированная содаNa2CO3·10H2O (декагидрат карбоната натрия, содержит 62,5% кристаллизационной воды) — стиральная сода; иногда выпускается в виде Na2CO3·H2O или Na2CO3·7H2ONaHCO3 (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/см3, плавящийся при 851˚С. С водой углекислый натрий образует ряд гидратов, например: Na2CO3•H2O; Na2CO3•7H2O; Na2CO3•10H2O. 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/м3. Молекулярная масса NaHCO3 равна 84,01, плотность 2200 кг/м3 и теплоемкость 1,043 кДж/(кг•К). 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 %): NaHCO3 - не менее 98 Na2CO3 - 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 СО2, 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 Na2CO3 и NaHCO3

В природе сода встречается в золе некоторых морских водорослей, а также в виде следующих минералов:нахколит NaHCO3

трона Na2CO3·NaHCO3·2H2Oнатрон (сода) Na2CO3·10H2Oтермонатрит Na2CO3·Н2O

Химические свойства KOHВз-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 + H2O2 KOH + H2SO4 → K2SO4 + H2O

2 KOH + CO2 → K2CO3 + H2O2 KOH + SO3 → K2SO4 + H2O

2 Al + 2 KOH + 6 H2O → 2 K[Al(OH)4] + 3 H2 ↑

Химические свойства NaHCO3

Вз-е с кислотами, с образованием соли:

NaHCO3 + HCl → NaCl + H2CO3

Вз-е с уксусной кислотой:

NaHCO3 + CH3COOH → CH3COONa + H2O + CO2↑

Разложение при 60ºС:

2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑

Химические свойства NaOH1.Нейтрализации :c кислотами : NaOH + HCl → NaCl + H2O

с амфотерными оксидами:

ZnO + 2NaOH → Na2ZnO2 + H2O

с кислотными оксидами:

 2NaOH + CO2→ NaHCO3 + NaOH → Na2CO3 + H2O2Na+ + CO3

- + H+ + OH- → NaHCO3 + Na+ + OH- → Na2CO3 + H2OSO2 + 2NaOH → Na2SO3 + H2O

(1) H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (при избытке NaOH)(2) H2S + NaOH = NaHS + H2O (кислая соль, при отношении 1:1)

2. Обмена с солями в растворе:2NaOH +CuSO4 → Cu (OH)2↓ + Na2SO4

6NaOH + Al2(SO4)3 → 2Al(OH)3↓ + 3Na2SO4

3. С неметаллами:4Р + 3NaOH + 3Н2О → РН3+ 3NaН2РО2

3S + 6NaOH → 2Na2S + Na2SO3 + 3H2Oс галогенами:

2NaOH + Cl2 → NaClO + NaCl+H2O(дисмутация хлора)6NaOH + 3I2→ NaIO3+ 5NaI + 3H2O

4. С металлами: (Al, Zn, Ti)

2Al0 + 2NaOH + 6H2O → 3H2↑ + 2Na[Al(OH)4] 

5. С многоатомными спиртами — с образованием алкоголятов:HO-CH2-CH2ОН + 2NaOH → NaO-CH2-CH2-ONa + 2Н2O

Химические свойства Na2CO3

Na2CO3·10H2O → Na2CO3·7H2O → Na2CO3·H2O

В водном растворе карбонат натрия гидролизуется. Уравнение гидролиза (в ионной форме):

CO32-+ H2O ↔ HCO3

- + OH-

32°С 35°С

Вз-е с кислотами:

Na2CO3 + H2SO4 → Na2SO4 + CO2↑ + H2O

Способы получения NaOH

Промышленные с.

Лабораторные с.

электролиз раствора галита:2NaCl + 2H2О=H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH

Известковый способ :Na2CO3 + Са(ОН)2 = 2NaOH + CaCO3↓

при температуре около 80 °C . Этот процесс называется каустификацией  Ферритный способ:

Na2CO3 + Fe2O3 = Na2O • Fe2O3 + CO2 (1) при 1100-1200ºСNa2O • Fe2O3 + H2O = 2 NaOH + Fe2O3 (2)

Способы получения Na2CO3

Способ ЛебланаNa2SO4+ 2C → Na2S + 2CO2↑ 

Na2S + СаСО3 → Na2CO3 + CaS

Промышленный аммиачный способ (способ Сольве)

NH3+ CO2 + H2O + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl 2NaHCO3 →(t=140-160ºС) Na2CO3 + CO2↑ + H2O 

Способ Хоу

Разработан китайским химиком Хоу в 1930-х годах. Отличается от процесса Леблана тем, что не использует карбонат кальция.

ПрименениеВ производстве жидких мыл. В пищевой промышленности - в качестве пищевой добавки E525. Для получения метана, поглощения кислотных газов.

NaHCO3: 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.

ПрименениеКаустик 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