碳酸氢钠(NaHCO3):
(1)俗名:小苏打;细小白色晶体,溶解度小于Na2CO3,受热易分解,可用于治疗胃酸过多、发酵剂
(2)与H+反应:HCO3-+H+==CO2↑+H2O
(3)与NaOH反应:HCO3-+OH-==CO32-+H2O
(4)与石灰水反应:生成CaCO3沉淀
(5)与BaCl2和CO2不反应
碳酸氢钠的物理性质:
碳酸氢钠为白色晶体,或不透明单斜晶系细微结晶。比重2.15g。无臭、味咸,可溶于水,不溶于乙醇。其水溶液因水解而呈微碱性,常温中性质稳定,受热易分解,在50℃以上迅速分解,在270℃时完全失去二氧化碳,在干燥空气中无变化,在潮湿空气中缓慢分解。溶解度:7.8g,18℃;16.0g,60℃。
碳酸氢钠的用途:
碳酸氢钠可直接作为制药工业的原料,用于治疗胃酸过多。
Na2CO3、NaHCO3的性质比较:
表示 |
名称 |
碳酸钠 |
碳酸氢钠 |
化学式 |
Na2CO3 |
NaHCO3 |
俗称 |
苏打 |
小苏打 |
物理性质 |
色态 |
白色粉末 |
白色晶体 |
溶解性 |
易溶于水 |
能溶于水 |
化学性质 |
与盐酸反应 |
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑ |
NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑ |
热稳定性 |
很稳定 |
受热分解:2NaHCO3=(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑ |
与NaOH反应 |
不反应 |
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O |
相互转化 |
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3 |
NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O 2NaHCO3=(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑ |
Na2CO3、NaHCO3的鉴别:
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131028/2013102818191801827911.png)
Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的比较:
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131028/2013102818191867336035.png)
碳酸钠、碳酸氢钠与盐酸反应的基本图像的归纳总结:
(1)向Na2CO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图1所示;
(2)向NaHCO3中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图2所示;
(3)向NaOH、Na2CO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图3所示(设NaOH、Na2CO3的物质的量之比x∶y=1∶1,其他比例时的图像略);
(4)向Na2CO3、NaHCO3的混合物中逐滴加入盐酸,消耗HCl的体积与产生CO2的体积的关系如图4所示(设Na2CO3、NaHCO3的物质的量之比m∶n=1∶1,其他比例时的图像略)。![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20131030/2013103016145394115726.png)
实验室制取甲烷(CH4):
(1)反应原理:CH
3COONa+NaOH
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20120829/20120829132435912656.png)
CH
4+Na
2CO
3
(2)发生装置:固+固
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20120829/20120829132435929288.png)
气
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:排水集气法/向下排空气法
(5)尾气处理:无
(6)检验方法:①点燃,淡蓝色火焰,燃烧产物是H
2O和CO
2
实验室制取一氧化氮(NO):
(1)反应原理:3Cu+8HNO
3(稀)==3Cu(NO
3)
2+2NO↑+4H
2O
(2)发生装置:固+液→气
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:排水集气法
(5)尾气处理:收集法(塑料袋)
(6)检验方法:无色气体,暴露于空气中立即变为红棕色
实验室制取二氧化氮(NO2):
(1)反应原理:Cu+4HNO
3(浓)==Cu(NO
3)
2+2NO
2↑+2H
2O
(2)发生装置:固+液→气
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:向上排空气法
(5)尾气处理:碱液吸收 (3NO
2+H
2O==2HNO
3+NO;NO+NO
2+2NaOH===2NaNO
2+H
2O)
实验室制取氯化氢(HCl):
(1)反应原理:2NaCl+H
2SO
4![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20120829/20120829132435946265.png)
Na
2SO
4+2HCl?
(2)发生装置:固+液→气
(3)净化方法:浓硫酸(除水蒸气)
(4)收集方法:向上排空气法
(5)尾气处理:水(防倒吸装置)
(6)检验方法:①能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 ②靠近浓氨水冒白烟
五水硫酸铜的制备:
(1)实验原理:铜是不活泼金属,不能直接和稀硫酸发生反应制备硫酸铜,必须加入氧化剂。在浓硝酸和稀硫酸的混合液中,浓硝酸将铜氧化成Cu
2+,Cu
2+与SO
42-结合得到硫酸铜: Cu+2HNO
3+H
2SO
4====CuSO
4+2NO
2+2H
2O 未反应的铜屑(不溶性杂质)用倾滗法除去。利用硝酸铜的溶解度在0~100℃范围内均大于硫酸铜溶解度的性质,溶液经蒸发浓缩析出硫酸铜,经过滤与可溶性杂质硝酸铜分离,得到粗产品。硫酸铜的溶解度随温度升高而增大,可用重结晶法提纯。在粗产品硫酸铜中,加适量水,加热成饱和溶液,趁热过滤除去不溶性杂质。滤液冷却,析出硫酸铜,过滤,与可溶性杂质分离,得到纯的硫酸铜。
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20120829/201208291324359715951.png)
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20120829/201208291324368929665.png)
(2)实验步骤
①称量1.5g铜屑,灼烧至表面呈现黑色,冷却;
②加5.5mL3mol/L硫酸,2.5mL浓硝酸,反应平稳后水浴加热,补加2.5mL3mol/L硫酸,0.5mL浓硝酸;
③铜近于完全溶解后,趁热倾滗法分离;
④水浴加热,蒸发浓缩至结晶膜出现;
⑤冷却、过滤;
⑥粗产品以1.2mL水/g的比例,加热溶于水,趁热过滤;
⑦滤液冷却、过滤、晾干,得到纯净的硫酸铜晶体。
⑧称重,计算产率。
实验室制取硫化氢(H2S):
(1)反应原理:FeS+2HCl→H
2S↑+FeCl
2
(2)发生装置:固+液→气(启普发生器)
(3)净化方法:饱和NaHS(除HCl),固体CaCl
2(除水蒸气)
(4)收集方法:向上排空气法
(5)尾气处理:CuSO
4溶液或碱液吸收(H
2S+2NaOH==Na
2S+H
2O或H
2S+NaOH==NaHS+H
2O)
(6)检验方法:①湿润的蓝色石蕊试纸变红 ②湿润的醋酸试纸黑
工业生产纯碱:
纯碱(学名碳酸钠)实际上是盐,由于它在水中发生水解作用而使溶液呈碱性。纯碱易溶于水,呈强碱性,能提供
Na
+离子。这些性质使它们被广泛地用于制玻璃、肥皂、纺织、印染、漂白、造纸、精制石油、冶金及其他化学工业等各部门中。
碳酸钠在自然界中存在相当广泛。一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠,可以从植物的灰烬中提取;当冬季来临时,碱湖中所含的碳酸钠结晶析出,经过简单的加工就可以使用。
世界上最早是通过路布兰法实现了碳酸钠的工业生产。其生产原理是:
用硫酸将食盐转变成硫酸钠
NaCl+H
2SO
4![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20111025/20111025163424001.gif)
NaHSO
4+HCl↑NaCl+NaHSO
4![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20111025/20111025163455001.gif)
Na
2SO
4+HCl↑
将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热,反应生成碳酸钠和硫化钙
Na
2SO
4+2C
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20111025/20111025163531001.gif)
Na
2S+2CO
2↑ Na
2S+CaCO
3![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20111025/20111025163551001.gif)
Na
2CO
3+CaS
存在原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等
氨碱法生产硫酸:
氨碱法是由比利时人索尔维发明的,所以,氨碱法也称为索尔维制碱法。氨碱法的原料也是氯化钠和碳酸钙,不同的是它还使用了炼焦的副产品氨。
原料:CaCO
3、NaCl、NH
3 1.生成碳酸氢钠和氯气铵
将CO
2通入含NH3的饱和NaCl溶液中
NH
3+CO
2+H
2O==NH
4HCO
3 NaCl+NH
4HCO
3==NaHCO
3↓+NH
4Cl
2.抽取碳酸钠2NaHCO
3![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20111025/20111025163700001.gif)
Na
2CO
3+CO
2↑+H
2O↑
氨碱法生产原理:
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20111025/20111025164131001.gif)
氨碱法的优点:原料便宜易得,氨和部分二氧化碳可循环利用,产品纯度高,步骤简单。氨碱法的缺点:副产物氯化钙的处理问题,氯化钠的利用率低。
联合制碱法:
我国化学侯德榜(下图)改革国外的纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:
![](http://static.haoskill.com/upload/zsd/20111025/20111025164223001.gif)
(1)上述生产纯碱的方法称联合制碱法或侯德榜制碱法,副产品的一种用途为化肥或电解液或焊药等。
(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是NH
3+CO
2+H
2O+NaCl=NH
4Cl+NaHCO
3↓或NH
3+CO
2+H
2O=NH
4HCO
3 NH
4HCO
3+NaCl=NaHCO
3↓+NH
4Cl。
(3)写出上述流程中X物质的分子式CO
2。
(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了I 的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是过滤
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后,再滴加稀硝酸和硝酸银溶液
(6)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用是:
①增大NH
4+的浓度,使NH4Cl更多地析出②使NaHCO
3转化为Na
2CO
3,提高析出的NH
4Cl纯度
联合法综合利用了合成氨的原料,提高了氯化钠的利用率,减少了环境污染。
NH
3、CO
2都来自于合成氨工艺;这样NH4Cl就成为另一产品化肥。综合利用原料、降低成本、减少环境污染,NaCl利用率达96%。