碳酸钠,俗名苏打、纯碱、洗涤碱,化学式:Na2CO3,普通情况下为白色粉末,为强电解质。密度为2.532g/cm3,熔点为851°C,易溶于水,具有盐的通性。
目录
二、物理性质- 2.1 性状
- 2.2溶解性
- 2.3 稳定性
- 2.4 热力学函数
- 2.5 所属类别
三、化学性质- 3.1 风化
- 3.2 与酸反应
- 3.3 与碱反应
- 3.4 与盐反应
- 3.5 与H2O、CO2反应
四、生产方法五、用途- 5.1 消费领域
- 5.2 消费结构
六、健康危害- 6.1 毒理学资料
- 6.2 燃爆危险
- 6.3 急救措施
- 6.4 消防措施
- 6.5 泄漏应急处理
- 6.6 使用操作注意事项
- 6.7 储存注意事项
- 6.8 运输注意事项
七、课堂教育要点- 7.1 初中阶段
- 7.2 高中阶段
八、纯碱工业的发展- 8.1 中国纯碱工业进入快车道
- 8.2 碳酸钠行业发展方向
展开
二、物理性质- 2.1 性状
- 2.2溶解性
- 2.3 稳定性
- 2.4 热力学函数
- 2.5 所属类别
三、化学性质- 3.1 风化
- 3.2 与酸反应
- 3.3 与碱反应
- 3.4 与盐反应
- 3.5 与H2O、CO2反应
四、生产方法五、用途- 5.1 消费领域
- 5.2 消费结构
六、健康危害- 6.1 毒理学资料
- 6.2 燃爆危险
- 6.3 急救措施
- 6.4 消防措施
- 6.5 泄漏应急处理
- 6.6 使用操作注意事项
- 6.7 储存注意事项
- 6.8 运输注意事项
七、课堂教育要点- 7.1 初中阶段
- 7.2 高中阶段
八、纯碱工业的发展- 8.1 中国纯碱工业进入快车道
- 8.2 碳酸钠行业发展方向
展开
一、简介1.1 名称 中文名称:碳酸钠(苏打)
(小苏打:碳酸氢钠)

碳酸钠晶体样品
英文名称:
Sodium CarbonateCAS号:497-19-8
[1] 中文别名(俗称):
纯碱、块碱、
苏打(Soda) 、
口碱(历史上,一般经张家口和古北口转运全国,因此又有“口碱”之说。)、碱面(
食用碱)。
存在于自然界(如盐水湖)的碳酸钠称为
天然碱。
无结晶水的碳酸钠的工业名称为轻质碱,有一个结晶水碳酸钠的工业名称为重质碱。
碳酸钠属于盐,不属于碱。因为碳酸钠的水溶液呈碱性,因此又名纯碱等说法。
1.2 化学式 Na2CO3
1.3 相对分子质量 105.99 一般取106
二、物理性质2.1 性状 碳酸钠为白色粉末或颗粒。无气味。有
碱性。是碱性的盐。有吸水性。露置空气中逐渐吸收 1mol/L水分(约15%)。400℃时开始失去
二氧化碳。遇酸分解并泡腾。溶于水(室温时3.5份,35℃时2.2份)和
甘油,不溶于
乙醇。水溶液呈强碱性,
pH11.6。相对密度2.53。熔点851℃。半数致死量(30日)(小鼠,腹腔)116.6mg/kg。有刺激性。可由氢氧化钠和碳酸发生
化学反应结合而成。
2.2溶解性 碳酸钠易溶于水,
甘油,20摄氏度时一百克水能溶20克碳酸钠,微溶于
无水乙醇,不溶于
丙醇。 碳酸钠是一种强碱盐,溶于水后发生
水解反应(
碳酸钠水解会产生碳酸氢钠和
氢氧化钠),使溶液显碱性,有一定的腐蚀性,能与酸进行
复分解反应(Na2CO3+H2SO4==Na2SO4+H2O+CO2↑),生成相应的盐并放出
二氧化碳。
2.3 稳定性 稳定性较强,但高温下也可分解,生成
氧化钠和二氧化碳。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳,生成
碳酸氢钠,并结成硬块。
吸湿性很强 ,很容易结成硬块,在高温下也不分解。含有结晶水的
碳酸钠有3种:Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。
2.4 热力学函数 在(298.15K,100k)的热力学函数:

碳酸钠
状态:s
标准
摩尔生成热ΔfHmθ(kJ·mol^-1):-1130.7
标准摩尔生成
吉布斯自由能ΔfGmθ(kJ·mol^-1):-1044.4
标准熵Smθ(J·mol^-1·K^-1):135.0
2.5 所属类别 碳酸钠属于
强碱弱酸盐。(纯碱是盐,
不是碱,是强碱弱酸盐。由于碳酸钠的水溶液
电离出的
碳酸根离子与水中
氢离子结合成
碳酸氢根离子,导致溶液中氢离子减少,剩下电离的氢氧根离子,所以溶液
pH显
碱性)
Na2CO3 ==== 2Na++CO32-
CO32- +H2O ==== HCO3- + OH-
HCO3- + H2O ==== H2CO3 + OH-
三、化学性质3.1 风化 碳酸钠的结晶水合物
石碱(Na2CO3·10H2O)在干燥的空气中易
风化。
Na2CO3·10H2O====Na2CO3+10H2O
3.2 与酸反应 Na2CO3+ 2HCl(过量) ==== 2NaCl +H2CO3
碳酸不稳定,分解成二氧化碳和水
H2CO3====H2O + CO2↑
Na2CO3+ HCl(少量) ==== NaCl + NaHCO3
3.3 与碱反应 Na2CO3+ Ca(OH)2==== 2NaOH + CaCO3↓(碳酸钙白色沉淀,难溶于水,但可溶于酸)
3.4 与盐反应 Na2CO3+ BaCl2==== 2NaCl + BaCO3↓(碳酸钡白色沉淀,难溶于水,但可溶于酸)
3Na2CO3+ Al2(SO4)3+ 3H2O ==== 2Al(OH)3↓+ 3Na2SO4+ 3CO2↑
(氢氧化铝白色沉淀,难溶于水,可溶于酸、碱)
Na2CO3+CaCl2=====2NaCl+CaCO3↓
3.5 与H2O、CO2反应 Na2CO3+ H2O + CO2==== 2NaHCO3(于
碱性环境中沉淀析出)
四、生产方法 4.1 技术发展史
4.1.1 实验室方法
实验室制取碳酸钠:2NaOH + CO2==== Na2CO3+ H2O。
4.1.2 吕布兰法
最早在1791年,古人就开始用
食盐、
硫酸、
煤、
石灰石为原料生产碳酸钠,是为
吕布兰法。
此法原料利用不充分、劳动条件恶劣、产品质量不佳,逐渐为索尔维法代替。
4.1.3索尔维法
1859年,比利时人
索尔维,用食盐、
氨水、二氧化碳为原料,于室温下从溶液中析出
碳酸氢钠,将它加热,即分解为碳酸钠,人们将此方法称为索氏制碱法,此法一直沿用至今。
4.1.4
侯德榜法
1943年中国人侯德榜留学海外归来,他结合中国内地缺盐的国情 ,对索尔维法进行改进,将纯碱和合成氨两大工业联合,同时生产碳酸钠和化肥
氯化铵,大大地提高了食盐利用率,是为
侯氏制碱法。
4.2 反应原理
索氏制碱法和侯氏制碱法的主要化学反应式均为:
反应式一:NaCl + CO2+
NH3·H2O==== NaHCO3↓+ NH4Cl
NaHCO3(碳酸氢钠)可溶只是在这种条件下,碳酸氢钠溶解的量大于该条件下的溶解度,所以析出了碳酸氢钠固体,经过滤,得到碳酸氢钠固体。
反应式二:2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ CO2↑+ H2O
索氏制碱法和侯氏制碱法所不同的,是索氏法在整个制取过程中NH3是循环使用的:
2NH4Cl + Ca(OH)2 ==Δ== 2NH3↑+ CaCl2+ 2H2O
而侯氏法在整个制取过程中,NH4Cl直接作为纯碱的副产品----肥料。
所以,索氏法的产品是碳酸钠,副产氯化钙;而侯氏法的产品是碳酸钠,副产氯化铵。
4.3 侯氏制碱法详解
即:
①NaCl(饱和) + NH3+ H2O + CO2==== NH4Cl + NaHCO3
②2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O + CO2↑
氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的
碳酸氢铵,这是第一步。
(1)NH3+ H2O + CO2==== NH4HCO3
第二步是:碳酸氢铵与
氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。
(2) NH4HCO3 + NaCl(饱和) ==== NH4Cl + NaHCO3↓
合成的碳酸氢钠部分可以直接出厂销售,其余的碳酸氢钠会被加热分解,生成碳酸钠,生成的
二氧化碳可以重新回到第一步!
(3)2NaHCO3==Δ== Na2CO3+ H2O+ CO2↑
根据NH4Cl溶解度比NaCl大,而在低温下却比NaCl溶解度小的原理,在 278K ~ 283K(5 ℃~ 10 ℃) 时,向母液中加入食盐细粉,而使NH4Cl单独结晶析出供做
氮肥。
此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96 %;NH4Cl 可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO 转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序。
4.4 碳酸钠的技术指标
| 指标项目 |
| 指 标 |
|
| 1类 | 2类 | 3类 |
| 总碱量(%) | 99 | 98 | 96 |
| 氯化物(%) | 0.5 | 0.9 | 1.2 |
| 水不溶物(%) | 0.04 | 0.1 | 0.15 |
| 铁(%) | 0.004 | 0.006 | 0.010 |
| 硫酸盐(%) | 0.03 | 0.08 | - |
| 烧失量(%) | 0.8 | 1.0 | 1.3 |
五、用途 碳酸钠是重要的化工原料之一,广泛应用于轻工日化、建材、化学工业、食品工业、冶金、纺织、石油、国防、医药等领域, 用作制造其他化学品的原料、清洗剂、洗涤剂,也用于照相术和分析领域。
绝大部分用于工业,一小部分为民用。在工业用纯碱中,主要是轻工、建材、化学工业,约占2/3;其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门,每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。化学工业用于制
水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小
苏打、
硼砂、磷酸三钠等。冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂,炼钢和炼锑用作脱硫剂。印染工业用作软水剂。制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。食用级纯碱用于生产味精、面食等。
[2]5.1 消费领域 建材领域,玻璃工业是纯碱的最大消费部门,每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。
化学工业,用于制
水玻璃、
重铬酸钠、
硝酸钠、
氟化钠、
小苏打、
硼砂、
磷酸三钠等。
冶金工业,用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂,炼钢和炼锑用作
脱硫剂 印染工业,用作
软水剂。
制革工业,用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。
日化方面,用于生产
合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。
食品工业,食用级纯碱用于生产味精、面食等。
此外,在分析化验领域,定量分析中标定酸液的 基准。测定铝、硫、铜、铅和锌。检验尿液和全血葡萄糖。分析水泥中
二氧化硅的助熔剂、金属金相分析等。
5.2 消费结构 绝大部分碳酸钠用于工业,一小部分为民用。
在工业领域,纯碱主要是轻工、建材、化学工业,约占2/3;其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业,约占1/3。
六、健康危害 该品具有弱
刺激性和弱
腐蚀性。直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎,还可有鼻粘膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。长时间接触该品溶液可发生湿疹、皮炎、鸡眼状溃疡和皮肤松弛。接触该品的作业工人呼吸器官疾病发病率升高。误服可造成消化道灼伤、粘膜糜烂、出血和休克。
6.1 毒理学资料LD50:4090 mg/kg(大鼠经口)
LC50:2300mg/m3,2小时(大鼠吸入)
6.2 燃爆危险 该品不燃,具腐蚀性、刺激性.
6.3 急救措施 皮肤接触:立即脱去污染的衣着,用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
(在实验里,不小心沾到了碱液的时候,我们要用较多的水去冲洗,然后再涂上
硼酸溶液来进行反应)
眼睛接触:立即提起眼睑,用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入:脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难,给输氧。就医。
食入:用水漱口,给饮牛奶或蛋清。就医。
6.4 消防措施 危险特性:具有腐蚀性。未有特殊的燃烧爆炸特性。
有害燃烧产物:自然分解产物未知。
灭火方法:消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。
6.5 泄漏应急处理 隔离泄漏污染区,限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具(全面罩),穿防毒服。避免扬尘,小心扫起,置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏,用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
6.6 使用操作注意事项 密闭操作,加强通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时要轻装轻卸,防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时,应把碱加入水中,避免
沸腾和飞溅。
6.7 储存注意事项 储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
【
禁配物】强酸、铝、氟
6.8 运输注意事项 起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。
七、课堂教育要点7.1 初中阶段 初中一般要求掌握有关碳酸钠的俗称(纯碱、
苏打),主要用途,化学式以及一些常用反应
如:
Na2CO3+ BaCl2==== 2NaCl + BaCO3↓
Na2CO3+ 2HCl ==== 2NaCl+H2O+CO2↑
要特别注意碳酸钠虽然俗名纯碱但其实是一种盐。
7.2 高中阶段 高中则要求掌握与NaHCO3的性质(
溶解性、
热稳定性、碱性强弱、与酸的
反应速率等)用途等方面的区别以及两者的鉴定方法等。
其中以Na2CO3为代表的强碱弱酸盐的
电离和
水解的概念理解、电离和水解平衡的计算尤为重要。
八、纯碱工业的发展8.1 中国纯碱工业进入快车道 8.1.1 2006年快速发展
2006年
碳酸钠良好市场需求推动中国纯碱工业稳步发展。在产量不能满足市场需求高增长的影响下,促使国内纯碱价格持续走高。2006年,国内纯碱主流平均出厂价格由年初1300元/吨上涨至年末的1500元/吨,上涨幅度15.38%。
2006年是中国纯碱工业发展最好的时期与阶段。纯碱工业良好的发展主要得益于旺盛的国内市场需求、国际贸易环境的改善、国际能源价格的上涨、产品竞争能力的提高和国家对纯碱工业的有序发展的正确规划管理。在国际市场中,中国纯碱产品质量和具有竞争能力的价格,使得中国纯碱在国际市场的贸易份额中不断增加。国际市场需求量的加大,有力地促进了国内纯碱工业的发展。
8.1.2 2007年高速发展
2007年全年中国纯碱产量1771.8万吨同比增长13.1%。增长率比上年提高2.6个百分点。纯碱出口全年170.6万吨,同比增长-5.7%。表观消费量1605.2万吨,同比增长14.7%。价格由年初的平均1500元/吨上升至年末1800元/吨,上涨幅度20%。
近两年国内化工行业、冶金行业、电子工业、
建材行业、装饰行业等快速发展,对纯碱需求十分旺盛,使得中国纯碱产销量呈现连续、稳定的增长,行业开工率保持在90%以上。受下游产业快速增长拉动,预计未来几年中国纯碱将会继续保持较快增长。
8.2 碳酸钠行业发展方向 “十一五”期间,中国
纯碱工业发展的重点:
加快产品结构调整、继续增加重质纯碱生产能力和产量、继续增加干铵的能力和产量;进一步提高联碱法纯碱质量;努力降低能耗和物耗,降低成本;严格控制新增能力,推动行业战略性重组;实施国际化经营战略和资源战略