實驗室制取碳酸鈉:2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.存在于自然界(如鹽水湖)的碳酸鈉稱為天然堿,在古代便被用作洗滌劑和用于印染。1791年開始用食鹽、硫酸、煤、石灰石為原料生產碳酸鈉,是為呂布蘭法,此法原料利用不充分、勞動條件惡劣、產品質量不佳,逐漸為索爾維法代替。1859年比利時索爾維用食鹽、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,此法被沿用至今。1943年中國侯德榜結合中國內地缺鹽的國情 ,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。索氏制堿法和侯氏制堿法的主要化學反應式均為:
NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl,2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O
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=2NH3+CaCl2+2H2O
而侯氏法在整個制取過程中,NH4Cl直接做為純堿的副產品----肥料。
碳酸鈉用于肥皂、造紙、洗滌劑、玻璃生產,用作冶金工業(yè)的助熔劑、軟水劑。
到2010年中國重質純堿產量要達到60%以上;干銨產量達到80%以上;能耗、物耗達到國際水平;純堿出口量達到200萬噸。
碳酸鈉制備方法
步,氨氣與水和二氧化碳反應生成一分子的碳酸氫銨。
第二步,碳酸氫銨與氯化鈉反應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。經過濾得到碳酸氫鈉固體。
第三步,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步循環(huán)利用。
根據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單結晶析出供做氮肥。
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,而侯氏法在整個制取過程中,CO2被循環(huán)利用,NH4Cl直接作為純堿的副產品——肥料。所以,索氏法的產品是碳酸鈉,副產品氯化鈣;而侯氏法的產品是碳酸鈉,副產品氯化銨。