实验室方法
实验室制取碳酸:。
吕布兰法
早在1791年,古人就开始用食盐、酸、煤、石灰石为原料生产碳酸,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。
索氏制碱法
1859年,比利时人索尔维,用食盐、氨水、为原料,于室温下从溶液中析出碳酸,将它加热,即分解为碳酸,人们将此方法称为索氏制碱法,此法一直沿用至今:
氨气与水和反应生成一分子的碳酸铵,这是第一步:
第二步是:碳酸铵与氯化反应生成的碳酸沉淀和,碳酸之所以沉淀是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸固体:
这两步总的化学方程式是:
第三步:加热分解碳酸,生成水、和碳酸即我们要的纯碱:
第四步:将第二步中副产的和熟石灰混合加热,得到的氨气可循环利用:
侯氏制碱法
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,同时生产碳酸和化肥,大大地提高了食盐利用率,是为侯氏制碱法:
第一步,氨气与水和反应生成一分子的碳酸铵,第二步碳酸铵与氯化反应生成的碳酸沉淀和,碳酸之所以沉淀是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸固体。(这两步和上面的索氏制碱法相同)。
第三步,合成的碳酸部分可以直接出厂销售,其余的碳酸会被加热分解,生成碳酸,生成的可以重新回到第一步循环利用。
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。
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,而侯氏法在整个制取过程中,CO2被循环利用,NH4Cl直接作为纯碱的副产品——肥料。所以,索氏法的产品是碳酸,副产品氯化钙;而侯氏法的产品是碳酸,副产品。
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。
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