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氢氧化钠

2024-06-07 15:14:40

当前位置:仪器网> 知识百科>氢氧化钠

氢氧化钠

氢氧化钠俗称烧碱、火碱、苛性钠,是一种具有强腐蚀性的强碱,化学式为NaOH。氢氧化钠纯品是无色透明的晶体,常见产品一般为片状或块状形态。氢氧化钠有潮解性,溶于水时放热并形成碱性溶液,易吸取空气中的水蒸气(潮解)和二氧化碳(变质),与酸类起中和作用而生成盐和水,可加入盐酸检验是否变质。氢氧化钠在水处理中可作为碱性清洗剂,在化学实验室其中一种必备的化学品。

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氢氧化钠的性质
氢氧化钠,化学式为NaOH,是化学实验室其中一种必备的化学品,亦为常见的化工品之一。氢氧化钠是碱性极强的强碱,具有很高的腐蚀性。其纯品是无色透明的晶体密[查看全部]

氢氧化钠的性质

氢氧化钠的性质

氢氧化钠,化学式为NaOH,是化学实验室其中一种必备的化学品,亦为常见的化工品之一。氢氧化钠是碱性极强的强碱,具有很高的腐蚀性。其纯品是无色透明的晶体密度2.130g/cm。熔点318.4℃。沸点1390℃。工业品含有少量的氯化钠和碳酸钠,是白色不透明的晶体。有块状,片状,粒状和棒状等。


物理性质


外观:氢氧化钠为白色半透明结晶状固体。其水溶液有涩味和滑腻感。


吸水性(潮解性):氢氧化钠在空气中易潮解,故常用固体氢氧化钠做干燥剂。但液态氢氧化钠没有吸水性。


溶解性:极易溶于水,溶解时放出大量的热。易溶于乙醇、甘油。


颜色反应


它能与指示剂发生反应:


氢氧化钠溶液滴入酚酞试液后变红

氢氧化钠溶液是碱性,使石蕊试液变蓝,使酚酞试液变红。



氢氧化钠的碱性


氢氧化钠溶于水中会完全解离成钠离子与氢氧根离子,所以它具有碱的通性。


它可与任何质子酸进行酸碱中和反应(也属于复分解反应):


NaOH + HCl = NaCl + H₂O

2NaOH + H₂SO₄=Na₂SO₄+2H₂O

NaOH + HNO₃=NaNO₃+H₂O


同样,其溶液能够与盐溶液发生复分解反应与配位反应:


NaOH + NH₄Cl = NaCl +NH₃·H₂O

2NaOH + CuSO₄= Cu(OH)₂↓+ Na₂SO₄

2NaOH+MgCl₂= 2NaCl+Mg(OH)₂↓

ZnCl2+4NaOH(过量)=Na2[Zn(OH)4]+2NaCl


氢氧化钠在空气中容易变质成碳酸钠(Na₂CO₃),因为空气中含有酸性氧化物二氧化碳(CO₂):


2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O 这也是其碱性的体现。


倘若持续通入过量的二氧化碳,则会生成碳酸氢钠(NaHCO₃),俗称为小苏打,反应方程式如下所示:


Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O = 2NaHCO₃


同样,氢氧化钠能与像二氧化硅(SiO₂)、二氧化硫(SO₂)等酸性氧化物发生反应:


2NaOH + SiO₂ = Na₂SiO₃ + H₂O

2NaOH + SO₂(微量)= Na₂SO₃ + H₂O

NaOH + SO₂(过量)= NaHSO₃(生成的Na₂SO₃和水与过量的SO₂反应生成了NaHSO₃)


与铝等两性金属反应


铍, 铝, 镓, 锌, 锗, 铟, 锡, 锑, 铅, 铋, 钋,都可以与氢氧化钠反应,都是两性金属,拥有相似的性质.这些金属包括它们的氧化物都既能和酸反应,也能和碱反应


铝会与氢氧化钠反应生成氢气。1986年,英国有一油罐车误装载重量百分率浓度为25%的氢氧化钠水溶液,氢氧化钠便与油罐壁的铝产生化学变化,导致油罐因内部压力过载而受损,反应方程式如下所示:


2Al + 2NaOH + 6H₂O = 2Na[Al(OH)₄](四羟基合铝酸钠) + 3H₂↑


有机反应


氢氧化钠在许多的有机反应中扮演着类似催化剂的角色,其中,Z具代表性的莫过于皂化反应:

RCOOR' + NaOH = RCOONa + R'OH


也可催化许多其他反应,如环氧烷开环、卤仿反应等:

I2+NaOH+R(CH3)C=O → R-COONa+CHI3(生成碘仿)


氢氧化钠可以和卤代烃等发生亲核取代反应,如:

CH3CH2Cl+NaOH → CH3CH2OH+NaCl


也可能使卤代烃发生消除:

CH3CH2Cl+NaOH → CH2=CH2+NaCl+H2O


氢氧化钠在强热下可以使羧酸发生脱羧反应,例如:

R-COONa+NaOH → RH+Na2CO3


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氢氧化钠的用途

氢氧化钠的用途

氢氧化钠(NaOH)是一种用途极广的强碱。用于冶炼金属、石油精制、棉织品整理、煤焦油产物的提纯,生产纸、肥皂、染料、人造丝,以及食品加工、木材加工及机械工业等方面。


水处理


氢氧化钠被广泛应用于水处理。在污水处理厂,氢氧化钠可以通过中和反应减小水的硬度。在工业领域,是离子交换树脂再生的再生剂。 氢氧化钠具有强碱性,且在水中具有相对高的可溶性。由于氢氧化钠在水中具有相对高的可溶性,所以容易衡量用量,可以方便地在水处理的各个领域使用。


氢氧化钠被使用在水处理方面的如下课题:消除水的硬度;调节水的pH值;对废水进行中和;通过沉淀消除水中重金属离子;离子交换树脂的再生。


食品工业


我国《食品添加剂使用卫生标准》(GB 2920-1996)规定:可作加工助剂,按生产需要适量使用。

氢氧化钠可以被广泛使用于下列生产过程:容器的清洗过程;淀粉的加工过程;羧甲基纤维素的制备过程;谷氨酸钠的制造过程。


造纸工业


造纸工业中,首先要用化学方法处理,将含有纤维素的原料与化学药剂蒸煮制成纸浆。所谓碱法制浆就是用烧碱溶液作为蒸煮液来除去原料中的木质素、碳水化合物和树脂等,并中和其中的有机酸,这样就把纤维素分离出来。



冶金工业


氢氧化钠被用于处理铝土矿,在铝土矿中含有氧化铝,氧化铝是制取铝的原料。用氢氧化钠可以把氧化铝从精矿中提纯。


反应方程式:Al2O3+2NaOH+H2O=2Na[Al(OH)4]或Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O


氢氧化钠也用于从黑钨矿中提取炼钨的原料钨酸盐:


4FeWO4+8NaOH+2H2O+O2=4Na2WO4+4Fe(OH)3


氢氧化钠还被用于生产锌合金和锌锭。


纺织工业


人造纤维如人造棉、人造毛、人造丝等,大都是粘胶纤维,它们是用纤维素、氢氧化钠、二硫化碳(CS2)为原料制成粘胶液,经喷丝、凝结而制得。


在纺织工业中,氢氧化钠被用于纤维的处理和染色,且用于对棉纤维进行丝光处理。棉织品用烧碱溶液处理后,能除去覆盖在棉织品上的蜡质、油脂、淀粉等物质,同时能增加织物的丝光色泽,使染色更均匀。


生产洗涤剂


肥皂:制造肥皂是烧碱Z古老和Z广泛的用途。


氢氧化钠一直被用于传统的生活用途。直到今天,肥皂、香皂和其它种类的洗涤用品对烧碱的需求量依然占烧碱的15%左右。


脂肪和植物油的主要成分是三酸甘油酯(三酰甘油),它的碱水解方程式为:


(RCOO)3C3H5(油脂)+3NaOH=3(RCOONa)(高级脂肪酸钠)+C3H8O3(甘油)


该反应为生产肥皂的原理,故得名皂化反应。


R基可能不同,但生成的R-COONa都可以做肥皂。常见的R-有:


C17H33-:8-十七碳烯基。R-COOH为油酸。

C15H31-:正十五烷基。R-COOH为软脂酸。

C17H35-:正十七烷基。R-COOH为硬脂酸。


化学实验试剂


可以用作化学实验。除了用做试剂以外,由于它有很强的吸水性和潮解性,还可用做碱性干燥剂。也可以吸收酸性气体(如在硫在氧气中燃烧的实验中,氢氧化钠溶液可装入瓶中吸收有毒的二氧化硫)。


中性、碱性气体中混有CO₂,可用NaOH除杂,生成Na₂CO₃(碳酸钠)和H₂O(生成的Na₂CO₃溶于H₂O中):


CO₂+2NaOH = Na₂CO₃+H₂O;H2O+CO2+Na2CO3=2NaHCO3


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氢氧化钠的检测

氢氧化钠的检验

我们在初中高中都学过化学知识,关于检验钠离子,用焰色反应检验,即透过蓝色钴玻璃片观察火焰颜色为黄色。检验氢氧根离子,用氨根离子检验.既把氯化铵溶液滴加到待检测的溶液中并加热,有气泡冒出,并伴随刺激性气味,用湿润的红色石蕊试纸检测该气体能使试纸变蓝。那么在课程之外,人们是如何检验氢氧化钠的呢?


实验室中氢氧化钠测定


1、试样溶液的制备


用差量法,准确迅速称取固体氢氧化钠2.5g(极ng准至0.0001g)置于干燥的烧杯中,迅速溶解并转移到250ml容量瓶中,冷却至室温后稀释至刻度,摇匀。


2、氢氧化钠和碳酸钠的含量


量取50ml去离子水,注入250ml具塞锥形瓶中,准确移取10.0ml试样溶液,注入该锥形瓶中,滴加10滴溴甲酚绿-甲基红混合指示剂溶液,塞上橡皮塞,在磁力搅拌器搅拌下,用盐酸标准溶液[c(HCl)=0.1mol/L]密闭滴定至溶液由绿色变为酒红色,煮沸2min去除二氧化碳,冷却后,继续滴定至溶液呈酒红色即为终点。平行实验5次,随同做空白实验。


氢氧化钠含量的测定:试样溶液中先加氯化钡,使碳酸钠转化成碳酸钡沉淀,然后以酚酞为指示剂,用盐酸标准溶液滴定,溶液由红色变为无色即为终点。


碳酸钠含量的测定:试样溶液以溴甲酚绿-甲基红混合指示剂为指示剂,用盐酸标准溶液滴定至溶液由绿色变为酒红色即为终点,测得氢氧化钠与碳酸钠总含量,再减去氢氧化钠含量即得碳酸钠含量。



氢氧化钠变质检验


NaOH变质后会生成Na₂CO₃


化学方程式:2NaOH + CO₂=Na₂CO₃+ H₂O


1、样品中滴加过量稀盐酸若有气泡产生,则氢氧化钠变质。


原理:2HCl + Na₂CO₃=2NaCl + CO₂↑+ H₂O


(空气中含有少量的CO₂,而敞口放置的NaOH溶液能够与CO₂反应,生成Na₂CO₃和H₂O从而变质;HCl中的H+能够与Na₂CO₃中的CO32-离子反应生成CO₂气体和H₂O,通过气泡产生这个现象来检验变质)

注:HCl会优先与NaOH反应生成NaCl和H₂O。因为NaOH是强碱,而Na₂CO₃是水溶液显碱性。


2、样品中滴加澄清石灰水,若有白色沉淀生成,则氢氧化钠变质。


原理:Na₂CO₃ + Ca(OH)₂= CaCO₃↓+ 2NaOH


3、样品中加氯化钡,若有白色沉淀生成,则氢氧化钠变质。


原理:Na₂CO₃ + BaCl₂=BaCO₃↓+ 2NaCl


4、检验氢氧化钠部分变质:


①加入过量BaCl₂或Ba(NO₃)2至完全沉淀,证明有Na₂CO₃产生,待沉淀完全静止后,取上层清液于试管内,滴加无色酚酞溶液,酚酞变红,则证明有NaOH。


注:不滴加NH₄Cl,因为Na₂CO₃溶于水后呈碱性是因为会有OH¯根离子,NH₄+与OH¯跟结合也会有刺激性气味,无法区分是原有氢氧化钠导致还是碳酸钠导致。


②在NaOH中加入过量CaCl2:1.若有白色沉淀生成,则说明NaOH变质;2.加入无色酚酞,若无色酚酞不变色,则说明完全变质。若无色酚酞变红,说明部分变质


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氢氧化钠生产制备

氢氧化钠生产制备

氢氧化钠被称为苛碱,在生产生活中应用广泛。氢氧化钠的生产主要分为实验室制作方法和工业制作法。


氯碱工业


工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业。氯碱工业是Z基本的化学工业之一,它的产品除应用于化学工业本身外,还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。主要有3种工艺隔膜法,双电解池法,水银电解池法


2NaCl+2H2O=通电=2NaOH+Cl2↑+H2↑


工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气。


在上面的电解饱和食盐水的实验中,电解产物之间能够发生化学反应,如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO、H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中,要避免这几种产物混合,常使反应在特殊的电解槽中进行。生产原理及工艺 由电解食盐水溶液制取烧碱、氯气和氢气的工业生产,是重要的基础化学工业之一。我国的氯碱工业主要采用隔膜电解法和离子交换膜法两种生产工艺。



工业苛化法


将纯碱、石灰分别经化碱制成纯碱溶液、石灰制成石灰乳,于99~101℃进行苛化反应,苛化液经澄清、蒸发浓缩至40%以上,制得液体烧碱。将浓缩液进一步熬浓固化,制得固体烧碱成品。苛化泥用水洗涤,洗水用于化碱。 

Na2CO3+Ca(OH)2= 2NaOH+CaCO3↓ 


实验室钠与水反应


取一块金属钠,擦去表面煤油,刮去表面氧化层,放入盛有水的烧杯中。

2Na+2H₂O=2NaOH+H₂↑

现象:(浮、熔、游、响)

浮:钠浮在水面上;

熔:钠熔化成小球;

游:钠在水面上游动,因为有氢气生成;

响:钠咝咝作响,因为有氢气生成 。


钠盐与氧化钙反应


可以用一些碳酸氢钠(小苏打)和一些氧化钙(生石灰)。把生石灰放于水中,反应后变为石灰浆(氢氧化钙溶液、熟石灰),把碳酸氢钠(或碳酸钠)的固体颗粒(浓溶液也行)加入石灰浆中,为保证产物氢氧化钠的纯度,需使石灰浆过。原因:参考氢氧化钙和碳酸钠的溶解度。搅拌加快其反应,待其反应一会儿后,静置片刻,随着碳酸钙的沉淀,上层清液就是氢氧化钠溶液,小心倒出即可。(切记倒出后称量时不能放在滤纸上!)


CaO + H₂O =Ca(OH)₂


NaHCO₃+ Ca(OH)₂=CaCO₃↓+ NaOH + H₂O(推荐)


Ca(OH)₂+Na₂CO₃ =CaCO₃↓+2NaOH 


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氢氧化钠操作存储

氢氧化钠操作、运输与存储

氢氧化钠具有强烈刺激和腐蚀性,氢氧化钠。粉尘或烟雾会刺激眼和呼吸道,腐蚀鼻中隔,皮肤和眼与NaOH直接接触会引起灼伤,误服可造成消化道灼伤,粘膜糜烂、出血和休克。因此在氢氧化钠的操作、运输、存储时需要格外小心,做好相应的安全措施。


氢氧化钠安全事项


氢氧化钠属于强碱性物质,具有强腐蚀性,需有的“腐蚀性物品”标志。一旦发生污染泄漏,应立即隔离泄漏污染区,周围设警告标志,建议应急处理人员戴好防毒面具,穿化学防护服。不要直接接触泄漏物,用清洁的铲子收集于干燥洁净有盖的容器中,以少量NaOH加入大量水中,调节至中性,再放入废水系统。也可以用大量水冲洗,经稀释的洗水放入废水系统。如大量泄漏,收集回收或处理无害后废弃。


防护措施


呼吸系统防护:必要时佩带防毒口罩。

眼睛防护:戴化学安全防护眼镜。防护服:穿工作服(防腐材料制作)。小心使用,小心溅落到衣物、口鼻中。 

手防护:戴橡皮手套。

其它:工作后,淋浴更衣。注意个人清洁卫生。


急救措施


皮肤接触:先用水冲洗至少15分钟(稀液)/用布擦干(浓液),再用5~10%硫酸镁、或3%硼酸溶液清洗并就医。

眼睛接触:立即提起眼睑,用流动清水或生理盐水清洗至少15分钟。或用3%硼酸溶液(或稀醋酸)冲洗。就医。

吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处。必要时进行人工呼吸。就医。

食入:少量误食时立即用食醋、3~5%醋酸或5%稀盐酸、大量橘汁或柠檬汁等中和;给饮蛋清、牛奶或植物油并迅速就医,禁忌催吐和洗胃。



氢氧化钠的保存


氢氧化钠在保存过程中一定要注意密封。因为氢氧化钠容易潮解,更重要的是氢氧化钠容易跟空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水,这样氢氧化钠就变质了。所以保存固体氢氧化钠或氢氧化钠溶液都要密封。还要注意存放氢氧化钠溶液的玻璃瓶不能用玻璃塞,因为普通玻璃的组成中含有较多的二氧化硅,氢氧化钠能和二氧化硅反应:


2NaOH + SiO2=Na2SiO3 + H2O


当水分蒸发后,Na2SiO3(硅酸钠)能使玻璃瓶与瓶塞牢固地粘连在一起,所以实验室中盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶都用胶塞或软木塞。


固体氢氧化钠装入0.5毫米厚的钢桶中严封,每桶净重不超过100 公斤;塑料袋或二层牛皮纸袋外全开口或中开口钢桶;螺纹口玻璃瓶、铁盖压口玻璃瓶、塑料瓶或金属桶(罐)外普通木箱;螺纹口玻璃瓶、塑料瓶或镀锡薄钢板桶(罐)外满底板花格箱、纤维板箱或胶合板箱;镀锡薄钢板桶(罐)、金属桶(罐)、塑料瓶或金属软管外瓦楞纸箱。包装容器要完整、密封,有明显的“腐蚀性物品”标志


运输方法


铁路运输时,钢桶包装的可用敞车运输。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,防潮防雨。如发现包装容器发生锈蚀、破裂、孔洞、溶化淌水等现象时,应立即更换包装或及早发货使用,容器破损可用锡焊修补。严禁与易燃物或可燃物、酸类、食用化学品等混装混运。运输时运输车辆应配备泄漏应急处理设备。


运输过程中要注意防潮、防雨。失火时,可用水、砂土和各种灭火器扑救,但消防人员应注意水中溶入烧碱后的腐蚀性。


氢氧化钠在运输过程中防止撞击,袋装氢氧化钠防止破损,受潮,污染,不可与酸性物品混装运输。


氢氧化钠溶液的保存


氢氧化钠溶液需要保存在用橡皮塞的玻璃瓶中,放在黑暗通风的环境中。


氢氧化钠对玻璃制品有轻微的腐蚀性,两者会生成硅酸钠,使得玻璃仪器中的活塞黏着于仪器上。因此盛放氢氧化钠溶液时不可以用玻璃瓶塞,否则可能会导致瓶盖无法打开。


如果以玻璃容器长时间盛装热的氢氧化钠溶液,也会造成玻璃容器损坏。


(玻璃中含有SiO₂ :2NaOH + SiO₂ = Na₂SiO₃ + H₂O)


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