35

Ответы на вопросы переченя

1. Методы получения важнейших веществ в химической промышленности и в лабораторной практике

Вопрос 1. Натрий, гидроксид натрия, карбонат натрия.

Натрий относится к щелочным металлам и расподожен вглавной подгруппе первой группы ПСЭ им. Д.И. Менделеева. На внешнем энергетическом уровне его атома на сравнительно большом удалении от ядра находится один электрон, который атомы щелочных металлов довольно легко отдают, превращаясь в однозарядные катионы; этим объясняется очень высокая химическая активность щелочных металлов.

Общим способом получения щелочных является электролиз расплавов их солей (обычно хлоридов).

Натрий, как щелочной металл, характеризуются незначительной твёрдостью, малой плотностью и низкими температурами плавления.

Натрий, взаимодействуя с кислородом, образует преимущественно пероксид натрия

2 Na + O2 Na2O2

Восстановлением пероксидов и надпероксидов избытком щелочного металла можно получить оксид:

Na2O2 + 2 Na 2 Na2O

Оксиды натрия взаимодействует с водой с образованием гидроксида: Na2O + H2O → 2 NaOH .

Пероксиды полностью гидролизуются водой с образованием щёлочи: Na2O2 + 2 HOH → 2 NaOH + H2O2

Как и все щелочные металлы, натрий является сильным восстановителем и энергично взаимодействуют со многими неметаллами (за исключением азота, иода, углерода, благородных газов):

С азотом реагирует крайне плохо в тлеющем разряде, образуя очень неустойчивое вещество — нитрид натрия

С разбавленными кислотами взаимодействует как обычный металл:

С концентрированными окисляющими кислотами выделяются продукты восстановления:

Гидроксид натрия NaOH (едкая щелочь) – сильное химическое основание. В промышленности гидроксид натрия получают химическими и электрохимическими методами.

Химические методы получения:

- известковый, который заключается во взаимодействии раствора соды с известковым молоком при температуре около 80°С. Этот процесс называется каустификацией; он проходит по реакции:

Na₂CО₃ + Са (ОН)₂ → 2NaOH + CaCО₃

- ферритный, который включает два этапа:

Na₂CО₃ + Fe₂О₃ → 2NaFeО₂ + CО₂

2NaFeО₂ + xH₂О = 2NaOH + Fe₂O₃*xH₂О

Электрохимически гидроксид натрия получают электролизом растворов галита (минерала, состоящего в основном из поваренной соли NaCl) с одновременным получением водорода и хлора. Этот процесс можно представить суммарной формулой:

2NaCl + 2H₂О ±2е- → H₂↑ + Cl₂↑ + 2NaOH

Гидроксид натрия вступает в реакции:

1) нейтрализации:

NaOH + HCl → NaCl + H₂O

2) обмена с солями в растворе:

2NaOH +CuSO₄ → Cu (OH)₂↓ + Na₂SO₄

3) реагирует с неметаллами

3S + 6NaOH → 2Na₂S + Na₂SO₃ + 3H₂O

4) реагирует с металлами

2Al + 2NaOH + 6H₂O → 3H₂↑ + 2Na[Al(OH)4]

Гидроксид натрия широко используется в различных отраслях промышленности, например, при варке целлюлозы, для омыления жиров при производстве мыла; как катализатор химических реакций, при получении дизельного топлива и т.д.

Карбонат натрия вырабатывается или в виде Na₂CO₃ (кальцинированная сода), или в виде кристаллогидрата Na₂CO₃*10Н₂О (кристаллическая сода), или в виде гидрокарбоната NaНCO₃ (питьевая сода).

Сода чаще всего производится по аммиачно-хлоридному методу, основанному на реакции:

NaCl + NH₄HCO₃ ↔NaHCO₃ + NH4Cl

Потребляют карбонаты натрия многие отрасли промышленности: химическая, мыловаренная, целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая и т.д.