5.1碳酸和碳酸盐（课件）-《无机化学》同步教学（化学工业出版社）

碳酸和碳酸盐 一、碳酸和碳酸盐 1.碳酸 二氧化碳的水溶液为碳酸H2CO3 碳酸是二元弱酸(K1=4.2×10-7),它可以形成酸式盐和正盐。 2.碳酸盐 (1)溶解性 酸式碳酸盐均溶于水。正盐中只有碱金属和铵(NH4+)的碳酸盐易溶于水。其他金属的碳酸盐均难溶于水。另外,某些金属(如钾、钠等)酸式碳酸盐的溶解度比正盐小。 用某金属的可溶性盐溶液和碳酸钠作用,可制得该金属的碳酸盐。例如, Ba²++CO3²-→BaCO3↓ 碱液吸收CO2,也可得到碳酸盐或酸式碳酸盐, 2OH-+CO2→CO3²-+H2O OH-+CO2→HCO3- 酸式碳酸盐和碳酸盐能相互转化。碳酸盐在溶液中与CO2反应,可转化为酸式盐;酸式碳酸盐与碱反应又可转化为碳酸盐。例如, CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2 Ca²++HCO-+OH-→CaCO3↓+H2O (2)水解性 可溶性碳酸盐在水溶液中易发生水解,因此,碱金属的碳酸盐溶液呈碱性。 酸式碳酸根离子在水溶液中既发生水解,又发生电离 HCO-⇋H++ CO3²- HCO-+H2O⇋OH-+H2CO3 由于水解趋势强于电离趋势,所以NaHCO3溶液显微碱性。 (3)热稳定性 碳酸盐的热稳定性比酸式碳酸盐强,而且与金属的活泼性有关。 酸式碳酸盐,一般受热时转化为正盐,并有二氧化碳和水生成。钙、镁的酸式碳酸盐在水溶液中受热,即可转化为正盐。 Mg(HCO3)2→MgCO3↓+CO2↑+H2O 碳酸盐和酸式碳酸盐都能和酸进行复分解反应,生成的碳酸随即又分解为二氧化碳和水。 HCO-+H+→CO2↑+H2O CO32-+2H+→CO2↑+H2O 二氧化碳能使氢氧化钡溶液或石灰水产生白色混浊。 CO2+Ba(OH)2→BaCO3↓+H2O CO2+Ca(OH)2→CaCO3↓+H2O 此法鉴定CO32-很灵敏。所以酸分解法是检验碳酸盐的重要方法。 二、纯碱的生产 1.氨碱法 基本原料是食盐和石灰石,并以氨作为循环使用的媒介物。 氨碱法生产纯碱的主要过程简述如下。 (1)煅烧石灰石制取生石灰和二氧化碳 (2)制备石灰乳,与铵盐共热获取氨 CaO+H2O→Ca(OH)2 Ca(OH)2+2NH4Cl→CaCl2+2NH3↑+2H2O (3)将氨和二氧化碳通入精制的饱和食盐水中,制备碳酸氢钠含氨食盐水的碳酸化,按以下两步反应进行: NH3+CO2+H2O→NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl 2.联合制碱法 我国化学工程专家侯德榜苦心钻研,将氨碱法加以改革,于1942年创立了著名的“侯氏制碱法”,即联合制碱法。 现将侯氏联合制碱法简述如下: (1)用精制的饱和食盐水吸收由合成氨厂供给的氨和二氧化碳,制备碳酸氢钠。 (2)滤取碳酸氢钠结晶,煅烧分解,制取纯碱。 (3)含氯化铵的母液中通入氨，中和饱和碳酸氢钠溶液。然后，在低温下加入精制食盐，使氯化铵结晶析出。 侯氏联合制碱法既不用石灰石,省去了石灰窑和化灰、蒸氨等设备,也不产生无用的氯化钙废渣,极大地提高了食盐利用率(96%以上),降低了成本。在生产纯碱时还得到了氯工作地化铵产品。 $$