认 识 碳 酸 钠
----《碳酸钠的性质与应用》课前预习材料
碳酸钠的制取
碳酸钠存在于自然界（如盐水湖）的称为天然碱，在古代便被用作洗涤剂和用于印染。
实验室制取：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O.
在联合制碱法发明以前，氨碱法（亦称为索尔维制碱法）应用最为广泛。是比利时人欧内斯特·索尔维于1862年发明的。
反应分三个步骤进行：
NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3
NH4HCO3 + NaCl → NaHCO3 + NH4Cl
2NaHCO3 → Na2CO3 + CO2 + H2O
反应生成的CO2可以回收再用，而NH4Cl又可以与生石灰反应，产生NH3，重新作为原料使用：
2NH4Cl + CaO → 2NH3 + CaCl2 + H2O
氨碱法使生产实现了连续性生产，食盐的利用率得到提高，产品质量纯净，因而被称为“纯碱”，但最大的优点还在于成本低廉。
1867年索尔维设厂制造的产品在巴黎世界博览会上获得铜制奖章，此法被正式命名为索尔维法。此时，纯碱的价格大大下降。消息传到英国，正在从事路布兰法制碱的英国哈琴森公司取得了两年独占索尔维法的权利。1873年哈琴森公司改组为卜内门公司，建立了大规模生产纯碱的工厂，后来，法、德、美等国相继建厂。这些国家发起组织索尔维公会，设计图纸只向会员国公开，对外绝对保守秘密。凡有改良或新发现，会员国之间彼此通气，并相约不申请专利，以防泄露。除了技术之外，营业也有限制，他们采取分区售货的办法，例如中国市场由英国卜内门公司独占。由于如此严密的组织方式，凡是不得索尔维公会特许权者，根本无从问津氨碱法生产详情。直至20世纪初，许多国家要想探索索尔维法奥秘的厂商，无不以失败而告终。直至有关专利告终，此制作方法才大白于世。
1943年中国侯德榜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，同时生产纯碱和化肥氯化铵，大大地提高了食盐利用率，是为侯氏制碱法。索氏制碱法和侯氏制碱法的主要化学反应式均为：
NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl, 2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
所不同的是索氏法在整个制取过程中NH3是循环使用的：2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3↑+CaCl2+2H2O
而侯氏法在整个制取过程中，NH4Cl直接作为纯碱的副产品----肥料。
在北美，由于有大量天然碳酸钠矿藏存在，用天然的碱人工加工精制是制取碳酸钠的主要手段。
2003年，中国碳酸钠产量已经超过美国跃居世界第一。
在国际市场中，中国纯碱产品质量和具有竞争能力的价格，使得中国纯碱在国际市场的贸易份额中不断增加。国际市场需求量的加大，有力地促进了国内纯碱工业的发展。
基本参数介绍
资料1：
碳酸钠化学品安全技术说明书
第一部分：化学品名称
化学品中文名称：
碳酸钠 ?
化学品英文名称：
sodium carbonate
中文名称2：
?纯碱
英文名称2
Soda
技术说明书编码：
1336
CAS No.：
497-19-8?
分子式：：
Na2CO3
分子量：
105.99
第二部分：成分/组成信息
有害物成分
含量
CAS No.
碳酸钠
497-19-8
第三部分：危险性概述
健康危害：
本品具有刺激性和腐蚀性。直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎，还可有鼻粘膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。长时间接触本品溶液可发生湿疹、皮炎、鸡眼状溃疡和皮肤松驰。接触本品的作业工人呼吸器官疾病发病率升高。误服可造成消化道灼伤、粘膜糜烂、出血和休克。?
燃爆危险：
本品不燃，具腐蚀性、刺激性，可致人体灼伤。
第四部分：急救措施
皮肤接触：
立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
眼睛接触：
立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入：
脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。
食入：
用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。
第五部分：消防措施
危险特性：
具有腐蚀性。未有特殊的燃烧爆炸特性。
有害燃烧产物：
自然分解产物未知。
灭火方法：
消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。
第六部分：泄漏应急处理
应急处理：
隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
第七部分：操作处置与储存
操作注意事项：
密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时，应把碱加入水中，避免沸腾和飞溅。
储存注意事项：
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
第八部分：接触控制/个体防护
监测方法：
工程控制：
生产过程密闭，加强通风。
呼吸系统防护：
空气中粉尘浓度超标时，必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。紧急事态抢救或撤离时，应该佩戴空气呼吸器。
眼睛防护：
戴化学安全防护眼镜。
身体防护：
穿防毒物渗透工作服。
手防护：
戴橡胶手套。
其他防护：
及时换洗工作服。保持良好的卫生习惯。?
第九部分：理化特性
主要成分：
纯品
外观与性状：
白色粉末或细颗粒(无水纯品)，味涩。
pH：
熔点(℃)：
851
沸点(℃)：
无资料
相对密度(水=1)：
2.53
引燃温度(℃)：
无意义
溶解性：
易溶于水，不溶于乙醇、乙醚等。
主要用途：
是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照像术和制医药品。
第十部分：稳定性和反应活性
稳定性：
禁配物：
强酸、铝、氟。
避免接触的条件：
第十一部分：毒理学资料
急性毒性：
LD50：4090 mg/kg(大鼠经口) LC50：2300mg/m3，2小时(大鼠吸入)
亚急性和慢性毒性：
第十二部分：生态学资料
生态毒理毒性：
其它有害作用：
无资料。
第十三部分：废弃处置
废弃处置方法：
处置前应参阅国家和地方有关法规。中和后，用安全掩埋法处置。
第十四部分：运输信息
包装类别：
Z01
包装方法：
无资料。
运输注意事项：
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。严禁与酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。?
第十五部分：法规信息
法规信息
化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布)，化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号)，工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定。
碳酸氢钠化学品安全技术说明书
第一部分：化学品名称
化学品中文名称：
碳酸氢钠 ?
化学品英文名称：
sodium bicarbonate ?
中文名称2：
酸式碳酸钠
英文名称2：
sodium acid carbonate
技术说明书编码：
1337
CAS No.：
144-55-8?
分子式：
NaHCO3
分子量：
84.00
第二部分：成分/组成信息
有害物成分
含量
CAS No.
碳酸氢钠
144-55-8
第三部分：危险性概述
侵入途径：
健康危害：
碳酸氢钠在常温下是接近中性的极微弱的碱， 如将其固体或水溶液加热 50℃以上时，可转变为碳酸钠，对人具有刺激性和腐蚀性，对眼睛、皮肤及呼吸道粘膜有刺激性，引起炎症。?
燃爆危险：
本品不燃。
第四部分：急救措施
皮肤接触：
脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗。
眼睛接触：
提起眼睑，用流动清水或生理盐水冲洗。就医。
吸入：
脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。
食入：
饮足量温水，催吐。就医。
第五部分：消防措施
危险特性：
受热分解。未有特殊的燃烧爆炸特性。
有害燃烧产物：
二氧化碳。
灭火方法：
尽可能将容器从火场移至空旷处。
第六部分：泄漏应急处理
应急处理：
隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿一般作业工作服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
第七部分：操作处置与储存
操作注意事项：
密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜。避免产生粉尘。避免与氧化剂、酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。
储存注意事项：
储存于阴凉、干燥、通风良好的库房。远离火种、热源。保持容器密封。应与氧化剂、酸类分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
第八部分：接触控制/个体防护
工程控制：
生产过程密闭，加强通风。
呼吸系统防护：
空气中粉尘浓度较高时，建议佩戴自吸过滤式防尘口罩。
眼睛防护：
戴化学安全防护眼镜。
身体防护：
穿一般作业防护服。
手防护：
戴一般作业防护手套。
其他防护：
及时换洗工作服。保持良好的卫生习惯。?
第九部分：理化特性
主要成分：
纯品
外观与性状：
白色、有微咸味、粉末或结晶体。
pH：
熔点(℃)：
270
沸点(℃)：
无资料
相对密度(水=1)：
2.16
溶解性：
溶于水，不溶于乙醇等。
主要用途：
分析化学用试剂, 镀金、镀铂、鞣革、处理羊毛、丝、灭火剂、医药消化剂等, 也用作乳油保存剂、木材防熏剂。
其它理化性质：
第十部分：稳定性和反应活性
稳定性：
禁配物：
强氧化剂、强酸。
避免接触的条件：
潮湿空气。
第十一部分：毒理学资料
急性毒性：
LD50：4220 mg/kg(大鼠经口) LC50：无资料
亚急性和慢性毒性：
第十二部分：生态学资料
生态毒理毒性：
其它有害作用：
无资料。
第十三部分：废弃处置
废弃物性质：
废弃处置方法：
处置前应参阅国家和地方有关法规。中和后，用安全掩埋法处置。
废弃注意事项：
第十四部分：运输信息
包装类别：
Z01
运输注意事项：
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。严禁与氧化剂、酸类等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。?
第十五部分：法规信息
法规信息
化学危险物品安全管理条例 (1987年2月17日国务院发布)，化学危险物品安全管理条例实施细则 (化劳发[1992] 677号)，工作场所安全使用化学品规定 ([1996]劳部发423号)等法规，针对化学危险品的安全使用、生产、储存、运输、装卸等方面均作了相应规定。
第十六部分：其他信息
参考文献：
其他信息：
资料2：
【化学式】Na2CO3
【分子量】105.99
【俗名】块碱、纯碱、苏打(Soda) 、口碱（历史上，一般经张家口和古北口转运全国，因此又有“口碱”之说。）、碱面（食用碱）,无结晶水的工业名称为轻质碱，有一个结晶水的工业名称为重质碱[2]。
【CAS编号】497-19-8
【外观】白色粉末状,是晶体
【口味】涩
【相对密度(水=1)】2.532
【熔点】851℃
【溶解度】21g 20℃
【分类】强碱弱酸盐 **注意**（纯碱不是碱，是盐类！）
【化学性质】
1） 能与酸产生一定反应。
Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑
2) Na2CO3与碱反应。
Na2CO3+Ca(OH)2=CaCO3↓+2NaOH
3)与盐反应。
Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓【白色粉末，不溶于水(难溶于水)，但可溶于酸】+2NaCl
4)Na2CO3与H2O+CO2反应。
Na2CO3+H2O+CO2=2NaHCO3
状态：s
标准摩尔生成热ΔfHmθ(kJ·mol^-1)：-1130.7
标准摩尔生成吉布斯自由能ΔfGmθ(kJ·mol^-1)：-1044.4
标准熵Smθ(J·mol^-1·K^-1)：135.0
【稳定性】稳定性较强。长期暴露在空气中能吸收空气中的水分及二氧化碳，生成碳酸氢钠，并结成硬块。吸湿性很强 ，很容易结成硬块，在高温下也不分解。含有结晶水的有3种：Na2CO3·H2O、Na2CO3·7H2O 和 Na2CO3·10H2O。
【溶解性】易溶于水，微溶于无水乙醇，不溶于丙醇。
易溶于水，是一种弱碱盐，溶于水后发生水解反应，使溶液显碱性，有一定的腐蚀性，能与酸进行中和反应，生成相应的盐并放出二氧化碳。
【禁配物】强酸、铝、氟。
【健康危害】
本品具有刺激性和腐蚀性。直接接触可引起皮肤和眼灼伤。生产中吸入其粉尘和烟雾可引起呼吸道刺激和结膜炎，还可有鼻粘膜溃疡、萎缩及鼻中隔穿孔。长时间接触本品溶液可发生湿疹、皮炎、鸡眼状溃疡和皮肤松弛。接触本品的作业工人呼吸器官疾病发病率升高。误服可造成消化道灼伤、粘膜糜烂、出血和休克。
【毒理学资料】
LD50：4090 mg/kg(大鼠经口)
LC50：2300mg/m3，2小时(大鼠吸入)
【燃爆危险】
本品不燃，具腐蚀性、刺激性.
【急救措施】
皮肤接触： 立即脱去污染的衣着，用大量流动清水冲洗至少15分钟。就医。
眼睛接触： 立即提起眼睑，用大量流动清水或生理盐水彻底冲洗至少15分钟。就医。
吸入： 脱离现场至空气新鲜处。如呼吸困难，给输氧。就医。
食入： 用水漱口，给饮牛奶或蛋清。就医。
【消防措施】
危险特性： 具有腐蚀性。未有特殊的燃烧爆炸特性。
有害燃烧产物： 自然分解产物未知。
灭火方法： 消防人员必须穿全身耐酸碱消防服。灭火时尽可能将容器从火场移至空旷处。
【泄漏应急处理】
隔离泄漏污染区，限制出入。建议应急处理人员戴防尘面具（全面罩），穿防毒服。避免扬尘，小心扫起，置于袋中转移至安全场所。若大量泄漏，用塑料布、帆布覆盖。收集回收或运至废物处理场所处置。
【操作注意事项】
密闭操作，加强通风。操作人员必须经过专门培训，严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩，戴化学安全防护眼镜，穿防毒物渗透工作服，戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时要轻装轻卸，防止包装及容器损坏。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。稀释或制备溶液时，应把碱加入水中，避免沸腾和飞溅。
【储存注意事项】
储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。应与酸类等分开存放，切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。
【运输注意事项】
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。严禁与酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋，防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。
工业应用
纯碱是重要的化工原料之一，广泛用于玻璃、日用化学、化工、搪瓷、造纸、医药、纺织、印染、制革等工业部门以及人们的日常生活，在国民经济中占有重要地位。 随着经济的腾飞，更显示出其价值，如建筑业中平板玻璃的大量使用、轻工业中洗涤剂和日用玻璃制品的广泛应用、冶金业中添加的冶炼助熔剂等,更加促进了纯碱工业的发展。目前在我国纯碱消费构成为：玻璃工业42%，化工12%，轻工12%，民用7%，冶金5%，医药2%，其它领域20%，最大用户是玻璃工业。不同国家、地区纯碱的用量和消费构成比例与该国家和地区的人口数量、经济发达程度、进出口贸易额等因素有着直接的关系。 纯碱分为轻质纯碱和重质纯碱两种，重质纯碱主要应用于高档浮法玻璃、合成洗涤剂、玻璃显像管的生产，随着国民经济的发展，重质纯碱因为其使用方便、包装运输成本低和使用环境无粉尘污染等原因，其用量逐年上升。
随着国内及国际市场的不断发展，纯碱产品需求增长，市场前景广阔。中国有丰富的原料资源，有成熟而先进的纯碱生产技术和装备制造能力，努力发展纯碱工业、让有优势的企业扩大纯碱产量、同时积极开拓国际市场，扩大出口是中国纯碱工业的必然选择。
四、中国化学工业的先驱——侯德榜
在中国化学工业史上，有一位杰出科学家，他为祖国的化学工业事业奋斗终生，并以独创的制碱工艺闻名于世界，他就像一块坚硬的基石，托起了中国现代化学工业的大厦，这位先驱者就是被称为“国宝”的侯德榜。 侯德榜一生在化工技术上有三大贡献。第一，揭开了苏尔维法的秘密。第二，创立了中国人自己的制碱工艺——侯氏制碱法。第三，就是他为发展小化肥工业所做的贡献。 1921年，他在哥伦比亚大学获博士学位后，怀着工业救国的远大抱负，毅然放弃自己热爱的制革专业，回到祖国。 为了实现中国人自己制碱的梦想，揭开苏尔维法生产的秘密，打破洋人的封锁，侯德榜把全部身心都投入到研究和改进制碱工艺上，经过5年艰苦的摸索，终于在1926年生产出合格的纯碱。 其后不久，被命名为“红三角”牌的中国纯碱在美国费城举办的万国博览会上获得了金质奖章，并被誉为“中国工业进步的象征”，在1930年瑞士举办的国际商品展览会上，“红三角”再获金奖，享誉欧、亚、美。 1937年，抗日战争爆发，永利碱厂被迫迁往四川，由于当时内地盐价昂贵，用传统的苏尔维法制碱成本太高，无法维持生产，为寻找适应内地条件的制碱工艺，永利公司准备向德国购买新的工艺——察安法的专利。 但德国与日本暗中勾结，除了向侯德榜一行高价勒索外，还提出了种种对中国人来说是丧权辱国的条件，为了维护民族尊严，范旭东毅然决定不再与德国人谈判。侯德榜与永利的工程技术人员一道，认真剖析了察安法流程，终于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺，1941年，这种新工艺被命名为“侯氏制碱法”。 1957年，为发展小化肥工业，侯德榜倡议用碳化法制取碳酸氢铵，他亲自带队到上海化工研究院，与技术人员一道，使碳化法氮肥生产新流程获得成功，侯德榜是首席发明人。当时的这种小氮肥厂，对我国农业生产曾做出不可磨灭的贡献。 侯德榜一生勤奋好学，虽工作繁忙却还著书立说。 《纯碱制造》一书于1933年在纽约列入美国化学会丛书出版。这部化工巨著第一次彻底公开了苏尔维法制碱的秘密，被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著，同时被相继译成多种文字出版，对世界制碱工业的发展起了重要作用。美国的威尔逊教授称这本书是“中国化学家对世界文明所作的重大贡献”。 《制碱工学》是侯德榜晚年的著作，也是他从事制碱工业40年经验的总结。全书在科学水平上较《纯碱制造》一书有较大提高。该书将“侯氏碱法”系统地奉献给读者，在国内外学术界引起强烈反响。
