堿石灰

堿石灰

由氧化鈣、水、氫氧化鈉等組成的混合物
堿石灰又稱鈉石灰,堿石灰是白色或米黃色粉末,疏松多孔,是氧化鈣(CaO,大約75%),水(H₂O,大約20%),氫氧化鈉(NaOH,大約3%),和氫氧化鉀(KOH,大約1%)的混合物。[1]
    中文名:堿石灰 水溶性:部分易溶于水(且與水反應) 别 稱:鈉石灰 熔 點:318.4℃ 沸 點:1390℃ 密 度:2.130 外 觀:白色或米黃色粉末,疏松多孔 應 用:幹燥劑 危險品運輸編号:1823 組 成:氧化鈣 水 氫氧化鈉和氫氧化鉀 種 類:混合物

名詞解釋

主要作為幹燥劑(其中氧化鈣起到幹燥作用),可用來幹燥中性氣體比如氧氣,也可用于幹燥堿性氣體氨氣。同時也可以用來吸收酸性氣體,如二氧化碳、二氧化硫。如果隻有氫氧化鈉存在,這種幹燥劑将不能在較高溫度下使用,因為氫氧化鈉可以與實驗室最常用的玻璃儀器(主要成分為二氧化矽)發生反應腐蝕儀器。實驗室制取少量甲烷可以用堿石灰和乙酸鈉(醋酸鈉)共熱,生成碳酸鈉和甲烷。

化學成分

堿石灰的主要成分:氧化鈣(CaO,大約75%),氫氧化鈉(NaOH,大約3%),和氫氧化鉀(KOH,大約1%),水(H2O,大約20%)。(高中教材中的氧化鈣與氫氧化鈉和水是堿石灰的代替品)

工業堿石灰是煅燒堿石(即Na2CO3·NaHCO3·2H2O,富鉀鈉的石灰石)獲得Na2O.CaO或K2O.CaO産品,澄清水溶液濃縮制成燒堿。

在不同化學反應中起的作用不同:

碳酸鹽加熱分解能産生CO2,隻有(NH4)2CO3或NH4HCO3,其分解産生的混合氣體通過堿石灰後,CO2和H2O被吸收,可得到純淨的NH3。(起除雜和幹燥作用)

運用其幹燥作用能實現氣體除雜,如NH₃(H₂O)

堿石灰還可以除去SO₂,H₂S,HCl,CO₂等酸性氣體

初中常用的幹燥劑有酸性堿性中性之分

幹燥劑顧名思義就是用來幹燥用的(中學常見的幹燥劑經常用來幹燥氣體,當然也可幹燥液體,但幹燥液體在中學不常見),當然根據幹燥劑的性質不同幹燥的物質類型也不同。

常見的幹燥劑(括号中為幹燥劑的狀态):

酸性幹燥劑:濃硫酸(H₂SO₄),五氧化二磷(P₂O5)等;主要幹燥酸性或中性氣體

如SO₂,CO₂,CO,NO₂,O₂,NO,H₂,N₂

堿性幹燥劑:堿石灰(CaO),NaOH等;主要幹燥堿性或中性氣體

如NH₃,CO,O₂,N₂,H₂,PH₃

中性幹燥劑:CaCl₂(s),MgSO₄(s)等;這類幹燥劑不常用因為很複雜,如CaCl₂(s),看上去好像不和酸性氣體反應似乎可以幹燥酸性氣體,但它不能幹燥鹵化氫(HCl HBr),因會發生複雜的化學反應中學階段沒學;再者它也不能幹燥NH₃,因它可以和NH₃形成複雜的絡合物.總之這類幹燥劑一般主要是幹燥中性氣體.

另:①,幹燥劑的選擇既要看幹燥劑的性質還要看所幹燥物質的性質,如濃硫酸是酸所以不能幹燥堿性氣體;另外濃硫酸還具有強氧化性,因此不能用來幹燥還原性的物質如H₂S,HI,HBr等。

②對液體幹燥劑來說一般裝在洗氣瓶中(氣體從長管進,短管出).而固體幹燥劑裝在幹燥管或U形管中。

錯誤認識

認為堿石灰是氫氧化鈉和氧化鈣的混合物是一種誤解,可能源于“制堿石灰實驗”,即在氫氧化鈉溶液中加入氧化鈣,加熱,制成堿石灰。堿石灰可以由氫氧化鈉和氧化鈣制成,隻是代替,而沒說就是二者。但考試的時候還是盡量寫氫氧化鈉和氧化鈣的混合物。制備甲烷時,堿石灰中的生石灰并不參加反應,但生石灰可稀釋混合物的濃度,使混合物疏松,使生成的甲烷易于外逸,同時也減少了固體NaOH在高溫時跟玻璃的作用,防止試管爆裂.生石灰的吸水性可以防止NaOH的潮解.制備甲烷時堿石灰的作用是提供反應物NaOH和幹燥劑(CaO)。

用途

作實驗幹燥劑

對人體的傷害

它對蛋白質有溶解作用,有強烈刺激性和腐蝕性。用0.02%溶液滴入兔眼,可引起角膜上皮損傷。小鼠腹腔内LD50:40mg/kg,兔經口LDLo:500mg/kg。粉塵刺激眼和呼吸道,腐蝕鼻中隔;濺到皮膚上,尤其是濺到黏膜,可産生軟痂,并能滲入深層組織,灼傷後留有瘢痕;濺入眼内,不僅損傷角膜,而且可使眼睛深部組織損傷,嚴重者可緻失明;誤服可造成消化道灼傷,絞痛、粘膜糜爛、嘔吐血性胃内容物、血性腹瀉,有時發生聲啞、吞咽困難、休克、消化道穿孔,後期可發生胃腸道狹窄。

防護辦法

大量接觸堿石灰時應佩帶防護用具,工作服或工作帽應用棉布或适當的合成材料制作。操作人員工作時必須穿戴工作服、口罩、防護眼鏡、橡皮手套、橡皮圍裙、長統膠靴等勞保用品。應塗以中性和疏水軟膏于皮膚上。接觸片狀或粒狀堿石灰時,工作場所應有通風裝置,室内空氣中最大允許濃度為中國MAC 0.5毫克/米3(以NaOH計),美國ACGIH TLVC 2毫克/米3。可能接觸其粉塵時,必須佩戴頭罩型電動送風過濾式防塵呼吸器。必要時,佩戴空氣呼吸器。操作人員必須經過專門培訓,嚴格遵守操作規程。建議操作人員佩戴頭罩型電動送風過濾式防塵呼吸器,穿橡膠耐酸堿服,戴橡膠耐酸堿手套。遠離易燃、可燃物。避免産生粉塵。避免與酸類接觸。搬運時要輕裝輕卸,防止包裝及容器損壞。配備洩漏應急處理設備。倒空的容器可能殘留有害物。稀釋或制備溶液時,應把堿加入水中,避免沸騰和飛濺。

包裝儲運

堿石灰的包裝儲運:

堿石灰一般采用25kg三層塑編袋,内層和外層為塑料編織袋,中間一層為塑料内膜袋。片堿被《常用危險化學品的分類及标志(GB 13690-92)》劃為第8.2類堿性腐蝕品,屬八級危險品,危規編碼:1823。

危險貨物分類及編号堿性腐蝕品,其編是:82501。應貯存在通風、幹燥的庫房或貨棚内。包裝容器要完整、密封。不得與易燃物和酸類共貯混運。運輸過程中要注意防潮、防雨。失火時,可用水、砂土和各種滅火器撲救,但消防人員應注意水中溶入燒堿後的腐蝕性。

物化性質純品為無色透明晶體,相對密度2.130。熔點318.4℃。沸點1390℃。市售燒堿有固态和液态兩種:純固體燒堿呈白色,有塊裝、片狀、棒狀、粒狀,質脆;純液體燒堿為無色透明液體。固體燒堿有很強的吸濕性。易溶于水,溶解時放熱,水溶液呈堿性,有滑膩感;溶于乙醇和甘油;不溶于丙酮、乙醚。腐蝕性極強,對纖維、皮膚、玻璃、陶瓷等有腐蝕作用。與金屬鋁和鋅、非金屬硼和矽等反應放出氫;與氯、溴、碘等鹵素發生歧化反應;與酸類起中和作用而生成鹽和水。

保存固體氫氧化鈉時要注意把封嚴,防止暴露在空氣中吸收水分潮解或與二氧化碳。在用玻璃瓶盛放片堿或者其他形态的氫氧化鈉時,不可用玻璃瓶塞,應換用膠塞,因氫氧化鈉會與玻璃中的二氧化矽反應生成矽酸鈉導緻瓶塞與瓶體粘接不易打開。

生産方法

天然堿苛化法先将天然堿粉碎、溶解、澄清,再将石灰乳加入清液中進行苛化反應;苛化液澄清後所得清液經一次蒸發,過濾除去雜質鹽;濾液經二次蒸發後,再過濾除鹽;最後濾液熬制成燒堿。

NaHCO₃+Ca(OH)₂→NaOH+H₂O+CaCO₃↓2純堿苛化法先将純堿溶于水,與石灰乳混合進行苛化反應。苛化液澄清後,清液蒸發濃縮至一定濃度的液體産品,将濃縮液進一步熬濃可得固體産品。

Na₂CO₃+Ca(OH)₂→2NaOH+CaCO₃↓3.隔膜電解法将原鹽(食鹽)溶于水(化鹽)後,分别加入适量的純堿、燒堿和氯化鋇,以除去鈣、鎂和硫酸根離子。為加速沉澱,可加入苛化麸皮類沉澱劑。鹽泥過濾、洗滌,洗水用于化鹽。澄清液經砂濾後,用鹽酸中和,經預熱後進人電解槽電解。電解液經預蒸發後過濾除去氯化鈉等鹽,最後熬制成固體燒堿。2NaCl+2H₂O[電解]→2NaOH+Cl₂↑+H₂↑;

工業上生産燒堿的方法有苛化法和電解法兩種。

苛化法按原料不同分為純堿苛化法和天然堿苛化法;電解法可分為隔膜電解法和離子交換膜法。純堿苛化法将純堿、石灰分别經化堿制成純堿溶液、化灰制成石灰乳,于99~101℃進行苛化反應,苛化液經澄清、蒸發濃縮至40%以上,制得液體燒堿。将濃縮液進一步熬濃固化,制得固體燒堿成品。

苛化泥用水洗滌,洗水用于化堿。其Na₂CO₃+Ca(OH)₂→2NaOH+CaCO₃天然堿苛化法天然堿經粉碎、溶解(或者堿鹵)、澄清後加人石灰乳在95~100℃進行苛化,苛化液經澄清、蒸發濃縮至NaOH濃度46%左右、清液冷卻、析鹽後進一步熬濃.制得固體燒堿成品。苛化泥用水洗滌,洗水用于溶解天然堿。

其Na₂CO₃+Ca(OH)₂→2NaOH+CaCO₃↓NaHCO₃+Ca(OH)₂→NaOH+CaCO₃↓+H₂O隔膜電船法将原鹽化鹽後加入純堿、燒堿、氯化鋇精制劑除去鈣、鎂、硫酸根離子等雜質,再于澄清槽中加入聚丙烯酸鈉或苛化麸皮以加速沉澱,砂濾後加入鹽酸中和,鹽水經預熱後送去電解,電解液經預熱、蒸發、分鹽、冷卻,制得液體燒堿,進一步熬濃即得固體燒堿成品。

鹽泥洗水用于化鹽。其2NaCl+2H₂O[電解]→2NaOH+Cl₂↑+H₂↑離子交換膜法将原鹽化鹽後按傳統的辦法進行鹽水精制,把一次精鹽水經微孔燒結碳素管式過濾器進行過濾後,再經螫合離子交換樹脂塔進行二次精制,使鹽水中鈣、鎂含量降到0.002%以下,将二次精制鹽水電解,于陽極室生成氯氣,陽極室鹽水中的Na+通過離子膜進入陰極室與陰極室的0H生成氫氧化鈉,H+直接在陰極上放電生成氫氣。

電解過程中向陽極室加入适量的高純度鹽酸以中和返遷的OH-,陰極室中應加入所需純水。在陰極室生成的高純燒堿濃度為30%~32%(質量),可以直接作為液堿産品,也可以進一步熬濃,制得固體燒堿成品。其2NaCl+2H₂O→2NaOH+H₂↑+Cl₂↑。

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