三酸两碱

2018-9-19 22:41:00  162阅

三酸两碱,即硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)和氢氧化钠NaOH、碳酸钠Na2CO3。但碳酸钠不是碱,是盐,俗称纯碱、苏打,显碱性。
酸是由氢元素和酸根组成的化合物如:硫酸(H2SO4)、盐酸(HCl)、硝酸(HNO3) 碱是由金属元素和氢氧根组成的化合物如:氢氧化钠、氢氧化钙、氨水(NH3·H2O)盐是由金属元素元素(或铵根)和酸根组成的化合物如:氯化钠、碳酸钠
中文名
三酸两碱
化学式
硝酸(HNO3)、硫酸(H2SO4)
硝酸,
别名硝镪水化学式是HNO3
物理性质
硝酸易溶于水常温下溶液无色透明
硝酸
硝酸,别名硝镪水,化学式是HNO3,是六大无机强酸之一。
物理性质
硝酸易溶于水,常温下其溶液无色透明,但浓硝酸因溶有二氧化氮(NO2),因此呈淡黄色。有窒息性刺激气味。其不同浓度水溶液性质有别,市售浓硝酸为恒沸混合物,质量分数为69.2%(约16mol/L),易挥发,在空气中产生白雾,是硝酸蒸汽与水蒸汽结合而形成的硝酸小液滴;质量分数足够大(市售浓度为95%以上)的,称为发烟硝酸。
化学性质
硝酸是一种强氧化性、腐蚀性的强酸,除了性质较稳定的金、铂、钛、铌、钽、钌、铑、锇、铱以外,其他金属都能与它反应。硝酸易见光分解,应在棕色瓶中于阴暗处避光保存,严禁与还原剂接触。在有机化学中,浓硝酸与浓硫酸的混合液是重要的硝化试剂;浓硝酸能使羊毛织物和动物组织变成嫩黄色。能与乙醇、松节油、碳和其他有机物猛烈反应。硝酸与盐酸的体积1:3混合可以制成具有强腐蚀性的王水。
工业制法
硝酸在工业上主要以氨氧化法生产,用以制造化肥、炸药、硝酸盐等;
原料:NH3 ,水,空气.
主要反应为:4NH3+ 5O2 =催化剂+强热= 4NO + 6H2O [氧化炉中]; (反应条件:800度高温,催化剂铂铑合金作用下)
2NO + O2 == 2NO2 [冷却器中];
3NO2 + H2O == 2HNO3 + NO [吸收塔];
4NO2 + O2+ 2H2O == 4HNO3 [吸收塔]。
硫酸
硫酸(化学式是H2SO4)是化学六大无机强酸之一。纯硫酸一般为无色油状液体,纯硫酸凝固点过高(283.4K),所以为了方便运输通常制成98%硫酸,因此人们把浓度低于98.0%而高于70%的称为浓硫酸,而浓度低于70%的称为稀硫酸。除此之外,将高浓度的SO3通入硫酸可制成发烟硫酸(H2S2O7)。有关发烟硫酸的浓度,人们通常以SO3的百分比作准或者是H2SO4的百分比作准,两者均可。一般所称的“发烟硫酸”的浓度为45%(含109%H2SO4)或65%(含114.6% H2SO4)。100%纯发烟硫酸为固体,熔点为36℃。
浓硫酸
物理性质
浓硫酸(浓度98.0%),密度1.84 g/cm3,沸点337℃。浓硫酸能与水以任意比例互溶,同时放出大量的热,使水沸腾。浓硫酸露置在空气中,会吸收空气中的水份而使自己浓度下降,所以浓硫酸可做实验室中干燥剂。
化学性质
浓硫酸有酸性和强烈的氧化性,在加热时,可以与除金、铂之外的所有金属反应,生成高价金属硫酸盐,本身一般被还原成SO2。在上述反应中,硫酸表现出了强氧化性和酸性。但常温下,浓硫酸会使铁、铝等金属钝化从而阻止反应的进一步进行。热的浓硫酸还可将碳、硫、磷等非金属单质氧化到其高价态的氧化物或含氧酸,本身被还原为SO2。在这类反应中,浓硫酸只表现出氧化性。因为浓硫酸具有氧化性,所以实验室制取H2S、HBr、HI等还原性气体不能选用浓硫酸作干燥剂。
除此之外,浓硫酸还具有脱水性,可被浓硫酸脱水的物质一般为含氢、氧元素的有机物,反应时,浓硫酸按水分子中氢氧原子数的比(2∶1)夺取被脱水物中的氢原子和氧原子。蔗糖、木屑、纸屑和棉花等物质中的有机物,被脱水后生成了黑色的炭(炭化)。脱水性是浓硫酸的化学性质。
稀硫酸
物理性质
稀硫酸是无色无味透明液体。熔点较低。
化学性质
1、稀硫酸可与多数金属(比铜活泼)氧化物反应,生成相应的硫酸盐和水;
2、稀硫酸可与所含酸根离子对应酸酸性比硫酸根离子弱的盐反应,生成相应的硫酸盐和弱酸;
3、稀硫酸可与碱反应生成相应的硫酸盐和水;
4、稀硫酸可与氢前金属在一定条件下反应,生成相应的硫酸盐和氢气;
5、稀硫酸加热条件下可催化蛋白质、二糖和多糖的水解。
发烟硫酸
发烟硫酸是无色或微有颜色稠厚液体,能发出窒息性的三氧化硫烟雾,是一种含有过量三氧化硫的硫酸。含三氧化硫50%以上的遇冷成结晶状。有很强的吸水性。当它与水相混合时,三氧化硫即与水结合成硫酸。相对密度约1.9(含20%三氧化硫)。凝固点随浓度变化很大,呈现先升后降的趋势。含20%游离三氧化硫的发烟硫酸的凝固点2.5℃,随着游离三氧化硫含量的增加,当游离三氧化硫45%时,凝固点最高达到35.0℃,再逐渐增加游离三氧化硫含量,凝固点则会迅速降低。遇水、有机物和氧化剂易引起爆炸。有强烈腐蚀性。
工业制法
工业制硫酸的原料一般是黄铁矿石,主要成分为FeS2。
将其磨碎,在燃烧炉中燃烧,生成Fe2O3和SO2气体:
4FeS2 + 11O2 =高温= 2Fe2O3 + 8SO2
SO2在催化剂存在(一般为V2O5)的情况下继续氧化成SO3:
2SO2 + O2 =催化剂= 2SO3
SO3用较浓的硫酸(略小于98.3%)吸收,就可生成硫酸:
SO3 + H2O == H2SO4
需制稀硫酸时再按照所需浓度用浓硫酸配制。
盐酸
盐酸是氢氯酸的俗称,是氯化氢(HCl)气体的水溶液。市售盐酸一般质量分数为37%(约12mol/L)。
物理性质
一般的盐酸呈无色,但工业盐酸因为含有杂质(Fe3+)而呈黄色。盐酸有刺激性气味。浓盐酸具有极强的挥发性,因此打开盛有浓盐酸的容器后能在其上方看到酸雾,为氯化氢挥发后与空气中的水蒸气结合产生的盐酸小液滴。
化学性质
盐酸为一元强酸,氯化氢气体溶于水时完全电离。
盐酸可以与指示剂相互作用使指示剂显色;可以与碱反应生成相应的氯化物和水;可以与活泼金属单质反应生成盐和氢气;可以与金属氧化物反应生成盐和水;可以与盐反应生成新酸和新盐;可以与大部分碳酸盐或碳酸氢盐(HCO3-)反应,生成二氧化碳和水;盐酸还具有还原性。
盐酸是一种常见的化学品和化工原料,有许多应用,包括家居清洁、食品添加剂、除锈、皮革加工等。胃酸的主要成分也是稀盐酸。盐酸既是盐化工的重要产品,又是生产硅材料的重要原料。
工业制法
工业上生产盐酸的主要方法是使氯气跟氢气直接化合,然后用水吸收生成的氯化氢气体。
氯化氢是在合成塔里合成的。
H2+Cl2=点燃=2HCl
然后用水吸收,
在合成塔内完成。
氢氧化钠
氢氧化钠,化学式为NaOH,俗称烧碱、火碱、片碱、苛性钠。
物理性质
纯的无水氢氧化钠为白色半透明,结晶状固体。有吸水性,可用作干燥剂。且在空气中易潮解,氢氧化钠极易溶于水,溶解度随温度的升高而增大,溶解时能放出大量的热,288K时其饱和溶液浓度可达16.4mol/L(1:1)。它的水溶液有涩味和滑腻感。纯固体烧碱呈白色,有块状、片状、棒状、粒状,质脆;纯液体烧碱为无色透明液体。氢氧化钠还易溶于乙醇、甘油;但不溶于乙醚、丙酮、液氨。溶解或浓溶液稀释时会放出热量。
氢氧化钠密度为2.130g/cm3,熔点318.4℃,沸点在一个标准大气压下为1390℃。
化学性质
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:能与指示剂相互作用使指示剂显色;能与任何质子酸进行酸碱中和反应;其溶液能够与盐溶液发生复分解反应;能与酸性氧化物反应生成盐和水。除此之外,氢氧化钠还可以与和酯反应,而生产出醇和羧酸盐;氢氧化钠溶液与两性金属反应,生成盐和氢气;也会与两性非金属反应生成盐和氢气。
工业制法
工业上生产烧碱的方法有苛化法和电解法两种。
苛化法按原料不同分为纯碱苛化法和天然碱苛化法;电解法可分为隔膜电解法和离子交换膜法。
纯碱苛化法
将纯碱、石灰分别经化碱制成纯碱溶液、化灰制成石灰乳,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↓
天然碱苛化法
天然碱经粉碎、溶解(或者碱卤)、澄清后加人石灰乳在95~100℃进行苛化,苛化液经澄清、蒸发浓缩至NaOH浓度46%左右、清液冷却、析盐后进一步熬浓.制得固体烧碱成品。苛化泥用水洗涤,洗水用于溶解天然碱。
Na2CO3+Ca(OH)2==2NaOH+CaCO3↓
NaHCO3+Ca(OH)2==NaOH+CaCO3↓+H2O
隔膜电解法
将原盐化盐后加入纯碱、烧碱、氯化钡精制剂除去钙、镁、硫酸根离子等杂质,再于澄清槽中加入聚丙烯酸钠或苛化麸皮以加速沉淀,砂滤后加入盐酸中和,盐水经预热后送去电解,电解液经预热、蒸发、分盐、冷却,制得液体烧碱,进一步熬浓即得固体烧碱成品。盐泥洗水用于化盐。
2NaCl+2H2O=通电=2NaOH+Cl2↑+H2↑
离子交换膜法
将原盐化盐后按传统的办法进行盐水精制,把一次精盐水经微孔烧结碳素管式过滤器进行过滤后,再经螫合离子交换树脂塔进行二次精制,使盐水中钙、镁含量降到0.002%以下,将二次精制盐水电解,于阳极室生成氯气,阳极室盐水中的Na+通过离子膜进入阴极室与阴极室的OH-生成氢氧化钠,H+直接在阴极上放电生成氢气。电解过程中向阳极室加入适量的高纯度盐酸以中和返迁的OH-,阴极室中应加入所需纯水。在阴极室生成的高纯烧碱浓度为30%~32%(质量),可以直接作为液碱产品,也可以进一步熬浓,制得固体烧碱成品。
碳酸钠
碳酸钠,俗名苏打、石碱、纯碱、洗涤碱。化学式:Na2CO3,含十个结晶水的碳酸钠为无色晶体,结晶水不稳定,易风化,变成白色粉末Na2CO3,为强电解质,具有盐的通性和热稳定性,易溶于水,其水溶液呈碱性。
物理性质
碳酸钠常温下为白色粉末或颗粒。无气味。有吸水性。露置空气中逐渐吸收 1mol/L水分(约15%)。碳酸钠易溶于水,甘油,20℃时100g水能溶20g碳酸钠,35.4℃时溶解度最大,100g水中可溶解49.7g碳酸钠,微溶于无水乙醇,不溶于丙醇。
化学性质
由于碳酸钠在水溶液中水解,电离出的碳酸根离子与水中氢离子结合成碳酸氢根离子,导致溶液中氢离子减少,剩下电离的氢氧根离子,所以溶液显碱性。
碳酸钠能与酸反应,生成盐、水和二氧化碳;与部分碱发生复分解反应,生成新盐和氢氧化钠;和部分盐发生复分解反应,生成新碳酸盐和新的钠盐。由于碳酸钠在水中水解生成氢氧化钠和碳酸,它与某些盐的反应则会推动化学平衡向正方向移动,生成相应的碱和二氧化碳。
工业制法
工业上主要采取联合制碱法(侯氏制碱法)制纯碱。
第一步,氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵。
第二步碳酸氢铵与氯化钠反应生成的碳酸氢钠沉淀和氯化铵,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小。经过滤得到碳酸氢钠固体。
第三步,合成的碳酸氢钠部分可以直接出厂销售,其余的碳酸氢钠会被加热分解,生成碳酸钠,生成的二氧化碳可以重新回到第一步循环利用。
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