碱石灰

主要作为干燥剂的混合物

碱石灰,又称钠石灰,碱石灰是白色或米黄色粉末,疏松多孔,是 氧化钙 ( CaO ,大约75%),水( H₂O ,大约20%), 氢氧化钠 ( NaOH ,大约3%),和 氢氧化钾 ( KOH ,大约1%)的 混合物 。

名词解释

碱石灰主要作为干燥剂(其中氧化钙起到干燥作用),可用来干燥中性气体比如氧气,也可用于干燥碱性气体氨气。同时也可以用来吸收酸性气体,如二氧化碳、二氧化硫。如果只有氢氧化钠存在,这种干燥剂将不能在较高温度下使用,因为氢氧化钠可以与实验室最常用的玻璃仪器(主要成分为二氧化硅)发生反应腐蚀仪器。实验室制取少量甲烷可以用碱石灰和乙酸钠(醋酸钠)共热,生成碳酸钠和甲烷[wán]。

化学成分

碱石灰的主要成分: 氧化钙 (CaO,大约75%), 氢氧化钠 (NaOH,大约3%),和氢氧化钾(KOH,大约1%),水(H2O,大约20%)。

工业碱石灰是煅烧碱石(即Na2CO3·NaHCO3·2H2O,富钾钠的石灰石)获得Na2O·CaO或K2O·CaO产品。澄清水溶液浓缩制成烧碱.

中学化学教材常描述碱石灰的制备方式是采用氧化钙与氢氧化钠溶液反应,因此造成了碱石灰是氢氧化钠和氧化钙的混合物的误解。实际上氧化钙遇水就转化成了氢氧化钙,所以碱石灰是氢氧化钙与氢氧化钠的混合物。制备甲烷时,碱石灰中的 生石灰 并不参加反应,但生石灰可稀释混合物的浓度,使混合物疏松,使生成的甲烷易于外逸,同时也减少了固体 氢氧化钠 在高温时跟玻璃的作用,防止试管爆裂.生石灰的吸水性可以防止NaOH的潮解.制备甲烷时碱石灰的作用是提供反应物NaOH和干燥作(CaO)

作用

碳酸根 加热分解能产生CO2,只有(NH4)2CO3或NH4HCO3,其分解产生的混合气体通过碱石灰后,CO2和H2O被吸收,可得到纯净的NH3。(起干燥作用)

运用其干燥作用能实现气体除杂,如NH3(H2O)

碱石灰还可以除去 二氧化硫 , 硫化氢 ,HCl,CO2等酸性气体。另外,碱石灰还可以吸收 氯 ,作为实验装置尾气处理。

初中常用的 干燥剂 有酸性\碱性\中性之分

干燥剂顾名思义就是用来干燥用的(中学常见的是干燥气体当然也可干燥液体,中学不常见),当然根据干燥剂的性质不同干燥的物质类型也不同.

常见的干燥剂(括号中为干燥剂的状态):

酸性干燥剂:浓硫酸(H2SO4), 五氧化二磷 (P2O5)等;主要干燥酸性或中性气体

如SO2,CO2,CO, 二氧化氮 ,O2,NO,H2,N2

碱性干燥剂:碱石灰(CaO),NaOH等;主要干燥碱性或中性气体

如NH3,CO,O2,N2,H2, 磷化氢

中性 干燥剂 :CaCl2(s),MgSO4(s)等;这类干燥剂不常用因为很复杂,如CaCl2(s),看上去好象不和酸性气体反应似乎可以干燥酸性气体,但它不能干燥 卤化氢 (HCl HBr),因会发生复杂的 化学 反应中学阶段没学;再者它也不能干燥NH3,因它可以和NH3形成复杂的 配位化合物 。总之这类干燥剂一般主要是干燥中性气体.

另:①,干燥剂的选择既要看干燥剂的性质还要看所干燥物质的性质,如浓硫酸是酸所以不能干燥碱性气体;另外浓硫酸还具有强氧化性,因此不能用来干燥还原性的物质如H2S,HI,HBr等

②对液体干燥剂来说一般装在洗气瓶中(气体从长管进,短管出).而固体干燥剂装在干燥管或U形管中.

用途

氢氧化钠 在 国民经济 中有广泛应用,许多工业部门都需要烧碱。使用烧碱最多的部门是 化学 药品的制造部门,其次是 造纸 、炼铝、炼钨、 人造丝 、人造棉和肥皂制造部门。另外,在生产 染料 、塑料、药剂及有机中间体,旧橡胶的再生,制 钠 、水的 电解 以及 无机盐 生产中,制取 硼砂 、 铬盐 、锰 酸盐 、 磷酸盐 等,也要使用大量的烧碱。工业用 氢氧化钠 应符合国家标准GB 209-93;工业用 离子交换 膜法氢氧化钠应符合国家标准GB/T 11199-89;化纤用 氢氧化钠 应符合国家标准GB 11212-89;食用氢氧化钠应符合国家标准GB 5175-85。

对人伤害

它对 蛋白质 有溶解作用,有强烈刺激性和腐蚀性。用0.02%溶液滴入兔眼,可引起角膜上皮损伤。 小鼠 腹腔内LD50: 40 mg/kg,兔经口LD50:500 mg/kg。 粉尘刺激眼和呼吸道,腐蚀鼻中隔;溅到皮肤上,尤其是溅到黏膜,可产生软痂,并能渗入深层组织,灼伤后留有瘢痕;溅入眼内,不仅损伤角膜,而且可使眼睛深部组织损伤,严重者可致 失明 ;误服可造成消化道灼伤, 绞痛 、粘膜糜烂、呕吐血性胃内容物、血性 腹泻 ,有时发生声哑、吞咽困难、休克、消化道穿孔,后期可发生胃肠道狭窄。

防护办法

大量接触碱石灰时应佩带防护用具,工作服或工作帽应用棉布或适当的合成材料制作。操作人员工作时必须穿戴工作服、口罩、防护眼镜、橡皮手套、橡皮围裙、长统胶靴等劳保用品。应涂以中性和疏水软膏于皮肤上。接触片状或粒状碱石灰时,工作场所应有通风装置,室内空气中最大允许浓度为中国MAC 0.5mg/ 立方米 (以 氢氧化钠 计),美国ACGIH TLVC 2mg/m³。可能接触其粉尘时,必须佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。必要时,佩戴空气呼吸器。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴头罩型电动送风过滤式防尘呼吸器。穿橡胶耐酸碱服,戴橡胶耐酸碱手套。远离易燃、 可燃物 。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。

包装储运

碱石灰的包装储运:

碱石灰一般采用25kg三层塑编袋,内层和外层为塑料编织袋,中间一层为塑料内膜袋。片碱被《常用危险化学品的分类及标志 (GB 13690-92)》划为第8.2 类碱性腐蚀品,属八级危险品,危规编码:1823。危险货物分类及编号碱性腐蚀品,其编号是:82501。应贮存在通风、干燥的库房或货棚内。包装容器要完整、密封。不得与 易燃物 和酸类共贮混运。运输过程中要注意防潮、防雨。失火时,可用水、砂土和各种灭火器扑救,但消防人员应注意水中溶入 氢氧化钠 后的腐蚀性。

物化性质 纯品为无色透明 晶体 ,相对密度2.130。 熔点 318.4℃。 沸点 1390℃。市售烧碱有固态和液态两种:纯固体烧碱呈白色,有块装、片状、棒状、粒状,质脆;纯液体烧碱为无色透明液体。固体烧碱有很强的吸湿性。易溶于水,溶解时放热, 水溶液 呈碱性,有滑腻感;溶于 乙醇 和 丙三醇 ;不溶于丙酮[tóng]、 乙醚 。腐蚀性极强,对纤维、皮肤、玻璃、陶瓷等有腐蚀作用。与金属铝和锌、非金属硼和硅等反应放出氢;与氯、溴、碘等 卤族元素 发生 歧化反应 ;与酸类起中和作用而生成盐和水。

保存固体 氢氧化钠 时要注意把封严,防止暴露在空气中吸收水分潮解或与 二氧化碳 。在用玻璃瓶盛放片碱或者其他形态的氢氧化钠时,不可用玻璃瓶塞,应换用胶塞,因氢氧化钠会与玻璃中的 二氧化硅 反应生成 硅酸钠 导致瓶塞与瓶体粘接不易打开。

生产方法

碱石 苛化法先将天然碱粉碎、溶解、澄清,再将 石灰乳 加入清液中进行 苛化反应 ;苛化液澄清后所得清液经一次蒸发,过滤除去杂质盐;滤液经二次蒸发后,再过滤除盐;最后滤液熬制成 烧碱 。

NaHO₃+Ca(OH)₂→ 氢氧化钠 + H₂O + CaCO₃ ↓2纯碱苛化法先将纯碱溶于水,与 生石灰 乳混合进行苛化反应。苛化液澄清后,清液蒸发浓缩至一定浓度的液体产品,将浓缩液进一步熬浓可得固体产品。

Na₂CO₃+Ca(OH)₂→2NaOH+CaCO₃↓3.隔膜电解法将 原盐 (食盐)溶于水(化盐)后,分别加入适量的纯碱、烧碱和 氯化钡 ,以除去钙、镁和 硫酸根 离子。为加速沉淀,可加入苛化 皮类 沉淀剂 。盐泥过滤、洗涤,洗水用于化盐。澄清液经砂滤后,用 盐酸 中和,经预热后进人 电解 槽电解。 电解液 经预蒸发后过滤除去 氯化钠 等盐,最后熬制成固体 氢氧化钠 。2NaCl+2H₂O[电解]→2 NaOH + Cl₂ ↑+H₂↑;

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 碱石 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。其Na₂CO₃+Ca(OH)₂→2 NaOH + 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 。

其Na₂CO₃+Ca(OH)₂→2 氢氧化钠 +CaCO₃↓NaHCO₃+Ca(OH)₂→NaOH+CaCO₃↓+ H₂O 隔膜电船法将 原盐 化盐后加入纯碱、烧碱、氯化 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。其2NaCl+2H₂O[电解]→2 NaOH + 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 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 ,阳极室盐水中的Na+通过离子膜进入 阴极 室与阴极室的0H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,制得周体烧碱成品。其2NaCl+2H₂O→2 NaOH +H₂↑+ Cl₂ ↑。

参考资料

  1. 半数致死剂量 术语在线 2025-07-27