Расскажите об использовании важнейших соединений натрия в технике.
Гидроксид натрия (NaOH) применяется в производстве мыла, бумаги, искусственных волокон, а также в нефтепереработке и текстильной промышленности. Карбонат натрия (Na₂CO₃) (кальцинированная сода) используется в производстве стекла, мыла, красителей и моющих средств. Гидрокарбонат натрия (NaHCO₃) (питьевая сода) применяется в пищевой промышленности, медицине и для тушения пожаров. Нитрат натрия (NaNO₃) используется в качестве удобрения и в производстве пороха и взрывчатых веществ. Хлорид натрия (NaCl) является важным сырьём для химической промышленности, а также используется в пищевой промышленности.
Почему банку с едким натром надо хранить плотно закрытой?
Гидроксид натрия (едкий натр) гигроскопичен, то есть активно поглощает влагу из воздуха, а также углекислый газ (CO₂), превращаясь в карбонат натрия (Na₂CO₃). Это снижает его химическую активность, поэтому хранить его нужно в плотно закрытой таре.
Стекло склянки, в которой длительное время хранился раствор едкого натра, помутнело. С чем это связано?
Гидроксид натрия разрушает силикатное стекло, реагируя с его компонентами. В результате стекло постепенно становится мутным из-за образования натриевых силикатов.
Для получения чистой питьевой соды через раствор хорошо очищенного карбоната натрия пропускают углекислый газ до тех пор, пока образующийся гидрокарбонат не выпадет в осадок. Напишите уравнение реакции.
Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O → 2NaHCO₃↓
Вспомните, на чём основано применение соды в стекловарении. Напишите уравнение реакции образования силикатного стекла. При восстановлении сульфата натрия углём образуются сульфид натрия и угарный газ. Напишите уравнение реакции, укажите окислитель и восстановитель, составьте электронный баланс.
Уравнение реакции образования силикатного стекла: Na₂CO₃ + SiO₂ → Na₂SiO₃ + CO₂↑
Восстановление сульфата натрия углём: Na₂SO₄ + 2C → Na₂S + 2CO↑
Окислитель и восстановитель:
Окислитель: Na₂SO₄ (ион SO₄²⁻) Восстановитель: Углерод (C) Электронный баланс: S⁶⁺ + 8e⁻ → S²⁻ (восстановление) C⁰ - 4e⁻ → C⁺² (окисление)
Предложите способ регенерации аммиака в производстве соды из хлорида натрия.
В процессе синтеза соды по методу Сольве аммиак восстанавливается из хлорида аммония (NH₄Cl) с помощью гидроксида кальция (гашёной извести):
2NH₄Cl + Ca(OH)₂ → 2NH₃↑ + CaCl₂ + 2H₂O
Этот аммиак снова используется в реакции с углекислым газом для образования бикарбоната натрия (NaHCO₃).
Сколько килограммов кальцинированной соды можно получить из одной тонны поваренной соли, если общий выход продукта составляет 90%?
Производство кальцинированной соды (Na₂CO₃) из поваренной соли (NaCl) идёт по реакции Сольве: 2NaCl + CaCO₃ → Na₂CO₃ + CaCl₂
Молярные массы: NaCl = 58,5 г/моль Na₂CO₃ = 106 г/моль
Из 2 моль NaCl (117 г) получается 1 моль Na₂CO₃ (106 г).
Из 1 т (1000 кг) NaCl можно получить: 1000 × (106 / 117) = 905,98 кг Na₂CO₃
С учётом 90% выхода: 905,98 × 0,9 = 815,4 кг кальцинированной соды.
Предложите способ получения гидроксида цезия из сульфата цезия по реакции обмена.
Cs₂SO₄ + Ba(OH)₂ → 2CsOH + BaSO₄↓
Эта реакция обмена используется, так как нерастворимый BaSO₄ выпадает в осадок, а растворимый CsOH остаётся в растворе.
Подумайте, как отличить: а) пищевую соду от кальцинированной; б) соду от поташа.
а) Пищевую соду (NaHCO₃) от кальцинированной (Na₂CO₃):
При добавлении уксуса пищевая сода бурно шипит, выделяя CO₂: NaHCO₃ + CH₃COOH → CO₂ + H₂O + CH₃COONa Кальцинированная сода реагирует слабее, так как она слабее гидролизуется. б) Соду (Na₂CO₃) от поташа (K₂CO₃):
Добавить раствор MgSO₄ — сода образует осадок MgCO₃, а поташ — нет (из-за высокой растворимости MgK₂(CO₃)₂).
Сколько граммов кристаллогидрата Na2SO4• 10H2O необходимо добавить к 100 мл 8%-го раствора сульфата натрия плотностью 1,07 г/мл, чтобы получить 16%-й раствор?
Исходные данные: 100 мл 8%-го раствора Na₂SO₄ (ρ = 1,07 г/мл) → масса раствора: 100 × 1,07 = 107 г
Масса чистого Na₂SO₄: 107 × 0,08 = 8,56 г
Требуется 16%-й раствор, то есть масса Na₂SO₄ должна быть: 107 + m = M, тогда: (8,56 + m) / M = 0,16
Подставляем M = 107 + m: 8,56 + m = 0,16 × (107 + m) 8,56 + m = 17,12 + 0,16m m - 0,16m = 17,12 - 8,56 0,84m = 8,56 m = 10,19 г (чистого Na₂SO₄)
Теперь считаем массу кристаллогидрата Na₂SO₄•10H₂O: Молярная масса Na₂SO₄ = 142 г/моль Молярная масса Na₂SO₄•10H₂O = 322 г/моль
10,19 × (322 / 142) = 23,1 г кристаллогидрата
Гидросульфат калия можно получить осторожным растворением карбоната калия в точно рассчитанном количестве 40% -й серной кислоты и последующим охлаждением раствора. Вычислите выход соли, выпадающей при охлаждении раствора, если массовая доля соли в насыщенном растворе после охлаждения равна 34%.
Исходные данные:
Масса K₂CO₃ = 0,7X Масса KHSO₄ = 1,39X Масса выделившегося CO₂ = 0,22X Масса раствора после реакции = 2,98X Обозначим Y — масса KHSO₄, которая выпала в осадок.
По условию: (1,39X - Y) / (2,98X - Y) = 0,34
Решаем уравнение: 1,39X - Y = 0,34 × (2,98X - Y) 1,39X - Y = 1,0132X - 0,34Y 1,39X - 1,0132X = Y - 0,34Y 0,3768X = 0,66Y Y = 0,3768X / 0,66 = 0,57X
Теперь считаем выход: 0,57X / 1,39X × 100% = 41%
Ответ: выход гидросульфата калия — 41%.