Лабораторная работа № 2. Получение гидроксида натрия химическими способами

Цель: Получить гидроксид натрия (каустическую соду) из карбоната натрия и определить кинетику процесса.

Формируемые компетенции

В результате изучения теоретического материала, относящегося к теме и решения типовых задач, происходит формирование следующих компетенций:

• составлять математические модели типовых профессиональных задач, находить способы их решений и интерпретировать профессиональный (физический) смысл полученного математического результата (ОПК-6)

• способностью и готовностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОПК-6)

- владением основными методами защиты производственного персонала и населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных бедствий (ОПК-6)

Теоретическое обоснование

Принцип метода Гидроксид натрия (каустическую соду) получают в промышленности электрохимическим и химическим способами. Электрохимический способ получения NаОН основан на электролизе (в специальных ваннах) водных растворов поваренной соли NаСl. Из многочисленных химических способов получения NаОН в промышленности нашли применение только известковый и ферритный. Известковый способ получения NаОН (каустификация содового раствора) основан на взаимодействии раствора карбоната натрия с гашеной известью по реакции:

Nа₂СО₃ + Са(ОН)₂ → 2NaOH + CaCO₃. (1)

Карбонат кальция является отходом производства и отделяется от щелочного раствора фильтрацией. Раствор гидроксида натрия для повышения концентрации упаривается, после чего его можно перерабатывать в твердый плавленый продукт. Ферритный способ осуществляется в две стадии и включает прокаливание смеси карбоната натрия и оксида железа при температуре 800—1100 °C с получением феррита натрия по реакции:

Nа₂СО₃ + Fe₂O₃ → Nа₂О · Fe₂O₃ + CO₂ (2)

и последующим его разложением водой:

Na₂O · Fe₂O₃ + Н₂О → 2NаОН + Fе₂O₃ (3)

Осадок оксида железа отфильтровывается и после промывки водой и просушивания возвращается в производственный цикл. Полученный раствор гидроксида натрия упаривают, из упаренного раствора получают твердый продукт.

Аппаратура и материалы

Термостойкие химические стаканы емкостью 250 мл, муфельная печь, тигли. Оборудование и реактивы для ацидиметрического титрования.

Реактивы: карбонат натрия, оксид кальция или гашеная известь, оксид железа (III).

Указания по технике безопасности

При работе с реагентами необходимо применять индивидуальные средства защиты. Следует учитывать, что многие соединения, входящие в состав используемых реагентов, являются ядовитыми и вредными для здоровья, поэтому работу с ними следует проводить в вытяжном шкафу.

Запрещается: - глубоко вдыхать пары реагентов при работе с ними и определении их запаха; - пробовать реактивы на вкус, принимать пищу в лаборатории; - выливать в раковину органические вещества, а также сильно пахнущие неорганические соединения. Для слива указанных соединений в вытяжном шкафу есть специальные емкости.

Методика и порядок выполнения работы