Получение гидроксида натрия взаимодействием металла с водой

Гидроксид натрия: способы получения и химические свойства

Гидроксид натрия (едкий натр) NaOH — белый, гигроскопичный, плавится и кипит без разложения. Хорошо растворяется в воде.

Относительная молекулярная масса Mr = 40; относительная плотность для тв. и ж. состояния d = 2,130; t_пл = 321º C; t_кип = 1390º C;

Способы получения

1. Гидроксид натрия получают электролизом раствора хлорида натрия :

2NaCl + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Cl₂

2. При взаимодействии натрия, оксида натрия, гидрида натрия и пероксида натрия с водой также образуется гидроксид натрия:

2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂

Na₂O + H₂O → 2NaOH

2NaH + 2H₂O → 2NaOH + H₂

3. Карбонат натрия при взаимодействии с гидроксидом кальция образует гидроксид натрия:

Качественная реакция

Качественная реакция на гидроксид натрия — окрашивание фенолфталеина в малиновый цвет .

Химические свойства

1. Гидроксид натрия реагируют со всеми кислотами (и сильными, и слабыми, и растворимыми, и нерастворимыми). При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

2. Гидроксид натрия реагирует с кислотными оксидами . При этом образуются средние или кислые соли, в зависимости от соотношения реагентов:

3. Гидроксид натрия реагирует с амфотерными оксидами и гидроксидами . При этом в расплаве образуются средние соли, а в растворе комплексные соли:

в растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат:

4. С кислыми солями гидроксид натрия также может взаимодействовать. При этом образуются средние соли, или менее кислые соли:

5. Гидроксид натрия взаимодействует с простыми веществами-неметаллами (кроме инертных газов, азота, кислорода, водорода и углерода).

При этом кремний окисляется до силиката и водорода:

Фтор окисляет щелочь. При этом выделяется молекулярный кислород:

Другие галогены, сера и фосфор — диспропорционируют в растворе гидроксида натрия:

Сера взаимодействует с гидроксидом натрия только при нагревании:

6. Гидроксид натрия взаимодействует с амфотерными металлами , кроме железа и хрома. При этом в расплаве образуются соль и водород:

В растворе образуются комплексная соль и водород:

2NaOH + 2Al + 6Н₂О = 2Na[Al(OH)₄] + 3Н₂

7. Гидроксид натрия вступает в обменные реакции с растворимыми солями .

Хлорид меди (II) реагирует с гидроксидом натрия с образованием хлорида натрия и осадка гидроксида меди (II):

2NaOH + CuCl₂ = Cu(OH)₂↓+ 2NaCl

Также с гидроксидом натрия взаимодействуют соли аммония .

Например , при взаимодействии хлорида аммония и гидроксида натрия образуются хлорид натрия, аммиак и вода:

NH₄Cl + NaOH = NH₃ + H₂O + NaCl

8. Гидроксид натрия разлагается при нагревании до температуры 600°С:

2NaOH → Na₂O + H₂O

9. Гидроксид натрия проявляет свойства сильного основания. В воде практически полностью диссоциирует , образуя щелочную среду и меняя окраску индикаторов.

NaOH ↔ Na + + OH —

10. Гидроксид натрия в расплаве подвергается электролизу . При этом на катоде восстанавливается натрий, а на аноде выделяется молекулярный кислород:

4NaOH → 4Na + O₂ + 2H₂O

Источник

Гидроксид натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции

Гидроксид натрия, характеристика, свойства и получение, химические реакции.

Гидроксид натрия – неорганическое вещество, имеет химическую формулу NaOH.

Краткая характеристика гидроксида натрия:

Гидроксид натрия – неорганическое вещество белого цвета.

Химическая формула гидроксида натрия NaOН.

Обладает высокой гигроскопичностью. На воздухе «расплывается», активно поглощая пары воды из воздуха.

Хорошо растворяется в воде, при этом выделяя большое количество тепловой энергии. Раствор едкого натра мылок на ощупь.

Гидроксид натрия – самая распространённая щёлочь. В год в мире производится и потребляется около 57 миллионов тонн едкого натра.

Гидроксид натрия – едкое, токсическое и коррозионно-активное вещество. Оно относится к веществам второго класса опасности. Поэтому при работе с ним требуется соблюдать осторожность. При попадании на кожу, слизистые оболочки и в глаза образуются серьёзные химические ожоги.

Модификации гидроксида натрия:

До 299 о С гидроксид натрия имеет устойчивую ромбическую модификацию (a = 0,33994 нм, c = 1,1377 нм), выше 299 о С – моноклинную.

Физические свойства гидроксида натрия:

Наименование параметра:	Значение:
Химическая формула	NaOН
Синонимы и названия иностранном языке	sodium hydroxide (англ.)

натрия гидроокись (рус.)

сода каустическая (рус.) Тип вещества неорганическое Внешний вид бесцветные ромбические кристаллы Цвет белый, бесцветный Вкус —* Запах — Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое вещество Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), кг/м 3 2130 Плотность (состояние вещества – твердое вещество, при 20 °C), г/см 3 2,13 Температура кипения, °C 1403 Температура плавления, °C 323 Гигроскопичность высокая гигроскопичность Молярная масса, г/моль 39,997

Получение гидроксида натрия:

Гидроксид натрия получается в результате следующих химических реакций:

1. 1. из оксида натрия (т.н. пиролитический метод):

Пиролитический метод получения гидроксида натрия является наиболее древним и начинается с получения оксида натрия Na₂О путём прокаливания карбоната натрия при температуре 1000 °C либо нагревания до 200 °C гидрокарбоната натрия в целях получения карбоната натрия:

2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + CO₂ + H₂O (t = 200 o C), после чего проводят первую химическую реакцию.

Полученный оксид натрия охлаждают и очень осторожно (реакция происходит с выделением большого количества тепла) добавляют в воду:

1. 2. путем взаимодействия раствора соды с гашеной известью (т.н. известковый метод, каустификация соды):

Карбонат кальция отделяется от раствора фильтрацией, затем раствор упаривается до получения расплавленного продукта, содержащего около 92 % масс. NaOH.

1. 3. ферритным методом:

Реакционную смесь спекают.

Реакция протекает медленно.

Fe₂O₃•nH₂O выпадает в осадок, который после отделения его от раствора возвращается в процесс в первую реакцию.

1. 4. электролизом:

Одновременно получаются также водород и хлор.

Гидроксид натрия, водород и хлор вырабатываются тремя электрохимическими методами. Два из них – электролиз с твёрдым катодом (диафрагменный и мембранный методы), третий – электролиз с жидким ртутным катодом (ртутный метод).

Химические свойства гидроксида натрия. Химические реакции гидроксида натрия:

Гидроксид натрия – химически активное вещество, сильное химическое основание.

Водные растворы NaOH имеют сильную щелочную реакцию (pH 1%-раствора = 13,4).

Химические свойства гидроксида натрия аналогичны свойствам гидроксидов других щелочных металлов. Поэтому для него характерны следующие химические реакции:

1. реакция гидроксида натрия с серой:

В результате реакции образуются сульфид натрия, сульфит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

2. реакция гидроксида натрия с хлором:

2NaOH + Cl₂ → NaCl + NaClO + H₂O.

В результате реакции образуются хлорид натрия, гипохлорит натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде холодного разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими галогенами.

3. реакция гидроксида натрия с алюминием:

2Al + 6NaOH → 2NaAlO₂ + 3H₂ + 2Na₂O (t = 450 °C).

В результате реакции образуются алюминат натрия, водород и оксид натрия .

4. реакция гидроксида натрия с алюминием и водой:

В результате реакции образуются тетрагидроксоалюминат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

Эта реакция использовалась в первой половине XX века в воздухоплавании: для заполнения водородом аэростатов и дирижаблей в полевых условиях, так как данная реакция не требует источников электроэнергии , а исходные реагенты для неё могут легко транспортироваться.

5. реакция гидроксида натрия с цинком:

В результате реакции образуются цинкат натрия и водород .

6. реакция гидроксида натрия с цинком и водой:

В результате реакции образуются тетрагидроксоцинкат натрия и водород. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

7. реакция гидроксида натрия с ортофосфорной кислотой:

В результате реакции образуются дигидроортофосфат натрия и вода . При этом в качестве исходных веществ используются: фосфорная кислота в виде концентрированного раствора, гидроксид натрия в виде разбавленного раствора.

8. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:

В результате реакции образуются нитрат натрия и вода . При этом азотная кислота в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

9. реакция гидроксида натрия с азотной кислотой:

В результате реакции образуются нитрат натрия и вода . При этом азотная кислота в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими кислотами.

10. реакция гидроксида натрия с сероводородом:

В результате реакции образуются в первом случае – сульфид натрия и вода, во втором – гидросульфид натрия и вода . При этом гидроксид натрия в первом случае в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора, во втором случае – в виде разбавленного раствора.

11. реакция гидроксида натрия с фтороводородом:

HF + NaOH → NaF + H₂O,

В результате реакции образуются в первом случае – фторид натрия и вода, во втором – гидрофторид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и фтороводород в первом случае в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора, во втором случае фтороводород используется в виде в виде концентрированного раствора.

12. реакция гидроксида натрия с бромоводородом:

HBr + NaOH → NaBr + H₂O.

В результате реакции образуются бромид натрия и вода. При этом гидроксид натрия и бромоводород в качестве исходного вещества используются в виде разбавленного раствора.

13. реакция гидроксида натрия с йодоводородом:

HI + NaOH → NaI + H₂O.

В результате реакции образуются йодид натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

14. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка:

Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются цинкат натрия и вода.

15. реакция гидроксида натрия с оксидом цинка и водой:

ZnO + NaOH + H₂O → Na[Zn(OH)₃] (t = 100 °C),

Оксид цинка является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – тригидроксоцинкат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоцинкат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в первом случае в виде 40 % разбавленного раствора, во втором – в виде 60 % разбавленного раствора.

16. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия:

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются алюминат натрия и вода.

17. реакция гидроксида натрия с оксидом алюминия и водой:

Оксид алюминия является амфотерным оксидом. В результате реакции образуется в первом случае – гексагидроксоалюминат натрия, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного горячего раствора.

18. реакция гидроксида натрия с оксидом железа:

Оксид железа является амфотерным оксидом. В результате реакции образуются феррит натрия и вода. Реакция происходит при сплавлении исходных веществ.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными оксидами.

19. реакция гидроксида натрия с оксидом углерода ( углекислым газом ):

В результате реакции образуется гидрокарбонат натрия.

20. реакция гидроксида натрия с оксидом серы:

В результате реакции образуется гидросульфит натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

21. реакция гидроксида натрия с оксидом кремния:

В результате реакции образуется в первом случае – силикат натрия и вода, во втором случае – ортосиликат натрия и вода. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.

22. реакция гидроксида натрия с гидроксидом алюминия:

Гидроксид алюминия является амфотерным основанием. В результате реакции образуются в первом случае – алюминат натрия и вода, во втором случае – тетрагидроксоалюминат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется во втором случае в виде концентрированного раствора.

23. реакция гидроксида натрия с гидроксидом цинка:

Гидроксид цинка является амфотерным основанием. В результате реакции образуется тетрагидроксоцинкат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде концентрированного раствора.

24. реакция гидроксида натрия с гидроксидом железа:

Гидроксид железа является амфотерным основанием. В результате реакции образуется гексагидроксоферрат натрия.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими амфотерными гидроксидами.

25. реакция гидроксида натрия с сульфатом железа:

В результате реакции образуются гидроксид железа и сульфат натрия.

26. реакция гидроксида натрия с хлоридом меди:

В результате реакции образуются гидроксид меди и хлорид натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

27. реакция гидроксида натрия с нитратом свинца:

В результате реакции образуются гидроксид свинца и нитрат натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

28. реакция гидроксида натрия с хлоридом алюминия:

В результате реакции образуются гидроксид алюминия и хлорид натрия. При этом гидроксид натрия в качестве исходного вещества используется в виде разбавленного раствора.

Аналогично проходят реакции гидроксида натрия и с другими солями.

Применение и использование гидроксида натрия:

Гидроксид натрия используется во множестве отраслей промышленности и для бытовых нужд:

– в целлюлозно-бумажной промышленности для делигнификации(сульфатный процесс) целлюлозы, в производстве бумаги , картона, искусственных волокон , древесно-волоконных плит;

– для омыления жиров при производстве мыла, шампуня и других моющих средств;

– в химических отраслях промышленности – для нейтрализации кислот и кислотных оксидов, как реагент или катализатор в химических реакциях, в химическом анализе для титрования, для травления алюминия и в производстве чистых металлов, в нефтепереработке – для производства масел;

– для изготовления биодизельного топлива – получаемого из растительных масел и используемого для замены обычного дизельного топлива .

Для получения биодизеля к девяти массовым единицам растительного масла добавляется одна массовая единица спирта (то есть соблюдается соотношение 9:1), а также щелочной катализатор (NaOH). Полученный эфир (главным образом линолевой кислоты) отличается хорошей воспламеняемостью, обеспечиваемой высоким цетановым числом. Цетановое число – условная количественная характеристика самовоспламеняемости дизельныхтоплив в цилиндре двигателя (аналог октанового числа для бензинов). Если для минерального дизтоплива характерен показатель в 50-52 %, то метиловый эфир уже изначально соответствует 56-58 % цетана. Сырьём для производства биодизеля могут быть различные растительные масла: рапсовое, соевое и другие, кроме тех, в составе которых высокое содержание пальмитиновой кислоты (пальмовое масло). При его производстве в процессе этерификации также образуется глицерин который используется в пищевой, косметической и бумажной промышленности;

– в качестве агента для растворения засоров канализационных труб, в виде сухих гранул или в составе гелей. Гидроксид натрия дезагрегирует засор и способствует лёгкому продвижению его далее по трубе;

– в текстильной промышленности – для мерсеризации хлопка и шерсти. При кратковременной обработке едким натром с последующей промывкой волокно приобретает прочность и шелковистый блеск;

– в приготовлении пищи: для мытья и очистки фруктов и овощей от кожицы, в производстве шоколада и какао, напитков, мороженого, окрашивания карамели, для размягчения маслин и придания им чёрной окраски, при производстве хлебобулочных изделий. Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E-524;

– в фотографии – как ускоряющее вещество в проявителях для высокоскоростной обработки фотографических материалов .

Источник