硫酸钠 编辑

硫酸钠硫酸钠

硫酸钠是硫酸根与钠离子化合生成的盐,化学式为Na2SO4,硫酸钠溶于水,其溶液大多为中性,溶于甘油而不溶于乙醇。无机化合物,高纯度、颗粒细的无水物称为元明粉。元明粉,白色、无臭、有苦味的结晶或粉末,有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。硫酸钠暴露于空气中易吸水,生成十水合硫酸钠,又名芒硝,偏碱性。主要用于制造水玻璃、玻璃、瓷釉、纸浆、致冷混合剂、洗涤剂、干燥剂、染料稀释剂、分析化学试剂、医药品、饲料等。 在241℃时硫酸钠会转变成六方形结晶。在有机合成实验室硫酸钠是一种最为常用的后处理干燥剂。上游原料包括硫酸,烧碱等。

理化性质

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物理性质

外观与性状:单斜晶系,晶体短柱状,集合体呈致密块状或皮壳状等,无色透明,有时带浅黄或绿色,易溶于水。白色、无臭、味咸而苦的结晶或粉末, 有吸湿性。外形为无色、透明、大的结晶或颗粒性小结晶。硫酸钠是含氧酸的强酸强碱盐。

结构:单斜、斜方或六方晶系。

溶液:硫酸钠溶液为无色溶液

熔点: 884℃ (七水合物于24.4℃转无水,十水合物为32.38℃,于100℃失10H2O)

沸点: 1404℃

密度: 2.68g/cm3

热力学函数(298.15K,100kPa):

标准摩尔生成焓

:-1387.1

标准摩尔生成吉布斯自由能

:-1270.2

标准熵

:%20149.6

溶解性:%20不溶于乙醇,溶于水,溶于甘油。

溶解度:

溶解度变化图

温度

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

60℃

70℃

80℃

90℃

100℃

溶解度

4.9

9.1

19.5

40.8

48.8

46.2

45.3

44.3

43.7

42.7

42.5

结晶水:24℃以下:7H2O

32.4℃以下:10H2O 无水硫酸钠或1H2O

化学性质

复分解反应:BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl

稳定性:稳定,不溶于强酸、铝、镁,吸湿。暴露于空气中易吸湿成为含水硫酸钠。241℃时转变成六方型结晶。高纯度、颗粒细的无水物称为元明粉。极易溶于水。有感。味清凉而带咸。在潮湿空气中易水化,转变成粉末状含水硫酸钠覆盖于表面。无水芒硝产于含硫酸钠卤水的盐湖中,与芒硝、钙芒硝、泻利盐、白钠镁矾、石膏、盐镁芒硝、石盐、泡碱等共生;也可由芒硝脱水而成;火山喷气孔周围有少量产出。

毒性:无毒

毒理学数据:小鼠经口:LD50 5989mg/kg

生态学数据:对水是稍微危害的,若无政府许可,勿将材料排入周围环境。

此外,Na2SO4还可以溶入水中做电解质。

制备方法

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1.真空蒸发法将天然芒硝溶解后澄清,把澄清液进行真空蒸发脱水、增稠、离心分离、干燥,制得无水硫酸钠。其反应方程式如下:

Na2SO4·10H2O → Na2SO4 + 10H2O

2.钙芒硝法将钙芒硝矿石粉碎,加水球磨、浸取,浸取芒硝液经过滤除去杂质、滤液澄清后,再经蒸发脱水、离心分离、干燥制得无水硫酸钠。其反应方程式如下:

Na2SO4·CaSO4 + 2H2O → Na2SO4 + CaSO4 + 2H2O

3.转化法系以氯化钾生产的副产品高低温盐做原料制取无水硫酸钠。在一定温度和配料条件下,经过三段转化,硫酸镁和氯化钠先转化成白钠镁矾,再转化为无水钠镁矾,最后转化成无水硫酸钠。整个转化过程为连续逆流操作。浆料靠机械推动和提升,液体依位差而逆向溢流,各段之间互相联系和影响,第一段转化控制在Ph值3—4,温度55—70℃下发生反应,生成白钠镁矾浆料进人一段沉降器增稠后,再送到二段转化槽;二段转化Ph4—5,温度在100℃左右;第三段转化条件控制Ph5—6,温度55℃左右在搅拌下,无水钠镁矾与氯化钠水溶液反应生成无水硫酸钠,经离心分离、干燥,制得无水硫酸钠。其反应方程式如下:

2NaCI + 2MgSO4 + 4H2O → Na2SO4·MgSO4·4H2O + MgCI2

Na2SO4·MgSO4·4H2O → Na2SO4·MgSO4 + 4H2O

Na2SO4·MgSO4 + 2NaCl → Na2SO4 + MgCl2

此法成本高,回收率低,消耗硫酸,杂质不易除去,所得产品色泽较差,但设备简单。

4.人造丝副产法人造丝凝固废液经结晶、溶解、中和、过滤、浓缩、冷却、分离、干燥加工后,制得无水硫酸钠。其反应方程式如下:

H2SO4 + 2NaOH → Na2SO4 + 2H2O

将水合硫酸钠Na2SO4·10H2O放入瓷皿中,在100℃左右加热,直至形成白色疏松的粉末为止。

5.用热蒸馏水溶解工业品硫酸钠,控制溶液密度在1.1—1.2,数小时后滤去沉淀物。在滤液中加入密度为1.26的碳酸钠溶液 ( 用纯水溶解工业碳酸钠)至ph=8—9,边搅拌边加入适量硫化铵。静置数小时,使硫化铁,硫化铅沉淀完全。将上层清液吸出过滤至清亮,检验铁和重金属合格后,加热浓缩至干,离心甩干,然后用少量蒸馏水洗涤1—2次,甩干。在甩干的半成品中加入蒸馏水至相对密度为1.10—1.15,边搅拌边加入适量的0.5%硫酸银溶液,静4h以上,使氯化银沉淀完全。过滤,蒸发浓缩至结晶薄膜出现,冷却结晶,离心甩干,用少量蒸馏水冲洗,甩干,即为化学纯Na2SO4·10H2O成品。制取化学纯无水硫酸钠,则在重结晶过程中蒸发浓缩至无母液水为止,离心甩干,用少量蒸馏水冲洗后,在100℃下烘干。

6.将干燥的碳酸钠(化学纯)分次少量地加到20%的分析纯硫酸溶液中,进行反应:

H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + CO2↑ + H2O

直到二氧化碳不再溢出为止,此时溶液呈弱碱性。将溶液加热至沸,过滤,蒸发浓缩,至结晶出现,冷却结晶,离心甩干,即得Na2SO4·10H2O结晶。将上述结晶在100℃左右加热,蒸发去水分,即可制得无水硫酸钠。

7.全溶蒸发脱水法

原料为盐田自然冷冻的土硝。在溶硝槽内加入已粉碎的土硝,用蒸汽溶解,当波美度达到30—32°Bé时,温度为70℃时,用泵打入沉降槽中保温澄清,清液经双效真空蒸发器浓缩。带晶体的浓缩液经离心分离,气流干燥即得成品。成品含水控制小于0.2%。母液返回蒸发器中循环蒸发。

8.热熔蒸发脱水法

将冷冻法制得的芒硝在热熔槽中加热至70℃左右。其中部分硫酸钠溶解于自身的结晶水中,形成饱和溶液。部分硫酸钠成无水盐析出。经离心干燥分离,则得无水硫酸钠晶体和饱和溶液。晶体经干燥后即为成品。饱和溶液再经蒸发又得无水芒硝,经离心脱水,干燥得成品。如此反复进行。

9.热熔盐析脱水法

盐析法的原理是同离子效应,使硫酸钠的溶解度降低,超过这个溶解度的部分硫酸钠呈固体析出。向熔融的饱和硫酸钠中加入一定量的固体氯化钠后,溶液中即有硫酸钠析出,进行固液分离可得固体无水硝。用饱和硫酸钠冲洗,再经干燥即得成品。母液可蒸发结晶,回收NaCl,循环利用。

应用领域

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1.硫酸钠主要用作合成洗涤剂的填充料。造纸工业用于制造硫酸盐纸浆时的蒸煮剂。玻璃工业用以代替纯碱。化学工业用作制造硫化钠、硅酸钠和其他化工产品的原料。纺织工业用于调配维尼纶纺丝凝固浴。医药工业用作缓泻剂。还用于有色冶金、皮革等方面。

2.使水化产物硫铝酸钙更快地生成,从而加快了水泥的水化硬化速度。硫酸钠的掺量一般为水泥质量的0.5%~2%,能提高混凝土早期强度50%—100%,28天强度有时提高,有时降低,提高幅度约在10%左右,随水泥品种、养护条件及其掺量而异。还用作合成洗涤剂的填充料,也用于造纸工业、玻璃工业、化学工业、纺织工业及医药工业等。

3.用作分析试剂,如脱水剂、定氮时消化催化剂,原子吸收光谱分析中干扰抑制剂。还用于医药工业。

4.用于化工、造纸和玻璃、染料、印染和医药工业,在合成纤维、制革、有色冶金、瓷釉等的制造中也有应用,还用于洗涤剂和肥皂中作添加剂。

5.在硫酸盐镀锌中可用作缓冲剂以稳定镀液的ph值。

安全风险

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危险性概述

健康危害: 对眼睛和皮肤有刺激作用。低毒。

环境危害: 对环境有危害,对大气可造成污染。

燃爆危险: 本品不燃,具刺激性。

其它: 该物质对环境有危害,应特别注意对大气的污染。

风险术语

安全标识:S24/25

危险标识:R36/R37/38

储运特性

运输注意事项: 起运时包装要完整,装载应稳妥。运输过程中要确保容器不泄漏、不倒塌、不坠落、不损坏。严禁与酸类、食用化学品等混装混运。运输途中应防曝晒、雨淋,防高温。车辆运输完毕应进行彻底清扫。

操作注意事项

密闭操作,加强通风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴自吸过滤式防尘口罩,戴化学安全防护眼镜,穿防毒物渗透工作服,戴橡胶手套。避免产生粉尘。避免与酸类接触。搬运时轻装轻卸,防止包装破损。配备泄漏应急处理设备。倒空的容器可能残留有害物。空气中粉尘浓度超标时,必须佩戴自吸过滤式防尘口罩。紧急事态抢救或撤离时,应该佩戴防毒面罩。

储存运输

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储存方法

1.应贮存于通风、干燥的库房内。

2.在夏天或温度较高地区易溶化而结成大块,贮运时应防潮、防雨。

3.注意不要被铁钉或有锋利尖端、棱角的硬物刺破包装袋而造成产品泄漏。

储存注意事项

储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热。应与酸类等分开存放,切忌混储。储区应备有合适的材料收容泄漏物。

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