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氢氧化钠

2021-07-16 12:27:56

资料专题:氢氧化钠基本信息汇总表

氢氧化钠,又称火碱烧碱苛性钠(sodium hydroxide;lye and caustic soda)等,化学式为NaOH,是一种具有高腐蚀性的强碱,一般为白色片状或颗粒,能于水生成碱性溶液,另也能溶解于甲醇及乙醇。此碱性物具有潮解性,会吸收空气里的水蒸气,亦会吸取二氧化碳、二氧化硫等酸性气体

氢氧化钠为常用的化学品之一。其应用广泛,为很多工业过程的必需品:常用于制造木浆纸张、纺织品、肥皂及其他清洁剂等,另也用于家用的水管疏通剂。2004年全球总共制造了六千万吨的氢氧化钠,而总消耗量为五千一百万吨。

化学性质

和酸反应

氢氧化钠于水中会完全解离成钠离子与氢氧根离子,可以和进行酸碱中和反应:

NaOH+HCl→NaCl+H2O{\displaystyle{\rm{NaOH+HCl\rightarrow NaCl+H_{2}O}}}2NaOH+H2SO4→Na2SO4+2H2O{\displaystyle{\rm{2NaOH+H_{2}SO_{4}\rightarrow Na_{2}SO_{4}+2H_{2}O}}}

利用这一性质,可以制备一些碱的钠盐,如:

NaOH+C6H5COOH→C6H5COONa+H2O{\displaystyle{\rm{NaOH+C_{6}H_{5}COOH\rightarrow C_{6}H_{5}COONa+H_{2}O}}}NaOH+CH3COOH→CH3COONa+H2O{\displaystyle{\rm{NaOH+CH_{3}COOH\rightarrow CH_{3}COONa+H_{2}O}}}

酸性很弱的苯酚也能与之反应:

NaOH+C6H5OH→C6H5ONa+H2O{\displaystyle{\rm{NaOH+C_{6}H_{5}OH\rightarrow C_{6}H_{5}ONa+H_{2}O}}}

和酸性氧化物反应

氢氧化钠在空气中容易变质,就是因为和空气中的二氧化碳发生了反应:

2NaOH+CO2→Na2CO3+H2O{\displaystyle{\rm{2NaOH+CO_{2}\rightarrow Na_{2}CO_{3}+H_{2}O}}}

在溶液中发生,过量的二氧化碳会将碳酸钠转化为碳酸氢钠(俗称小苏打):

Na2CO3+CO2+H2O→2NaHCO3{\displaystyle{\rm{Na_{2}CO_{3}+CO_{2}+H_{2}O\rightarrow 2NaHCO_{3}}}}

由于玻璃制品中含有二氧化硅,氢氧化钠会与之反应生成硅酸钠,使得玻璃仪器中的活塞黏着于仪器上,无法再次使用。因此,存放氢氧化钠的细口瓶一般用橡胶塞封口。如果以玻璃容器长时间盛装热的氢氧化钠溶液,会造成玻璃容器损坏,甚至破裂的情况。

2NaOH+SiO2→Na2SiO3+H2O{\displaystyle{\rm{2NaOH+SiO_{2}\rightarrow Na_{2}SiO_{3}+H_{2}O}}}

同样地,氢氧化钠也能和三氧化铬五氧化二磷、三氧化二砷、二氧化硫、二氧化硒等其它酸性氧化物反应,生成它们的盐:

2NaOH+CrO3→Na2CrO4+H2O{\displaystyle{\rm{2NaOH+CrO_{3}\rightarrow Na_{2}CrO_{4}+H_{2}O}}}2NaOH+2CrO3→Na2Cr2O7+H2O{\displaystyle{\rm{2NaOH+2CrO_{3}\rightarrow Na_{2}Cr_{2}O_{7}+H_{2}O}}}

和两性氧化物及氢氧化物的反应

氢氧化钠可以和两性氧化物或氢氧化物反应,生成盐和水,如:

2NaOH+Al2O3+3H2O→2Na[Al(OH)4]{\displaystyle{\rm{2NaOH+Al_{2}O_{3}+3H_{2}O\rightarrow 2Na[Al(OH)_{4}]}}}

和单质的反应

、硅和两性金属(如铍、铝、锌等)和氢氧化钠反应,放出氢气:

Si+2NaOH+H2O→Na2SiO3+2H2↑{\displaystyle{\rm{Si+2NaOH+H_{2}O\rightarrow Na_{2}SiO_{3}+2H_{2}\uparrow}}}

英国在1986年有一油罐车误装载重量百分率浓度为25%的氢氧化钠水溶液,氢氧化钠便与油罐壁上的铝产生化学变化,导致油罐因内部压力过载而受损,反应方程式如下所示:

2Al+2NaOH+2H2O→2NaAlO2+3H2↑{\displaystyle{\rm{2Al+2NaOH+2H_{2}O\rightarrow 2NaAlO_{2}+3H_{2}\uparrow}}}

氯、溴、碘、、白磷等单质和氢氧化钠发生歧化反应

Cl2+2NaOH→NaCl+NaOCl+H2O{\displaystyle{\rm{Cl_{2}+2NaOH\rightarrow NaCl+NaOCl+H_{2}O}}}

和盐的反应

过渡金属的盐类和一些主族金属的盐可以和氢氧化钠反应,生成更难溶的氢氧化物,或转化为可溶性的羟基配合物再次溶解。

2NaOH+CoSO4→Na2SO4+Co(OH)2{\displaystyle{\rm{2NaOH+CoSO_{4}\rightarrow Na_{2}SO_{4}+Co(OH)_{2}}}}2NaOH+CuCl2→2NaCl+Cu(OH)2{\displaystyle{\rm{2NaOH+CuCl_{2}\rightarrow 2NaCl+Cu(OH)_{2}}}}3NaOH+Cr(NO3)3→3NaNO3+Cr(OH)3{\displaystyle{\rm{3NaOH+Cr(NO_{3})_{3}\rightarrow 3NaNO_{3}+Cr(OH)_{3}}}}NaOH+Cr(OH)3→Na[Cr(OH)4]{\displaystyle{\rm{NaOH+Cr(OH)_{3}\rightarrow Na[Cr(OH)_{4}]}}}

以上反应的产物的颜色、溶解度等可被用来测试某种阳离子

对于汞等氢氧化物不能稳定存在的物质来说,会生产氧化物或氧化物的水合物沉淀:

2NaOH+HgCl2→2NaCl+HgO+H2O{\displaystyle{\rm{2NaOH+HgCl_{2}\rightarrow 2NaCl+HgO+H_{2}O}}}

氢氧化钠可以将过渡金属的酰基离子转化为阴离子酸根(简单离子或多聚离子),如VO2、UO2等:

6NaOH+2UO2(NO3)2→4NaNO3+Na2U2O7+3H2O{\displaystyle{\rm{6NaOH+2UO_{2}(NO_{3})_{2}\rightarrow 4NaNO_{3}+Na_{2}U_{2}O_{7}+3H_{2}O}}}

氢氧化钠跟铵盐产生反应,生成气、水和相应的钠盐。此为铵离子的检验方法。

和其它无机物的反应

二氧化氯、二氧化氮等可以和氢氧化钠发生反应。

高锰酸钠在氢氧化钠溶液中煮沸,可以还原为锰酸钠。

和有机物的反应

氢氧化钠可以将卤代烃、和酰卤水解。其醇溶液可以用于卤代烃的消去。例如:

  • 氯乙烷的水解, 生成氯化钠和乙醇:EtCl+NaOH⟶EtOH+NaCl{\displaystyle{\ce{EtCl + NaOH -> EtOH + NaCl}}}
  • 乙酸乙酯的加碱水解:CH3COOC2H5+OH−→H2OCH3COO−+C2H5OH{\displaystyle{\ce{CH3COOC2H5 + OH- ->[H2O] CH3COO- + C2H5OH}}}
  • 如果是高级脂肪酸酯,水解成皂的反应,统一命名为皂化反应

另外,氢氧化钠是一种碱,可提供氢氧根离子,可催化羟醛缩合反应。首先,氢氧根离子会去质子化,生成烯醇负离子和水,该烯醇负离子会进攻令一电中性的醛或酮,生成羟醛加成物负离子。然后,那加成物会质子化,在第一步所生成的水上拿掉质子,在生成最终的羟醛产物后,亦同时再生氢氧根离子(催化剂)。

由于氢氧化钠可以提供氢氧根离子,所以亦可催化酮-烯醇互变异构。这叫碱催化酮-烯醇互变异构:

工业制法

氢氧化钠为工业中制氯气过程的副产物,工业上,透过电解大量饱和食盐水以量产氯气,然而,当氯离子氧化成氯气逸出的同时,溶液中也只剩下氢氧化钠一种溶质,反应方程式如下所示:

2NaCl+2H2O⟶2NaOH+Cl2↑+H2↑{\displaystyle{\ce{2NaCl + 2H_2O -> 2NaOH + Cl_2 ^ + H_2 ^}}}

19世纪以前,氢氧化钠的制备通常会先以勒布朗制碱法生成前驱物碳酸钠,再通过高温煅烧,使得碳酸钠分解为氧化钠与二氧化碳,最后,将氧化钠溶于水中,便可制得氢氧化钠:

Na2CO3⟶Na2O+CO2↑{\displaystyle{\ce{Na_2CO_3 -> Na_2O + CO_2 ^}}}Na2O+H2O⟶2NaOH{\displaystyle{\ce{Na_2O + H_2O -> 2NaOH}}}

另外,也可利用复分解制备氢氧化钠,碳酸钠(俗称为苏打)与氢氧化钙(俗称为熟石灰)的反应方程式如下所示:

Na2CO3+Ca(OH)2⟶CaCO3↓+2NaOH{\displaystyle{\ce{Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 -> CaCO_3 v + 2NaOH}}}

安全性

氢氧化钠固体或其溶液皆能灼伤皮肤,对无防护措施者可造成永久性伤害(如疤痕)。倘若让氢氧化钠直接接触眼睛的话,严重者甚至可造成失明。个人防护措施,诸如橡胶手套、防护衣与护目镜等便能大大降低接触氢氧化钠所带来的危险。

氢氧化钠溶于水中(如稀释),抑或是与酸反应,都会放出大量的热量,可能导致灼伤或点燃易燃物(如有机溶剂)。除此之外,氢氧化钠能够腐蚀一些金属(如铝)生成易燃的氢气,还能够轻度腐蚀玻璃制品,应慎选储存氢氧化钠的容器材质。

2Al+2NaOH+2H2O⟶3H2+2NaAlO2{\displaystyle{\ce{2Al + 2NaOH + 2H_2O -> 3H_2 + 2NaAlO_2}}}2Al+6NaOH+xH2O⟶3H2+2Na3AlO3+xH2O{\displaystyle{\ce{2Al + 6NaOH + xH_2O -> 3H_2 + 2 Na_3AlO_3 + x H_2O}}}2Al+2NaOH+6H2O⟶3H2+2NaAl(OH)4{\displaystyle{\ce{2Al + 2NaOH + 6H_2O -> 3H_2 + 2NaAl(OH)_4}}}

参看

参考资料

Sortierte Liste: pKb-Werte, nach Ordnungszahl sortiert. – Das Periodensystem online. [2019-01-15]. (原始内容存档于2018-11-16).

Morfit, Campbell. A treatise on chemistry applied to the manufacture of soap and candles. Parry and McMillan. 1856.

乙酸乙酯 Ethyl acetate. 物竞数据库. [2021-01-19] (中文). 添加微量的酸或碱能促进水解反应。

曾昭琼. 《有机化学》第四版上册 第四版. 北京: 高等教育出版社. 2005. ISBN7-04-013845-X.

氢氧化钠 Sodium hydroxide. 物竞数据库. [2021-01-19] (中文). 将二次精制盐水电解,于阳极室生成氯气,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

aluminium_water_hydrogen.pdf(application/pdf Object)(PDF). www1.eere.energy.gov. 2008 [January 15, 2013]. (原始内容(PDF)存档于2012年9月14日).

注释

外部链接

资料专题:氢氧化钠外部链接