Trong công nghiệp, sodium hydrogencarbonate (baking soda) và sodium carbonate (soda) được sản xuất bằng phương pháp Solvay từ nguyên liệu chính là đá vôi, muối ăn, ammonia và nước. Quá trình
20/28
Trong công nghiệp, sodium hydrogencarbonate (baking soda) và sodium carbonate (soda) được sản xuất bằng phương pháp Solvay từ nguyên liệu chính là đá vôi, muối ăn, ammonia và nước. Quá trình sản xuất theo phương pháp Solvay bao gồm các công đoạn như trong sơ đồ sau :
Giai đoạn tạo ra NaHCO3 :
NaCl + NH3 + CO2 + H2O ⇋ NaHCO3 + NH4Cl (1)
Giai đoạn tạo ra Na2CO3 :
2NaHCO3 (t°) → Na2CO3 + CO2 + H2O (2)
Trong quá trình phản ứng liên tục được bổ sung NaCl, CO2 và lọc lấy NaHCO3 làm cho cân bằng (1) chuyển dịch theo chiều thuận.
Khi làm lạnh, NaHCO3 kết tinh và được lọc, tách khỏi hệ phản ứng.
Phương pháp Solvay đã tái sử dụng các sản phẩm trung gian như NH3, CO2 qua đó giảm thiểu được giá thành sản xuất.
Trong phản ứng (2) khối lượng chất rắn giảm tối đa 39,6% sau khi nung.
a) Đúng, theo nguyên lý chuyển dịch cân bằng Le Chatelier, việc tăng nồng độ tác chất (NaCl, CO2) và liên tục lấy bớt sản phẩm (NaHCO3 kết tủa) ra khỏi hệ sẽ làm cân bằng dịch chuyển mạnh sang chiều thuận, giúp tăng hiệu suất tạo thành NaHCO3.
b) Đúng, trong các chất có mặt ở phản ứng (1), NaHCO3 có độ tan thấp nhất, đặc biệt là ở nhiệt độ thấp. Vì vậy, người ta làm lạnh dung dịch để NaHCO3 kết tinh dạng rắn, giúp việc lọc tách trở nên dễ dàng.
c) Đúng, đây là ưu điểm lớn nhất của quy trình này. CO2 sinh ra từ phản ứng nung (2) và từ lò vôi được đưa ngược lại phản ứng (1). Quan trọng hơn, NH3 được tái chế từ NH4Cl bằng cách cho phản ứng với CaO. Nhờ vậy, nguyên liệu tiêu tốn thực tế chủ yếu chỉ là nước muối (NaCl) và đá vôi (CaCO3).
d) Sai, từ 2 mol NaHCO3 tạo 1 mol Na2CO3
→ m rắn giảm = (84.2 – 106)/(84.2) = 36,9%