碳酸钠与乙酸反应的化学方程式
第一种情况,碳酸钠少量:2碳酸钠+2乙酸=2醋酸钠+2碳酸氢钠
第二种情况,碳酸钠过量:2碳酸钠+4乙酸=4醋酸钠+1水+1二氧化碳(气体符号)
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如果是碳酸钠溶液和过氧化氢,那么在混合液中加入醇(或盐),或将混合溶液喷雾,可得到过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2 )。如果以双氧水和无水碳酸钠反应,也可得到过碳酸钠,但一般情况下得到的是碳酸钠和过碳酸钠的混合物,而且过碳酸钠含量往往较低。
过碳酸钠为白色粉末状物质,溶于水得到碳酸钠和过氧化氢,目前广泛用于洗涤助剂,也是氧立得制氧机的制氧剂。
注意,过碳酸钠是碳酸钠和过氧化氢通过氢键形成的加合物,二者并未发生化学反应。
过氧乙酸呈无色透明液体,有刺激性酸味。易挥发,可溶于水和有机溶剂。熔点为0.1℃,沸点为110℃,比重为1.226。腐蚀性强,有漂白作用。性质不稳定,遇热或有机物、重金属离子、强碱等易分解。含量大于45%(g/mL)的高浓度溶液,经剧烈碰撞或加热可爆炸(闪点40.5℃)。不过市售消毒用过氧乙酸浓度多在20%左右,一般无此危险。
过氧乙酸是一个强氧化剂,其杀菌机理主要是靠氧化作用。但也有人推测过氧乙酸有如此强大而广泛的杀菌作用,除依靠其本身强大的氧化作用外,过氧化氢和醋酸的协同有一定作用。
1 合成工艺
传统的过氧乙酸生产工艺,是用醋酸和浓度为50%或70%的双氧水按摩尔比1:0.44混合,加重量5%的硫酸作为催化剂,在常温下反应20 h,所得产品含过氧乙酸21%左右、硫酸5%、醋酸47%、双氧水6%、水21%。产品含量低、醋酸利用率低,且50%、70%的高浓度双氧水易爆炸,生产安全隐患大。因此,人们纷纷对过氧乙酸的生产工艺进行开发,以提高产品质量、降低安全隐患。
目前,正在开发或已开发的过氧乙酸合成方法有很多种,主要包括醋酸(或醋酸酐)法、乙醛氧化法和乙酰基活化剂法等。
1.1醋酸域醋酸酐)法
醋酸(或醋酸酐)法采用醋酸与过氧化氢反应,在酸的催化作用下,制得过氧乙酸。化学反应方程式如下:
CH3COOH+H2O2=CH3COOOH+H2O
若采用醋酸酐代替醋酸作乙酰化剂时,它与过氧化氢的化学反应式:
(CH3CO)2O+2 H2O2=2 CH3COOOH+H2O
但此反应过程中有大量热量产生,另外还可能生成二酰基过氧化物,有导致爆炸的危险,因此,从安全角度考虑,过氧化氢法合成过氧乙酸,仍以采用醋酸为好。
Seppo Pohjanvesi等对醋酸和双氧水连续化生产工艺进行了研究。研究发现,最佳的反应溶媒配比:双氧水质量含量为10%~20%、醋酸质量含量为15%~30%、过氧乙酸质量含量为5%~20%、硫酸质量含量为10%~20%和水质量含量为30%~50%,并加入质量含量0.1%~0.4%的稳定剂,温度一般为40~60℃。
林惠琼等考察过氧乙酸生产工艺中过氧化氢浓度、冰醋酸用量与不同稳定剂含量对产品稳定性的影响。结果发现,当原料过氧化氢含量为280、350、500 g/L时与双倍用量的冰醋酸反应,可分别生成最高浓度为157.5、192.0、292.0 g/L的过氧乙酸,过氧乙酸浓度越高,贮存稳定性越差,产品中加入1g/L8-羟基喹啉或0.1%磷酸,可明显提高过氧乙酸的稳定性。
王传虎等为研究过氧乙酸产品最佳配比和使用配制及储存条件,采用不同配比筛选和影响因素观察的方法,在实验室进行了实验观察。结果,乙酸与过氧化氢质量比为2:1时,催化剂硫酸用量在30~50g/L范围内,反应温度为25℃和反应时间为24 h综合条件下,产出过氧乙酸含量最高。影响因素观察发现,温度升高可促使过氧乙酸分解速度加快,配制使用浓度的过氧乙酸稀释用水以双蒸水最好,过氧乙酸产品中加入2 000 mg/L 8-羟基喹啉可明显提高过氧乙酸的稳定性。
郑晓兵等公开了一种过氧乙酸的生产方法专利。先将醋酸与27%浓度的双氧水按摩尔比1:1混合,并添加相当于反应物重量2%~5%的催化剂进行反应,催化剂采用3%浓度的苯磺酸或98%浓度的硫酸,反应温度为25~35℃,时间为1~3 h。然后采出水相,并收集过氧乙酸组分。本方法生产产品中过氧乙酸含量高,一般在50%以上,可通过加水配制成不同浓度,在各行业使用,原料醋酸利用率高,生产安全性好,且生产得到的产品中不含硫酸,过氧乙酸的含量可通过提高或降低塔效进行调节。
Takeo Ohsakadeng等新开发了一种电解法生产过氧乙酸的的工艺。该工艺以醋酸(或醋酸盐)和含氧气体为原料,用固体酸作催化剂,在电解池内合成过氧乙酸。这种工艺具有成本低廉的优点,应用前景广阔。
1.2乙醛氧化法
乙醛氧化可以得到醋酸。改变乙醛氧化的条件,降低反应温度,就可以得到过氧乙酸。化学反应方程式如下:
CH3CHO---CH3COOOH
这个反应比较复杂。要想得到较高的转化率和过氧乙酸的收率,须加入适当的催化剂。乙醛氧化制过氧乙酸有气相法、乙醛单过氧乙酸醋法和液相法3种生产工艺。
1.2.1 气相法和乙醛单过氧乙酸醋法
气相法是将乙醛与氧气混合,在150~160℃条件下反应。该法是用氧作催化剂,提高过氧乙酸的收率。尾气可以循环使用,阵低了生产成本。但是气相法爆炸危险性大,而且因大量乙醛循环而使设备利用率低。
乙醛单过氧乙酸醋法因能量利用不合理而使设备投资和操作费用很大,一般很少采用。
1.2.2 液相法
汪青海等对此工艺进行了详细研究,以乙酸乙酯为溶剂、醋酸钻为催化剂,考察了乙醛液相氧化合成过氧乙酸的过程。研究了搅拌转速、催化剂浓度、乙醛初始浓度、氧气压力和温度的影响,得到了合成过氧乙酸的最佳工艺条件:钻离子浓度为2×10-5,乙醛的初始浓度为1.75~2.20 mol/L,温度为20-25℃,氧气压力为为0.75MPa。在此条件下反应60min,乙醛转化率大于85%,过氧乙酸选择性大于85%。
1.3 乙酰基活化剂法
一般利用四乙酰乙二胺和过碳酸钠在水溶液中反应,可以生成过氧乙酸。且四乙酰乙二胺和过碳酸钠是固体,储存和运输也较方便,化学反应方程式如下:
3(CH3CO)2NCH2CH2N(COCH3)2+2Na2CO3.3H2O2=2Na2CO3+3 CH3CONHCH2CH2NHCOCH3+6 CH3COOOH
此外,还可以利用乙酰水杨酸和过碳酸钠反应,也可以生成过氧乙酸。化学反应方程式如下:
3 COOHC6H4COOCH3+2 Na2CO.·3 H2O=3 HOC6H4COOH+2 Na2CO3+3 CH3COOOH
段庆楠申请了一种制取过氧乙酸的固体药剂及其制造方法专利。它是由己包衣的四乙酰乙二胺或四乙酰甘脲和已包衣的过硼酸钠或已包衣的过碳酸钠组成;其将制取过氧乙酸的液态剂型药剂,改为固体药剂经薄膜包衣后混配成的粉状固态剂型,具有产品稳定,室温下不分解,运输方便,制取使用全过程无嗅、无腐蚀性,并能商品化的特点。但也存在溶解性差、过氧乙酸制取反应慢和溶液中有效成分因挥发而降低的缺点。
张英娜等对此工艺进行了改进,加入表面活性剂,使乙酰基活化剂在水中的表面张力降低,加快了过氧乙酸制取速度,有利于配制溶液中过氧乙酸有效成分的保持。
2 应 用
2.1 在消毒方面的应用
过氧乙酸在20世纪70年代中期至80年代应用很广,进入20世纪90年代,由于戊二醛、碘伏、二氧化氯和各种含氯消毒剂应用的增多,过氧乙酸的应用有所减少。过氧乙酸主要适用于耐腐蚀物品、环境及皮肤等的消毒与灭菌。若复配以抗腐蚀的缓蚀剂,也可以用于医疗器械的灭菌。过氧乙酸同大多数化学消毒剂一样,消毒作用受浓度、作用时间、温度、有机物、相对湿度、化学物质等因素的影响。过氧乙酸常用的消毒方法主要有浸泡、擦拭、喷洒、熏蒸等。
2.2 在医疗方面的应用
主要用于有真菌或病毒感染的皮肤病的治疗。低浓度过氧乙酸既是角质松解剂又是广谱消毒防腐药,不但能使角化过度的角层细胞松软解离,促进其脱落,而且还对各种皮肤癣菌具有强大的杀灭作用。可促进创面愈合,治疗足部跖疣、寻常疣。此外,过氧乙酸还可以用来治疗口腔溃疡、软组织感染等。
2.3其他方面的应用
过氧乙酸还用来预防肉仔鸡氨中毒、作为预防鸡病的药物、纸浆的漂白、无土栽培中提高萌芽率、药物合成中的化学氧化剂、化工合成中的中间体以及消除氧气湿化瓶内水垢等。
董五辈等将过氧乙酸应用于无土栽培中。在植物生长过程中用0.01%一0.4%(重量比)的过氧乙酸水溶液进行处理,可大大降低无土栽培污染报废率,从而生产成本大幅度降低。
过氧乙酸可用于合成环氧丙烷,该工艺首先由日本Daicel公司于1969年实现工业化。
Na2CO3+BaCl2=2NaCl+BaCO3(沉淀)
2HAc+Na2CO3=CO2+H2O+2NaAc
过氧化氢与不与上述四种物质反应
二氧化锰是催化计,不与过氧化氢反应
反应类型:复分解反应
反应原理:强酸制弱酸
反应方程式: Na2CO3 + 2CH3COOH = 2CH3COONa + 2H2O+ 2CO2(^)
2CH3COOH
+
Na2CO3
=2CH3COONa
+
CO2
↑+
H2O
2CH3COOH
+
Cu(OH)2=Cu(CH3COO)2
+
2H2O
CH3COOH
+
C6H5ONa
=C6H5OH
(苯酚)+
CH3COONa
2)自己:乙酸的晶体结构显示,分子间通过氢键结合为二聚体
3)对于许多金属,乙酸是有腐蚀性的,例如铁、镁和锌,反应生成氢气和金属乙酸盐。因为铝在空气中表面会形成氧化铝保护层,所以铝制容器能用来运输乙酸。金属的乙酸盐也可以用乙酸和相应的碱性物质反应,比如最著名的例子:小苏打与醋的反应。除了醋酸铬(II),几乎所有的醋酸盐能溶于水。
Mg(s)+
2
CH3COOH(aq)→
(CH3COO)2Mg(aq)
+
H2(g)NaHCO3(s)+
CH3COOH(aq)
→CH3COONa(aq)
+
CO2(g)
+
H2O(l)
4)乙酸能发生普通羧酸的典型化学反应,特别注意的是,可以还原生成乙醇,通过亲核取代机理生成乙酰氯,也可以双分子脱水生成酸酐。
乙酸可以与乙醇在浓硫酸存在并加热的条件下生成乙酸乙酯(本反应为可逆反应,反应类型属于取代反应中的酯化反应)。
5)其他普通化学反应:
乙酸与碳酸钠:2CH3COOH+Na2CO3==2CH3COONa+CO2↑+H2O
乙酸与碳酸钙:2CH3COOH+CaCO3→(CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O
乙酸与碳酸氢钠:NaHCO3+CH3COOH→CH3COONa+H2O+CO2↑
乙酸与碱反应:CH3COOH+-OH-=CH3COO-
+H2O
乙酸与弱酸盐反应:2CH3COOH+CO32-=2CH3COO-
+H2O+CO2↑
乙酸与活泼金属单质反应:Fe+2CH3COOH→(CH3COO)2Fe+H2↑
乙酸与氧化锌反应:2CH3COOH+ZnO→(CH3COO)2Zn+H2O
乙酸与醇反应(酯化反应):CH3COOH+C2H5OH→CH3COOC2H5+H2O(条件是加热,浓硫酸催化,可逆反应)
乙酸与锌反应:2CH3COOH
+Zn
→(CH3COO)2Zn
+H2↑
乙酸与钠反应:2CH3COOH+2Na→2CH3COONa+H2↑
求采纳。