绿色消毒剂过碳酸钠的制备

一、实验目的

1. 利用过氧化氢与碳酸钠为原料，湿法制备过碳酸钠;  

2. 采用盐析法和醇析法提高过碳酸钠的产率;

3. 熟练磁力搅拌器、减压过滤、电子天平和鼓风干燥箱的使用。

二、仪器与药品

30％H₂O₂、无水Na₂CO₃、硫酸镁（MgSO₄·7H₂O）、硅酸钠（Na₂SiO₃·9H₂O）、氯化钠、去离子水、冰块和无水乙醇等。

三、实验原理

过碳酸钠又名氧化碳酸钠（2Na₂CO₃﹒3H₂O₂），是白色松散流动性好的颗粒状固体，无味，无毒易溶于水。过碳酸钠最早是1969年在日本研究成功的，当时在许多国家大量使用磷系洗涤剂造成严重的环境污染，使水中含磷量大增，藻类物质大量生长，严重危害生态平衡，所以过碳酸钠的开发非常重要，它水溶性好，去污性强，对环境的污染小，溶于水会放出活性氧。主要用在以下方面：

（1）合成洗涤剂助剂

（2）纺织工业凛漂剂，染整剂

（3）纸浆等漂白剂

（4）金属表面处理剂

（5）电镀液添加剂

（6）医疗急救时用作氧气源

（7）卫生消毒剂和食品保鲜剂

（8）还原染料的显色剂等

随着经济的发展，过碳酸钠的需求也在不断增长，仅按国内洗衣粉的年产量计算，对过碳酸钠需求量为20~25万吨。加上过碳酸钠在其他方面的应用，对其需求量日益增长。过碳酸钠的制备方法有两种：干法和湿法。干法工艺简单，流程短，但操作不易控制，产品质量不高。湿法工艺包括喷雾法、连续结晶法、低温结晶法和溶剂法。本实验探索溶剂法合成过碳酸钠实验条件，并提高过碳酸钠产率。过碳酸钠是由碳酸钠和双氧水以一定的比例混合，加入稳定剂，在低温下反应制得的。其反应式为：

三、实验步骤

产品 I 的制备 ① 配制反应液 A：称取 0.15g 硫酸镁于烧杯中，加入 25mL 30％H₂O₂ 搅拌至溶解。 ② 配制反应液 B：称取 0.15g 硅酸钠和 15g 无水 Na₂CO₃ 于烧杯中，分批加入适量的去离子水中，搅拌至溶解。③ 将反应液 A 分批加入盛有反应液 B 的烧杯中（如有需要可添加少许去离子水），磁力搅 拌反应，控制反应温度在 30℃以下。加完后继续搅拌 5min。 ④ 在冰水浴中将反应物温度冷却至 0～5℃。 ⑤ 反应物转移至布氏漏斗，抽滤至干，滤液定量转移至量筒，记录体积。 ⑥ 产品用适量无水乙醇洗涤 2～3 次，抽滤至干。 ⑦ 产品转移至表面皿中，放入烘箱，50℃干燥 60min。 ⑧ 冷却至室温，即得产品 I，称量（精确至 0.01g），记录数据，计算产率。

产品 II 的制备 ① 用量筒将滤液平均分成两部分（如有沉淀物需搅拌混合均匀），分别放入两个烧杯。 ② 在一个盛有滤液的烧杯中加入 5.0gNaCl 固体，磁力搅拌 5min（如有需要可添加少许去 离子水）。 ③ 随后操作参照产品 I 的制备（从④操作开始），可得产品 II，称量（精确至 0.01g），记录 数据。 

产品 III 的制备 ① 在另一个盛有滤液的烧杯中，加入 10mL 无水乙醇，磁力搅拌 5min（如有需要可添加少 许去离子水）。 ② 随后操作参照产品 I 的制备（从④操作开始）。可得产品 III，称量（精确至 0.01g），记 录数据。 

计算过碳酸钠（产品 I、II 和 III）的总产率。

实验思考题 

1在制备过碳酸钠产品时，加入硫酸镁和硅酸钠有何作用？ 

2.  您认为要得到高产率和高活性氧的过碳酸钠产品的关键因素有哪些？

1.工业应用价值与爱国情怀

  介绍过碳酸钠的用途，结合我国近年来环保要求，引导学生思考社会责任与可持续发展，鼓励学生投身科技创新。可介绍国内企业通过技术创新将过碳酸钠应用于废水处理，助力环保企业发展。激励学生科技爱国，科技报国。

2. 思政渗透点

通过”绿色化学”反应产物的无害性，强调“绿水青山就是金山银山”理念。培养环保理念和爱国情怀。

3.科技民生

展示过碳酸钠在疫情期间作为安全消毒剂的应用，体现科技服务社会的价值。引导学生投身社会，服务社会，培养学生积极向上的价值观和人生观。

4.强调实验条件的控制（如温度、用量）对产率的影响，传递“精益求精”的工匠精神和严谨求实的科学态度。

5.团队协作与劳动教育

  实验中俩人一组，在实验过程中需要团队配合，才能快速正确的完成实验操作，最终达到实验目的。培养集体主义精神，奉献精神，树立“小我融大我“的价值观。通过协作感悟国家重大工程中的团队力量（如航天工程，抗疫合作），厚植家园情怀。

6. 课后拓展

调研任务：查找中国碳酸钠企业（如江苏天源化工）的科技创新历程，感悟国产技术如何打破国外垄断。结合国家战略“十四五”规划体现科技自立自强，增强报国使命感，理解科技创新对国家安全发展的战略意义。