吕布兰法
吕布兰法制纯碱
参考答案:吕布兰法制取纯碱
纯碱，又名苏打（soda），化学成分是含有一定量结晶水的碳酸钠，在自然界中广泛存在，分布于世界各地。它们大都蕴藏在地表碱湖和露出地表的矿床中，如非洲埃及开罗附近的碱旱谷、美国怀俄明州西南部的天然碱矿床，欧洲匈牙利的碱湖，都是闻名的纯碱产地。我国内蒙古的鄂托克旗碱湖群也很有名，在那些地方全年下不了几场雨，一到秋天整日整夜刮大风，冬天寒冷季节来临后，湖水中所含的碱都结成了冰，上面铺盖了一层碱霜。人们把它刮取下来，就近进行一些粗加工，制成块状，运集到张家口和古北口，然后运往全国各地。这就是曾经闻名全国的“口碱”。
许多植物体内含有碳酸钾和碳酸钠，当它们腐烂或被烧成灰烬后，其中含有一定量的碳酸钠，其质量分数高达30%。400多年前我国明朝医学家李时珍的《本草纲目》中就写到：“采蒿蓼之属，晒干，烧灰，以原水淋汁。”这里蒿和蓼都是草名。
欧洲人也知道从淋过海草灰的汁液中提取碱。可是，随着18世纪中期工业革命从英国开始后，纺织、印染、造纸、制皂和玻璃等工业需求的碱量剧增，单靠从天然碱和植物灰中提取的碱明显不足，这就需要人工制造。
化学家们根据分析，认识到食盐和纯碱中含有共同的成分组成后，就开始着手将食盐转变成纯碱的尝试。这从18世纪前半叶就开始了，但是都未获得成功。
1783年，法国科学院以1200法郎高额奖金悬赏征求制造纯碱的方法。
1789年，法国奥尔良地区封建主公爵的侍从医生吕布兰（N．Leblanc,1742—1806）成功地创造了一种制碱的方法，1791年获得专利，建立起日产250~300 kg的碱厂。吕布兰制碱法所用的原料除食盐外，还有硫酸、木炭和石灰石。生产主要分3步：
第一步利用硫酸将食盐转变为硫酸钠：
2NaCl + H2SO4===Na2SO4 + 2HCl
第二步将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳：
Na2SO4 + 4C===Na2S + 4CO↑
接着硫化钠与石灰石进行反应，生成碳酸钠和硫化钙：
Na2S + CaCO3===Na2CO3 + CaS
由于产物中混有未反应的黑炭，因此产物成黑色灰状物，称为黑灰。黑灰中含40%~45%的碳酸钠。
第三步将黑灰用水浸取，溶液经浓缩后碳酸钠结晶析出。硫化钙不易溶于水，沉淀成渣子被弃掉。
1823年英国政府宣布食盐免税，促进了英国以食盐为原料的化学工业的发展。企业家马斯普拉特（J．Muspratt，1793—1886）抓住这一时机，将吕布兰法传到英国，先后在利物浦、牛顿、佛来明顿等地建厂，到1886年，英国已用吕布兰法制取百万吨纯碱。
吕布兰法的副产品氯化氢最初排入大气。英国议会通过管理条例，迫使生产者必须回收它。1836年肥皂制造商科塞（W．Gossage，1799—1877）创造用焦炭填充的洗涤塔。在塔内使从塔底上升的氯化氢气体被下降的水吸收，制得盐酸。1866年生产工作者迪肯（H．Deacon，1822—1876）和胡尔特（F．Hurter，1844—1896）将此氯化氢气体与预热的空气混合通过铜和锰的氧化物，生成氯气：
4HCl + O2===2H2O + 2Cl2
然后将氯气通入石灰水中，得到漂白液：
2Cl2 + 2Ca(OH)2===Ca(ClO)2 + CaCl2 + 2H2O
工业化学家钱斯（A．M．Chance，1844—1917）将含有二氧化碳的烟道气通入生产废料中，使废料硫化钙转变成硫化氢，然后用氧气氧化成硫磺：
CaS + CO2 + H2O===CaCO3↓+ H2S
2H2S + O2===2S↓+ 2H2O
这样不仅革新了吕布兰法，又获得了一系列的副产品，使吕布兰法形成一个化工生产系统。化学工业就这样逐渐兴起。