1、研究与实践1了解纯碱的生产历史【研究目的】纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。【材料阅读】1路布兰制碱法1791年法国医生路布兰首先取得专利，以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法。(1)先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠：2NaClH2SO4Na2SO42HCl。(2)然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO44CNa2S4CO。(3)最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠：Na2SCaCO3=Na2CO3CaS。2索尔维制碱法1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠
2、)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。(1)在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(2)过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品：2NaHCO3Na2CO3CO2H2O，反应产生的二氧化碳循环使用。(3)氯化铵滤液与石灰乳混合加热：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O，反应产生的氨气循环使用。3侯氏制碱法1943年我国化学工程专家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化
3、碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl，该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。【问题讨论】1路布兰制碱法开创了历史的先河，为人类做出突出贡献，但也存在很多缺点，你认为其缺点有哪些？2索尔维制碱法相对路布兰制碱法有哪些优点？还有什么需要改进的地方？3相对于索尔维制碱法，侯氏制碱法做了哪些改进？【素养练习】1“NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl
4、”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是()2下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是()AA气体是CO2，B气体是NH3B第步得到的晶体是Na2CO310H2OC侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异D第步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶3“索尔维制碱法”工艺流程如图所示，请回答下列问题：(1)向饱和氯化钠溶液中先通入_，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为_。(2)索尔维制碱法除了得到纯碱外，还会产生一种废渣_。侯氏制碱法在此工艺上改进，不再使用碳酸钙制备CO2，
5、而是在制备NH3的过程中制得CO2，则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了_，此物质在农业上的用途是_。42022北京101中学高一质检某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱。先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制备成Na2CO3。(1)装置甲中反应的离子方程式为_；装置乙的作用是_，反应的化学方程式为_。(2)反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中反应的化学方程式为_。(3)用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时
6、，需要进行的实验操作有_、洗涤固体、_，最后一步发生反应的化学方程式为_。研究与实践1了解纯碱的生产历史问题讨论1提示：(1)主要生产过程在固相中进行，难以连续生产；(2)需浓硫酸作原料，设备腐蚀严重；(3)产品质量不纯，硫化钙不易溶于水，沉淀成渣子被弃掉，原料利用不充分，成本较高；(4)生成HCl、CO等气体，造成环境污染。2提示：(1)优点：氨碱法使生产实现了连续性生产，食盐的利用率得到很大程度提高，产品较纯净，因而被称为纯碱，但最大的优点还在于成本低廉。(2)缺点：原料利用率低，并产生大量使用价值不高的副产物CaCl2。3提示：针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废
7、渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年成功研究出联合制碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。所谓“联合制碱法”中的“联合”，指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起，利用了生产氨时的副产品CO2，革除了用石灰石分解来生产，简化了生产设备。此外，联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙，而用作化肥的氯化铵来回收，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。素养练习1解析：侯氏制碱法的实质就是利用Na
8、HCO3溶解度比其他物质小的原理，则A说法正确；纯碱是Na2CO3的俗名，而NaHCO3的俗称是小苏打，则B说法正确；析出晶体后的溶液一定为该物质的饱和溶液，则C说法错误；NH4Cl是一种可用作氮肥的副产品，D说法正确。答案：C2解析：侯氏制碱法中应先在饱和食盐水中通入NH3再通入CO2。因为CO2在饱和食盐水中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO3，才能析出NaHCO3晶体。答案：C3解析：(1)由于氨气极易溶于水，所以向饱和NaCl溶液中先通入氨气，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为NaClNH3CO2H2O=N
9、aHCO3NH4Cl。(2)根据原子守恒可知反应后还有氯化钙生成。根据化学方程式NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl可知侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得氯化铵。铵盐在农业上可作氮肥。答案：(1)NH3NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(2)CaCl2NH4Cl作氮肥4解析：(1)装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的离子方程式是CaCO32H=Ca2CO2H2O；装置乙中碳酸氢钠与氯化氢反应放出二氧化碳，装置乙的作用是用碳酸氢钠除去二氧化碳中的氯化氢，反应的化学方程式为NaHCO3HCl=NaClH2OCO2。(2)装置丙中氯化钠、二氧化碳、氨气反应可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，根据元素守恒，另一种盐是氯化铵，反应的化学方程式是NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl。(3)用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤固体、灼烧生成碳酸钠，灼烧碳酸氢钠发生反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。答案：(1)CaCO32H=Ca2CO2H2O除去CO2中的HCl气体NaHCO3HCl=NaClH2OCO2(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl(3)过滤灼烧2NaHCONa2CO3H2OCO2