1、课题3 纯碱的生产1.了解纯碱的主要性质和用途。2.了解纯碱的生产及发展过程；掌握路布兰法索尔维法联合制碱法侯氏制碱的基本原理。3.掌握索尔维制碱法和侯氏制碱法的化学反应原理、主要原料和生产过程。01 基础 自主落实02 要点 系统认知03 检测 课堂达标04 演练 效果检测一、纯碱及其用途碳酸钠的俗名叫，可用来制、和，碳酸钠作为原料可用来生产的化合物，还大量应用于中。在我国素有“”之说。纯碱玻璃制皂造纸纺织漂染钠生活口碱二、路布兰制碱法1原料：、。硫酸食盐木炭石灰石2生产原理路布兰制碱法的生产原理用化学反应方程式表示为：(1)生成 Na2SO4：，。NaClH2SO4(浓)=120 NaHS
2、O4HClNaClNaHSO4=600700 Na2SO4HCl(2)生成 Na2CO3 和 CaS：，。(3)缺点：路布兰制碱法生产纯碱具有、等缺点。Na2SO42C=1 000 Na2S2CO2Na2SCaCO3=1 000 Na2CO3CaS原料利用不充分成本较高设备腐蚀严重三、氨碱法生产纯碱氨碱法是由比利时人发明的，所以也称为法。1原料氨碱法是以和为原料生产碳酸钠的过程，但因二者不能自发进行反应，故而实际上，索尔维发明的氨碱法是以、和为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。索尔维索尔维制碱碳酸钙氯化钠食盐氨二氧化碳2生产原理(1)将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中，可得到碳酸氢钠和氯化铵；
3、方程式为；。(2)将析出的 NaHCO3 晶体煅烧，即得 Na2CO3；方程式为：。(3)母液中的 NH4Cl 加消石灰可回收氨，以便循环使用；方程式为：。NH3CO2H2O=NH4HCO3NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O2NH4ClCa(OH)2=CaCl22NH32H2O四、联合制碱法(又称侯氏制碱法)1生产原理将制碱中与合成氨过程中的废气加以回收、利用，制成化肥，使和两大工业联合起来。联合制碱法的主要化学反应方程式是，。2原料联合制碱法的原料为、和，其中和来自于合成氨。含氯的废液二氧化碳纯碱和氯化铵制碱制铵NaClNH3CO2H2O=
4、NaHCO3NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O食盐氨二氧化碳氨二氧化碳要点一 索尔维制碱法(氨碱法)1索尔维法制碱生产的主要过程(1)盐水的精制：在配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg2和 Ca2。(2)盐水氨化：在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水。(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收近一半的二氧化碳再利用。2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。2NH4ClCa(OH)
5、2=2NH3CaCl22H2O2索尔维制碱法的工艺流程3氨碱法的评价优点：原料(食盐和石灰石)便宜易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可循环使用、制造步骤简单、生产过程连续且规模大等。缺点：大量 CaCl2 用途不大，NaCl 利用率只有 70%，约 30%的 NaCl 留在母液中。例 1 以下关于索尔维制碱法的描述正确的是()A使用的原料为食盐、CO2、氨B精制盐水后应先通入 CO2 再通入过量的 NH3C析出 NaHCO3后的母液中已无 NaCl，只有 NH4ClD索尔维法的缺点是盐利用率只有 70%，生成的 CaCl2 难处理解析 索尔维制碱法又叫氨碱法，主要原料有食盐、氨和 CO2；反应
6、的原理为 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl，而 NH3 与 CO2 为 11 时才能生成NaHCO3，但 CO2 在水中溶解度小，先通入 CO2，CO2 溶解度小，再通入 NH3 时，NH3过量而 CO2 太少；析出 NaHCO3 后母液中仍有 NaHCO3、NaCl、NH4Cl；加入石灰石后回收 NH3，但生成的 CaCl2 吸水性强，呈黏稠状无法处理。答案 AD方法规律 索尔维制碱法生产纯碱的过程中，将饱和食盐水氨化、碳酸化后，析出碳酸氢钠沉淀并形成 NH4Cl 溶液。1根据氨碱法制碱原理，首先配置氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中通入氨气并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱
7、和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。请回答下列问题：(1)用 化 学 用 语 分 别 表 示 出 氨 和 二 氧 化 碳 在 水 中 产 生 NH4、HCO3 的 原 理：_，_。(2)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的先后顺序是先通氨气后通二氧化碳。是否可以先通入二氧化碳后通入氨气？为什么？_(3)写出氨碱法生产碳酸氢钠的化学方程式_。解析：在通常状况下，氨在水中的溶解度约 1700，二氧化碳在水中的溶解度约1 1。答案：(1)NH3H2ONH3H2ONH4 OH或 NH3H2ONH4 OHCO2H2OH2CO3HCO3 H或 CO2H2OHCO3 H(2)否。在常温下，氨在饱和
8、食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能产生很小浓度的 HCO3，不利于生成NaHCO3 沉淀(3)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl要点二 联合制碱法(侯氏制碱法)1侯氏制碱法的生产过程联合制碱法是将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺，制碱过程中所需的 CO2和 NH3 都是由合成氨厂提供，其主要过程如下：(1)盐水精制：加入熟石灰和纯碱除去 Ca2、Mg2。(2)盐水氨化：精制盐水中通入 NH3。(3)氨盐水碳酸化：NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl。(4)制 Na2CO3 回收 CO2：2NaHCO3=Na
9、2CO3H2OCO2。(5)循环制 NH4Cl：析出 NaHCO3 后的母液中吸收 NH3，降温加食盐，析出 NH4Cl，滤出 NH4Cl 后再经氨化、碳酸化制碱。2侯氏制碱法的工艺流程3侯氏制碱法的评价(1)优点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到 96%。可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2，即综合利用了合成氨厂的 CO2，革除了 CaCO3 制 CO2 这一工序。革除了难以处理的 CaCl2 废料，同时可生产出 NH4Cl 作氮肥。节省了蒸氨塔、石灰窑等设备。(2)缺点：有时会发生氯化铵产品供过于求的情况。例 2 我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生
10、产工艺，探索出了一种生产纯碱的方法，其生产流程可简要表示如下：(1)上 述 生 产 纯 碱 的 方 法 称 为 _，副 产 品 的 一 种 用 途 为_。(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是_。(3)写出上述流程中 X 物质的分子式为_。(4)使原料氯化钠的利用率从 70%提高到 90%以上，主要是设计了_(填上述流程 中 的 编 号)的 循 环，从 沉 淀 池 中 取 出 沉 淀 的 操 作 是_。(5)为 检 验 产 品 碳 酸 钠 中 是 否 含 有 氯 化 钠，可 取 少 量 试 样 溶 于 水 后，再 滴 加_。(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有_
11、。a增大 NH4 的浓度，使 NH4Cl 更多地析出b使 NaHCO3 更多地析出c使 NaHCO3 转化为 Na2CO3 提高析出 NH4Cl 的纯度解析 将 NH3 和 CO2 两种气体通入 NaCl 溶液后，发生化学反应：NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4ClNaHCO3 溶解度较小，结晶析出；NH4Cl 溶解度较大，留在母液中；溶液里还有未反应的 NaCl 和未结晶的 NaHCO3。从母液中提取 NH4Cl 后，含有 NaCl 和 NaHCO3 的溶液循环到沉淀池中再次利用，这样就大大提高了氯化钠的利用率。NaHCO3 在煅烧炉中发生化学反应 2NaHCO3=Na2CO3C
12、O2H2O，生成的CO2 循环到沉淀池中再次利用。含NH4Cl、NaHCO3、NaCl的 母 液 中 通 入NH3 后，发 生 反 应NH3 H2ONH3H2ONH4 OH，这样有利于 NH4Cl 的析出和 NaHCO3 转化为Na2CO3。答案(1)侯氏制碱法(或联合制碱法)用作农作物的化肥(其他合理的答案亦可)(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl(3)CO2(4)I 过滤(5)硝酸酸化的硝酸银溶液(6)ac2纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。下列说法不正确的是()A“联合制碱法”是在“氨碱法”的基础上进行技术革新的成果B“联
13、合制碱法”和“氨碱法”所用的氨都取自合成氨厂C“联合制碱法”和“氨碱法”所用的 CO2 都来自石灰石的分解D“联合制碱法”的副产品是氯化铵，“氨碱法”的副产品是氯化钙解析：“氨碱法”所用的 CO2 来自石灰石的分解；“联合制碱法”将合成氨厂和制碱厂联合进行生产，利用合成氨厂制造氢气时的副产品 CO2 作为制碱的原料。合成氨厂制造氢气的主要化学反应如下：CH2O(g)=高温 COH2，COH2O(g)=催化剂高温 CO2H2。答案：C1我国著名的化工专家侯德榜在 20 世纪 20 年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。“侯氏制碱法”中的碱是指下列物质中的()ANaOH BK2CO3CNa2CO3D
14、NaHCO3解析：“侯氏制碱法”制得的是纯碱，也叫苏打，化学式为 Na2CO3。答案：C21791 年，法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱，该方法分三步：用 NaCl 与 H2SO4 反应制 Na2SO4：2NaClH2SO4(浓)=Na2SO42HCl用焦炭还原 Na2SO4 制 Na2S：Na2SO44C=煅烧 Na2S4CO用硫化钠与石灰石反应制 Na2CO3：Na2SCaCO3=煅烧 Na2CO3CaS下列说法正确的是()A两步都是氧化还原反应B只有第步是氧化还原反应C该方法对生产设备基本没有腐蚀D该方法对环境污染较小解析：依据氧化还原反应是有化合价变
15、化的反应可知，第步是氧化还原反应，故 A错，B 对；该生产中产生 HCl，对生产设备严重酸蚀；第步产生的 CO 是大气污染物，故 C、D 错。答案：B31892 年比利时人索尔维以 NaCl、CO2、NH3、H2O 为原料制得了纯净的 Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下：下列有关说法不正确的是()A从理论上看，循环生产时不需要再补充 NH3B从绿色化学原料的充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷是：氯化钠未能充分利用和产生 CaCl2 废弃物C将 NH4Cl 作为一种化工产品，不再生产 NH3 来循环使用D从理论上看，每再生产 1 mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量
16、分别是 2 mol NaCl 和 1 mol CO2解析：本题属于实验评价题。工业制碱的原理涉及反应：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气，将氯化铵进行了循环利用，所以从理论上讲，是不需要补充氨的。但是在生产过程中 NaCl 母液被弃去，氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙，这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系式及原子守恒，从理论上看每生产 1 mol Na2CO3,2NaCl2NH32CO22NaHCO3Na2CO3CO2，再补充的物质及其物质的量分别是 2 mol NaCl 和 1 mol CO2。答案：C
17、4与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是()A提高了原料的原子利用率B降低了生产成本C减少了环境污染D减轻了对设备的腐蚀解析：由于联合制碱法在生产过程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供，从滤出碳酸氢钠后所得的母液中可回收氯化铵，因此它提高了原料的原子利用率，降低了生产成本，因此 A、B 正确；由于不产生不能利用的氯化钙，所以“减少了环境污染”，C 正确；由于增加了物质的循环利用，所以会加重“对设备的腐蚀”，D 错误。答案：D5下图表示的是侯氏制碱法工艺流程示意图。请回答：(1)母液中所溶解的主要物质是_(写 物 质 的 化 学 式)。母 液 中 含 有 低 浓 度 的Na2
18、CO3，主 要 原 因 是_。(2)向 母 液 中 通 入 气 体 时 要 先 通 氨 气 后 通 二 氧 化 碳 气 体，主 要 原 因 是_。(3)母液和母液中都通入 NH3。NH3 的主要来源是_；母液中通入 NH3的主要目的是_；母液中通入NH3的主要目的是_。(4)工艺流程的“煅烧纯碱”处，可设计_的循环利用。答案：(1)NaCl、NaHCO3 和 NH4Cl HCO3 电离出 CO23(2)NH3 在 NaCl 溶液中溶解度很大，CO2 在氨化的溶液中溶解度大，可形成高浓度的HCO3。CO2 在 NaCl 溶液中溶解度很小，尽管 NH3 在碳酸化的溶液中溶解度大，也不能形成高浓度的 HCO3(3)合成氨厂 增大 NH4 的浓度，促进 NH4Cl 结晶析出 增大 OH的浓度，促进 CO2 的溶解，增大 HCO3 的浓度(4)二氧化碳(或 CO2)04 演练 效果检测