1、课堂探究探究一氨碱法生产纯碱问题导引纯碱工业产品的主要用途示意图比利时人索尔维(E.Solvay,18381922)发明了用食盐、氨和二氧化碳为原料制纯碱的方法，这种方法被称为索尔维法，又称氨碱法(ammoniasoda process)。氨碱法制碱的工艺流程：索尔维法制碱生产的主要过程可划分为哪几个阶段？提示：盐水的精制、盐水氨化、氨盐水碳酸化、碳酸氢钠的转化、氨的循环。名师精讲1氨碱法生产纯碱的主要过程(1)食盐水的精制：高温煅烧CaCO3：CaCO3 CaOCO2。CaO溶于水得石灰乳：CaOH2O=Ca(OH)2。在配制的饱和食盐水中加入石灰乳和纯碱，以除去食盐水中的Mg2和Ca2。(
2、2)食盐水氨化：在精制食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CO2，生成NaHCO3和NH4Cl：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同时回收近一半的CO2再利用。2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2(5)氨的循环：将NH4Cl加石灰乳加热，回收氨循环利用。2NH4ClCa(OH)2 2NH3CaCl22H2O2饱和NaCl溶液和NaHCO3溶液混合产生白色沉淀的原因20 时一些物质在水中的溶解度(g)氯化钠氯化铵碳酸钠碳酸氢钠碳酸氢铵35.937.221.59.621.7NaCl和NH4HCO3都是可溶
3、性的强电解质，在水溶液里发生电离：NaCl=NaCl，NH4HCO3=NHHCO。从离子在电解质溶液里“阴阳结合、自由对应”规律的方面来说，Na、Cl、NH、HCO四种离子可对应出NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、NH4Cl四种物质。其中，NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度较大，NaHCO3的溶解度较小，所以，Na与HCO反应生成了NaHCO3沉淀。3氨碱法中加入氨的主要作用饱和NaCl溶液中Na的物质的量浓度较大。二氧化碳在水中产生HCO的化学原理：CO2H2O=H2CO3=HCOH二氧化碳的溶解度较小，化学反应和电离又是可逆的且向右进行的程度小，所以向饱和NaCl溶液中通入
4、二氧化碳后仅能产生很小物质的量浓度的HCO。NaHCO3在水中不是不溶解，而是溶解度较小。因此，向饱和NaCl溶液中通入二氧化碳气体不能生成NaHCO3沉淀。氨与水发生反应使溶液显碱性：NH3H2O=NH3H2O=NHOHOH与H反应生成H2O而减小了H的浓度，从而使CO2H2O=H2CO3=HCOH的平衡状态向右移动，增大了二氧化碳的溶解量和HCO的浓度，因此Na与HCO结合能生成NaHCO3沉淀。【例题1】 根据氨碱法的原理，首先配制氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中加入氨水(体积比11)并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。请回答下列问题：(1)
5、用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生NH、HCO的原理：_。(2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？为什么？_。(3)写出氨碱法生成碳酸氢钠的化学方程式：_。解析：在通常状况下，氨在1体积水中溶解近700体积，二氧化碳在1体积水中溶解仅约1体积。所以应先向饱和食盐水中通入NH3，然后再通CO2，这样会使溶液里HCO的浓度增大。答案：(1)NH3H2O=NH3H2O=NHOH(或NH3H2O=NHOH)；CO2H2O=H2CO3=HCOH(或CO2H2O=HCOH)(2)不可以。在常温下，氨在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧
6、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HCO，不利于生成NaHCO3沉淀(3)NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl(或NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl)解题技巧纯碱是Na2CO3，而不是NaHCO3。解决氨碱法生产纯碱的问题，重在掌握化学反应原理。变式训练1(双选)以下关于索尔维制碱法的描述正确的是()A使用的原料为NaCl、CaCO3B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
7、要原料有NaCl、CaCO3；反应的原理为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；加入石灰后回收NH3，但生成的CaCl2吸水性强，呈黏稠状无法处理。答案：AD探究二联合制碱法与索尔维制碱法的比较问题导引我国最早生产纯碱的工厂永利碱厂，创建于1920年。该厂以海盐为原料，采用索尔维法生产纯碱。1937年，抗日战争爆发，碱厂从天津塘沽迁至四川井盐产地乐山五通桥。肩负新厂设计重任的侯德
8、榜面临诸多难题，其中原料问题最大。若沿用索尔维法，虽然驾轻就熟，但当时井盐的价格大约是海盐的10倍，索尔维法的食盐利用率又仅有70%左右，这无疑使生产成本变得很高。另外，索尔维法制碱要排放大量的废渣液，而四川盆地人口稠密，排渣困难。侯德榜是怎样解决这些难题的呢？我国第一座纯碱厂永利碱厂提示：为降低生产成本，化工生产应该走联合生产的道路，以充分利用自然资源，减少对环境的污染。这是当年侯德榜解决纯碱生产问题的思路，也是我们现在发展工业生产的基本思路。名师精讲联合制碱法和索尔维制碱法的比较联合制碱法索尔维制碱法化学反应NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3 Na2CO3CO
9、2H2ONaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl2NH4ClCa(OH)2 2NH3CaCl22H2O2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O主要原料食盐、氨、二氧化碳、水食盐、氨(来自炼焦厂)、二氧化碳(来自碳酸钙)、水主要生产过程将精制食盐水经氨化、碳酸化反应生成碳酸氢钠。过滤出碳酸氢钠，将碳酸氢钠煅烧制得纯碱，滤液(称为母液)用于制氯化铵。使母液吸氨、降温并加食盐粉，氯化铵逐步从母液中结晶析出，再经过滤(滤液称为母液)、干燥制得氯化铵产品。再将母液进行氨化、碳酸化制成纯碱盐水的精制；盐水氨化；碳酸氢钠的转化和二氧化碳的循环；氨的循环主要优点生产过程中所需要的氨和二氧化碳都是由合
10、成氨厂提供的，从滤出碳酸氢钠后所得到的母液中可回收氯化铵，因此，它保留了氨碱法的优点，克服了它的缺点，使氯化钠的利用率提高到了96%以上。联合制碱法既体现了大规模联合生产的优越性，也是综合利用原料、降低成本、减少环境污染的典型代表氨碱法生产纯碱具有原料(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优点主要缺点设备循环处理量大，加重了设备的腐蚀原料食盐中的另一部分氯(Cl)和石灰石中的另一部分钙(Ca2)生成氯化钙，如何处理它成为氨碱法的一个问题；氨碱法生产中食盐的利用率不高，大约为70%，如何提高食盐的利用率成为氨碱法的另一个问题 【例题
11、2】 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。请按要求回答问题：(1)氨碱法产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：_。(2)写出联合制碱法有关反应的化学方程式：_。(3)CO2是制碱工业的重要原料，联合制碱法与氨碱法中CO2的来源有何不同？_。(4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据联合制碱法总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)_。解析：(1)2NH4ClCa(OH)2 CaCl22NH32H2O。(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O。(3
12、)联合制碱法中CO2来源于合成氨工业的副产品，而氨碱法中CO2来源于石灰石的分解。(4)联合制碱法原子利用率的表达式：原子利用率(%)100%100%或原子利用率(%)100%100%答案：(1)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(3)联合制碱法中CO2来源于合成氨的副产品，氨碱法中CO2来源于CaCO3的分解(4) 100%或借题发挥通过对比氨碱法和联合制碱法，加深对反应原理的理解，明确二者的优缺点，从而解决实际问题，培养分析问题的能力。变式训练2下列说法中正确的是_。饱和NH4HCO3溶液与饱和NaCl溶液混合，可能会有白色沉淀生成氨碱法生产纯碱所发生的反应均是复分解反应联合制碱法与氨碱法生产纯碱所用的化学反应原理不同氨碱法生产纯碱过程中氨气没有循环利用，而我国化学家侯德榜发明的联合制碱法的过程中使氨气充分循环利用联合制碱法与氨碱法生产纯碱的不同点：原料来源不同，副产物不同在生产纯碱的过程中，向饱和食盐水中先通入二氧化碳，再通入氨气答案：