1、课题3 纯碱的生产课程标准导航1.了解纯碱的生产及发展过程。2了解天然碱的生产与化工生产之间的联系及技术发展的过程。3掌握路布兰法索尔维法联合制碱法(侯氏制碱法)。新知初探自学导引 自主学习一、氨碱法生产纯碱 氨碱法是由比利时人_发明的，氨碱法是以_和_为原料生产碳酸钠的过程。索尔维碳酸钙食盐1.制取碳酸氢钠和氯化铵将CO2通入含氨的饱和食盐水中 现象 有_晶体析出 反应方程式 _ 白色NH3CO2H2O=NH4HCO3、NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl2.制取碳酸钠的反应方程式是_。3.氨碱法制纯碱的优点是原料食盐和石灰石易得，产品纯度高，氨和部分 CO2可循环使用，制造步骤简
2、单。缺点是生成的氯化钙不易处理，食盐利用率才 70%。2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O想一想氨碱法中加入氨的主要作用是什么？提示：主要作用是让氨与二氧化碳作用 NH3CO2H2O=NH4HCO3，然后再与饱和食盐水反应 NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl，进而制纯碱 2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O。二、联合制碱法根据上图，写出生产纯碱的化学方程式：(1)_、(2)_。NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O自主体验1.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
3、下列的()ANaOH BK2CO3CNa2CO3DNaHCO3解析：选C。“侯氏制碱法”中的碱是指Na2CO3。2.(2012汕头高二检测)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：选D。联合制碱法把氯化氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染。3.下列属于侯氏制碱法的优点的是()A氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B母液可回收制氯化铵 C氯化钠的利用率达96%D以上全是 解析：选D。侯氏制碱法的优点有原料易得，NaCl的利用率高，而且产生的NH4Cl可以作肥料。要
4、点突破讲练互动 探究导引1索尔维法制碱的工艺流程是怎样的？索尔维制碱法提示：要点归纳 索尔维制碱法：此法所用的原料为食盐、石灰石，生产过程如下：1.盐水的精制：在饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去水中的 Ca2和 Mg2。2.盐水氨化：将氨气通入精制盐水中，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=NaHCO3NH4Cl4.过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同时回收二氧化碳再利用。2NaHCO3=Na2CO3H2OCO25.将氯化铵加石灰乳反应，生成氨回收利用。2NH4Cl Ca(OH)2=CaCl2 2NH3 2H2O即时应用1.以下关于
5、索尔维制碱法的描述正确的是(双选)()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：选AD。索尔维制碱法又叫氨碱法，主要原料有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
6、CaCl2吸水性强，呈黏稠状无法处理。联合制碱法探究导引2侯氏制碱法的工艺流程是怎样的？提示：要点归纳 侯德榜制碱法(联合制碱法)1.反应原理侯氏联合制碱法，是将合成氨工业和制碱工业联合起来，以煤为原料制得碳铵，碳铵再与氯化钠进行复分解反应，生成碳酸氢钠和氯化铵。根据氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小的原理，在278 K283 K(5 10)时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单独析出。2.有关反应方程式 NH3CO2H2O=NH4HCO3NaClNH4HCO3=NH4ClNaHCO32NaHCO3=Na2CO3H2OCO23.优点保留了氨碱法的优点，消除了它的
7、缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。即时应用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(%)_。
8、解析：氨碱法的原料：氯化钠、碳酸钙。工艺流程：CaCO3=高温CaOCO2 CO2NH3H2O=NH4HCO3 NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2 CaOH2O=Ca(OH)2 产生 CaCl2的反应：Ca(OH)22NH4Cl=CaCl22NH32H2O，该反应的 CaCl2中的 Cl来源于 NaCl，Ca2来源于 CaCO3，产生无用的 CaCl2，降低了 NaCl 的利用率。联合制碱法：NH3 和 CO2 来源于合成氨厂。工艺流程：NH3CO2H2O=NH4HCO3 NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl 2NaHCO3=Na
9、2CO3H2OCO2 滤液含NH4Cl、NaHCO3、NaCl、NH4HCO3降温、通入NH3加NaCl固体 析出NH4Cl固体滤液再一次循环利用 依据总反应得：2NaClCO2H2O2NH3Na2CO32NH4Cl可得：原子利用率106106253.5100%49.77%。答案：(1)2NH4ClCa(OH)2=2NH3CaCl22H2O(2)NH3CO2H2O=NH4HCO3、NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl、2NaHCO3=Na2CO3H2OCO2(3)“联合制碱法”中的 CO2来源于合成氨厂，“氨碱法”中的 CO2来源于石灰石(4)106106253.5100%49.77
10、%题型探究技法归纳 氨碱法例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)用化学方程式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，氨在水中的溶解度近700体积，二氧化碳在水中的溶解度仅约1体积。【答案】(1)NH3H2ONH3H2ONH4 OH或(NH3H2ON
11、H4 OH)；CO2H2OH2CO3HCO3 H(或 CO2H2OHCO3 H)(2)否。在常温下，氨在饱和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)NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl(或 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl)(2012黄冈高二检测)根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30 35，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，
12、静置、过滤得NaHCO3晶体。联合制碱法例2用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，制得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度(g/100 g水)表如下所示：35 NH4HCO3会有分解请回答：(1)反应温度控制在30 35，是因为若高于35，则_，若低于30，则_；为控制此温度范围，采取的加热方法为_。(2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是_。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是_。用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去_杂质(以化学式表示)。(3)过滤所得的母液中含有_(以化学式表示)，需加入_，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。
13、(4)测试纯碱产品中 NaHCO3 含量的方法是：准确称取纯碱样品 W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加 1 滴2 滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为 c(mol/L)的 HCl 溶液滴定至溶液由红色到无色(指示 CO23 HHCO3 反应的终点)，所用 HCl 溶液体积为 V1 mL；再加1滴2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2 mL。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：NaHCO3(%)_。【解析】(1)温度控制在30 35，若高于35，NH4HCO3会分解；若温度低于30，则反应速率变慢；该温度下可采用水浴加热，温度易于控制、受热均匀。(4
14、)根据题意可知：反应分为两步，第一步Na2CO3HCl=NaClNaHCO3，第二步为NaHCO3HCl=NaClCO2H2O 第一步消耗的 HCl 为：cV1103，第二步消耗的 HCl 为：cV2103，所以 NaHCO3 的质量分数为：M（NaHCO3）（cV2103cV1103）W100%M（NaHCO3）c（V2V1）1000W100%。【答案】(1)NH4HCO3 分解 反应速率降低 水浴加热(2)使反应充分进行 NaHCO3 的溶解度最小 NaCl、NH4Cl、NH4HCO3(3)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3 HCl(4)c（V2V1）M（NaHCO3）10
15、00W100%热点示例思维拓展 经典案例“套管实验”是将一支较小的试管装入另一试管中，经组装来完成原来需要两支或更多试管进行的实验。因其有许多优点，近年来被广泛开发并应用于化学实验中。下面这个实验为“套管实验”，实验装置如图，小试管中部有沾上无水硫酸铜粉末的脱脂棉。请观察实验装置，分析实验原理，并回答下列问题：(1)整个实验过程中，能观察到的现象为：烧杯A中_；小试管中_；烧杯B中_；(2)实验结束时，在操作上要特别注意的问题是_；(3)写出实验过程中发生反应的化学方程式_。【解析】(1)烧杯A中导气管中有气泡冒出；小试管中脱脂棉变成蓝色，试管内壁有水珠产生；烧杯B中导气管中有气泡产生，澄清石灰水变浑浊。(2)先将导气管从A、B烧杯中取出，再停止加热，以防倒吸。【答案】(1)有气泡冒出 脱脂棉变蓝，试管内壁有水珠产生 有气泡产生，澄清石灰水变浑浊(2)先将导气管从A、B的烧杯中取出，再停止加热(3)CuSO45H2O=CuSO45H2O、2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O、CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O