高中化学选修2化学与技术-第1单元 课题3 纯碱的生产 26页

自然界中哪些地 方存在纯碱？ 中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖——青海湖 寸草不生的盐碱地 1.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶 析出主要受到哪些因素的影响？ 2.根据天然碱的存在及其主要化学成分， 请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什 么？为什么？ 路布兰法——世界上最早实现纯碱的工业生产 1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠 NaCl+H2SO4 NaHSO4+HCl↑ NaCl+NaHSO4 Na2SO4+HCl ↑ 120℃ 600～700℃ 2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸 钠和硫化钙 Na2SO4+2C Na2S+2CO2↑ Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS 1000℃ 1000℃ （索尔维制碱法） 比利时化学家——索尔维 2、 20℃时，由NH4HCO3、NaCl和H2O配制成一 混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至20℃ ，首 先析出的物质是什么？ 20℃时一些物质在水中的溶解度/g NaCl NH4Cl Na2CO3 NaHCO3 NH4HCO3 35.9 37.2 21.5 9.6 21.7 1、向AgNO3溶液中滴加KCl将会看到什么现象？ （索尔维制碱法） CaCO3=CO2+CaO NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O CaO+H2O=Ca(OH)2 2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O 产品 副产品 优点： 原料便宜易得，产品纯度高，氨和部 分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。 缺点： 副产物氯化钙的处理，食盐的利用率 不高，大约只有70%。 侯德榜个人简历： 1890年 出生 1911年 考入清华留美预备学校，后以10门功课 1000分的优异成绩被保送到美国留学 1916年 获美国麻省理工学院学士学位 1919年 获美国哥伦比亚大学硕士学位 1921年 获博士学位 （侯氏制碱法） NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O 原料Ⅱ NH3 CO2 （原料Ⅰ，来自合成氨） （副产品） 根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较 它与氨碱法的有哪些异同？ 相同点： 不同点： 原理相同 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3==== Na2CO3+CO2↑+H2O↑ △ 原料的来源和副产物不同 在纯碱的生产过程中是 先通入NH3还是CO2？ 人类历史上，科学技术的突破性重大发现和 成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰 （1791）、索尔维（1862）和侯德榜（1924）的 名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知 道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学 习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个 人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关 系有哪些新的认识？ 氨碱法的生产原理重点： 难点： 离子反应的实质就是使离子的浓 度减小 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 2NaHCO3==== Na2CO3+CO2↑+H2O↑ △ 1.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.母液可回收氯化铵 C.氯化钠的利用率达96% D.以上全是 D 2.工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨 碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ ） A.KHCO3溶解度较大 B.KHCO3溶解度较小 C.K2CO3溶解度较大 D.K2CO3溶解度较大 A 3.为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打）， 取少量样品进行实验，可以采用的方法是（ ） A.加热后通入澄清石灰水，观察现象 B.滴加盐酸，观察现象 C.溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，观察现象 D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象 A 4.我国化学家侯德榜，改革国外的纯碱生产工 艺，生产流程可简要表示如下： (1) 副产品的一种用途为 。 (2)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以 上，主要是设计了 的循环。 用作化肥或焊药或电解 液 Ⅰ (3)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 。 (4)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 。 (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，提高析出的NH4Cl纯度 稀HNO3和AgNO3溶液 AC 5. 根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：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，静置、过滤得 NaHCO3 晶体，用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧两 小时，得到Na2CO3固体。 (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，应采取的加热方法是 。 (2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是 ；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） 四种盐在不同温度下的溶解度（g∕100g水)表： 0℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 100 ℃ NaCI 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 _① _ _ _ NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 _ NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 ① ＞35℃ NH4HCO3会有分解 NH4HCO3分解 反应速率降低 水浴加热 使反应充分进行 NaHCO3的溶解度最小 NaHCO3; NaCl; NH4HCO3; NH4Cl 上网查阅资料： 1、我国纯碱生产现状。 2、现阶段氯化钙的新用途。