高中化学-第一单元-走进化学工业-课题3-纯碱的生产学案-新人教版选修2

课题3 纯碱的生产 掌握氨碱法制取纯碱的原料、原理及工艺流程。 理解联合制碱法的原理。 理解氨碱法和联合制碱法的优缺陷及侯德榜对氨碱法所做的改善。知识梳理1氨碱法生产纯碱的原料是 、 。2氨碱法的生产过程为在精制的饱和食盐水中通入氨气，将二氧化碳通入氨的饱和食盐水中，写出反映的化学方程式 ；过滤出碳酸氢钠后，煅烧得到纯碱。写出反映的化学方程式 。3在食盐精制过程中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水的 、 （填离子符号），写出反映的离子方程式 、 。4氨碱法中在过滤出碳酸氢钠后的母液中，加石灰乳，以回收氨气进行循环运用。写出反映的化学方程式 。5氨碱法生产纯碱的重要长处： ； ； ； 。6侯氏制碱法的原料是 、 、 ；产品是 、 。7国内出名的化工专家侯德榜对氨碱法做了如何的改善？这种改善有什么意义？措施导引 氨碱法工业制备纯碱的措施 工业上是先在冷却的条件下将氨气通入饱和的食盐水，制得氨化盐水，再在加压条件下通入CO2，得到NaHCO3晶体，最后将滤出的NaHCO3经焙烧得到纯碱。氨气极易溶于水，先溶在食盐中，可在碱性条件下吸取更多CO2。NH3H2OCO2NH4HCO3NH4HCO3NaCl2NaHCO3NH4Cl用Ca(OH)2回收氨2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O（CO2可回收运用） 国内出名化学化工专家侯德榜发明了侯氏制碱法，对氨碱法加以改善。她将析出NaHCO3的母液选在510加入食盐粉末，使不易结晶的NH4Cl结晶出来，这不仅使原料NaCl得到充足运用，又获得大量的化肥，也使氨碱法中用Ca(OH)2回收氨时所产生的大量用途不大的CaCl2的难题得以解决。侯德榜为制碱做出了卓越的奉献，是值得我们骄傲和敬佩的。 在加压通入CO2时温度选在200C260C左右，由于此时NaHCO3的溶解度最小。例题1在饱和Na2CO3溶液中通入CO2会有晶体析出。向饱和NaCl溶液中通入CO2并不发生化学反映，若在饱和NaCl溶液中先通入NH3后，再通入CO2则会有晶体析出。简述其因素，并写出相应的化学方程式。解析本题规定学生具有相称的分析能力，思维也规定相称灵活，由于Na2CO3CO2H2O2NaHCO3106g 18g 168g一方面，通入CO2时消耗了水，另一方面，生成NaHCO3质量比消耗的Na2CO3质量大，且Na2CO3的溶解度比NaHCO3还大，因此往Na2CO3饱和溶液中通入CO2会有晶体析出。答案由于Na2CO3转化为成NaHCO3导致溶质质量增大，反映中消耗了部分水，减少了溶剂，相似温度下NaHCO3的溶解度不不小于Na2CO3，故向Na2CO3饱和溶液中通入CO2可以析出NaHCO3晶体。Na2CO3CO2H2O2NaHCO3；在饱和NaCl溶液中通入NH3后，由于NH3H2O NH3H2O NH4OH，再通入CO2，CO2H2O H2CO3 HHCO3，因H和OH结合成水，使上述两种平衡都向右移动，c(HCO3)增大，而溶液中Na的浓度也很大，就使溶解度小的NaHCO3成为晶体而析出。NaClNH3H2OCO22NaHCO3NH4Cl例题2在饱和食盐水中先通入氨气进行氨化，再通入二氧化碳，可制得小苏打。在析出小苏打晶体滤掉的母液中加入生石灰，可将氨气回收运用。小苏打在2500C下焙烧可得纯碱，分解所得二氧化碳也可以回收运用。以上所述称为索尔维制碱法。饱和食盐水先氨化，再通CO2的因素是 ；反映的化学方程式是 。在析出小苏打的母液中加入生石灰以回收氨气的化学方程式是 。国内出名化学家侯德榜在析出小苏打的母液里在一定条件下加入NaCl粉末，使母液中的NH4Cl结晶析出，可生产化肥NH4Cl。在析出NH4Cl的母液中再通入氨气氨化，又可通CO2制取小苏打。创立了举世闻名的“侯氏制碱法”。简答侯氏制碱法的重要长处。 。解析在食盐溶液中通入氨得到NaCl与氨水的混合溶液，此时NaCl和NH3的浓度均达到很浓的限度，再通入CO2，则氨水大量吸取CO2生成浓度更大的NH4HCO3溶液。这时发生NH4HCO3与NaCl的反映，因NaHCO3此时溶解度比NH4Cl、NH4HCO3、NaCl都小而结晶析出。反之先通入CO2则CO2以11溶于水，再通氨气，得不到浓NH4HCO3溶液，而不能析出NaHCO3晶体，不能滤出NaHCO3去加热制Na2CO3。按反映：2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O，有一半的CO2可以回收运用。上述母液中加CaO后生成Ca(OH)2与NH4Cl反映生成NH3得以所有（理论上）回收运用。但反映生成的CaCl2无多大用途，成为废渣难于解决。侯氏制碱法可多得到一种产品NH4Cl，将NaCl中Cl也充足运用，且无废料CaCl2，并少用原料CaO。答案 使溶液中NH4HCO3形成浓溶液，便于与NaCl生成小苏打。NH3H2OCO2NH4HCO3 NH4HCO3NaClNH4ClNaHCO3（浓溶液中） 2NH4ClCaO CaCl2NH3H2O 使NaCl中的Cl也以运用，减少了原料CaO，不再生产废渣CaCl2，增长了新产品氯化铵，既免于废渣CaCl2对环境的污染，又使各原料得到充足运用。基本训练1下列科学家中，为国内化学工业做出重大奉献的是（ ）。A邓稼先 B李四光 C华罗庚 D侯德榜2下列物质的名称和化学式、俗名一致的是（ ）。A氯化钠（NaCl、食盐） B氢氧化钠（NaOH、纯碱）C碳酸钠（Na2CO3、小苏打） D碳酸氢钠（NaHCO3、苏打）3在蔬菜生长过程中，常喷洒农药防治病虫害。据有关专家简介，有碱性溶液或清水浸泡，可使残留在蔬菜上有农药的毒性减少。因此，买来的蔬菜在食用前最佳用稀碱水或清水浸泡一段时间。浸泡蔬菜时可加入适量（ ）。A纯碱 B白酒 C白糖 D食醋4除去混在碳酸钠中的少量碳酸氢钠的措施是（ ）。A加热 B加NaOH溶液 C加盐酸 D加CaCl2溶液5工业上常用氨碱法制取碳酸钠，但却不能用氨碱法制取碳酸钾，这是由于在溶液中（ ）。AKHCO3溶解度较大 BKHCO3溶解度较小CK2CO3溶解度较大 DK2CO3溶解度0102030NH4Cl29.433.337.241.1NH4HCO311.915.921.027NaHCO36.98.159.611.1NaCl35.735.83636.46右面是几种物质在指定温度下的溶解度，工业上将相似物质的量的NaCl、CO2、NH3在30时酿成溶液，此时溶液中无晶体。当降温至某温度时，开始析出晶体，此晶体是（ ）。ANH4Cl BNH4HCO3CNaHCO3 DNaCl7将等量的小苏打用下列措施制取CO2，甲法是加热，乙法是跟足量的盐酸反映。两种措施得到的CO2气体的量的关系为（ ）。A甲法多 B乙法多 C同样多 D无法比较8有关碳酸钠和碳酸氢钠的比较，下列说法对的的是（ ）。A在相似条件下，碳酸钠与盐酸反映比碳酸氢钠与盐酸反映剧烈B在相似条件下，碳酸氢钠比碳酸钠更易溶于水C在碳酸钠和碳酸氢钠溶液中分别加入氢氧化钙溶液均有沉淀产生D碳酸钠、碳酸氢钠受热都可分解根据如下论述，回答911题。 某工厂按如下环节进行生产：以煤为燃料煅烧石灰石 用饱和Na2CO3溶液充足吸取环节中产生的二氧化碳 使环节中产生的氧化钙跟水反映 消石灰跟Na2CO3反映。9该厂生产中波及的物质有石灰石 纯碱 小苏打 烧碱 二氧化碳 消石灰。下列论述对的的是（ ）。A起始原料是 B起始原料是C最后产品是 D最后产品是10该厂生产过程中的长处也许有：排放的气体对大气无污染 生产过程中的部分产品可作为起始原料使用 无高温作业。其中对的的是（ ）。A只有 B只有 C和 D和11生产过程中没有波及的化学反映类型是（ ）。A分解反映 B化合反映 C置换反映 D复分解反映12从Na2CO3、NaHCO3中选择下列各题中所使用的物质，并阐明选择该物质的理由：洗涤碱 ，理由 。发酵粉 ，理由 。治胃酸过多 ，理由 。13具有Na、Mg2、HCO3-、SO42-的稀溶液中离子的物质的量之比为 n（Na+）n（Mg2+）n（HCO3-）n（SO42-）2121。向此溶液中滴加酚酞数滴，溶液呈 色。充足加热此溶液，加热过程中观测到有气体放出，溶液变浑浊。有关的离子方程式或化学方程式是 。14侯氏制碱法的环节如下：饱和食盐水饱和氨盐水Na2CO3粉末挥发性物质晶体液体悬浊夜通入足量NH3 I 通入足量CO2A 试回答问题：若上述的悬浊液是NaHCO3和NH4Cl的混合液，则I和II的总反映式为 。由这一反映可知NaCl比NaHCO3的溶解度 。操作I、II不能颠倒的因素是 。III的操作叫 。IV的操作叫 。15碳酸氢钠受热容易分解为碳酸钠。现加热5.00g的碳酸钠和碳酸氢钠的混合物,使碳酸氢钠完全分解,混合物的质量减少了0.31g，则原混合物中碳酸钠的质量为多少g？拓展提高16将Na2CO310H2O与NaHCO3的混合物m g溶解于水，配制成100mL溶液，测知m(Na)0.92g，若将溶液蒸干灼烧直至质量不变，可得固体 g。17实验室里临时需要用NaOH溶液和CO2来制取纯Na2CO3溶液100mL。已知CO2气体在通入NaOH溶液过程中极易过量生成NaHCO3，且无明显现象。实验室有下列试剂：未知浓度的NaOH溶液 37%的盐酸 37%的硫酸 14%的盐酸 大理石 K2CO3固体 Cu2(OH)2CO3 实验室有下列仪器：铁架台、启普发生器、烧杯（100mL）、橡皮管、玻璃导管、分液漏斗、试剂瓶（200mL）、碱式滴定管（50mL）、烧瓶（250mL）。 下表列出各物质在常温时的溶解度（g/100g H2O)：Na2CO3NaHCO3NaClNa2SO4NaHSO4NaOH15.98.43535.52040本实验应选用的仪器：除启普发生器、橡皮管、玻璃导管外，还需要 。为保证制得的Na2CO3溶液尽量纯，应选用的药物有 。论述必要的实验环节，直到制得较纯的Na2CO3溶液（仪器安装省略）。根据给出的溶解度表，求出当NaOH溶液中溶质的质量分数不小于多少时，在配制过程中会有晶体析出（列出简要计算环节和必要的文字阐明）？基本训练参照答案 1D 2A 3A 4A 5A 6C 7B 8C 9AD 10B 11C 12Na2CO3 Na2CO3溶液的碱性比NaHCO3溶液的碱性强NaHCO3 与等量酸反映NaHCO3比Na2CO3产生的CO2多NaHCO3 NaHCO3溶液的碱性比 Na2CO3溶液的弱13粉红 Mg22HCO3 MgCO3CO2H2OMgCO3H2O Mg(OH)2CO214NaClCO2NH3H2ONaHCO3NH4Cl小 若I、II颠倒，则得不到浓NH4HCO3溶液，而不能析出NaHCO3晶体。过滤 加热154.16g162.12 g17 烧杯2个、碱式滴定管、试剂瓶有碱式滴定管各取50mL的两份NaOH溶液于2个烧杯中制取CO2并向其中一份NaOH溶液通入过量的CO2气体将两份溶液煮沸，冷却后倒入大试剂瓶混合摇匀从表中可知常温下NaHCO3溶解度8.4g，设常温下100g水中溶解NaOH质量x时可使生成的NaHCO3饱和，则NaOHCO2NaHCO340g 84gx 8.4gx4.0g 因此NaOH质量分数不小于4.0g/104.0g100%3.85%时，在环节时将有NaHCO3析出。