研究性学习侯氏制碱法模板

资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。侯氏制碱法小组成员 :荣宇阳、 徐慧敏、 孔德洲、 魏晶霞、 张新源、 陆青青探究原因 :近来历史课一直在讲中国民族资本主义在近代的艰难起步, 尤以化工的发展为重 , 于是我联系了一些对化学感兴趣的孩子们一同来研究侯氏制碱法中的奥妙。探究目的 :1. 结合历史与化学 , 在学科融合上更进一步。2. 从化学工业上来看中国十九世纪末二十世纪初民族资本主义的艰难起步与发展3. 加强对于复分解反应的认识。4. 以侯氏制碱和索维尔制碱这两种不同的方式认识化工生产时对生产过程和废料的处理。5. 理解 : 科技是第一生产力 !探究过程 :资料寻查 : 历史背景理论基础 : 方法比较行动验证 : 实验制碱( 张新源 , 孔德洲 )( 陆青青 , 魏晶霞 )( 徐慧敏 , 荣宇阳 )Page 2Page 4Page 5资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。化学历史 : 活动反思 ( 荣宇阳 )Page 7资料寻查 : 历史背景 ( 张新源、 孔德洲 )索维尔欧内斯特索尔维(E.Ernest Solvay 1838-1922), 比利时工业化学家。 1860 年索尔维到其叔父的煤气厂工作, 研究煤气废液的用途。她想从废液中提取碳酸铵, 但实验失败。 1861 年她又用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠( 称为氨碱法 ) , 但不知此反应已为前人发现过了。当年她获得比利时政府给她的专利, 在布鲁塞尔开设一个小厂从事试验。 1863 年创办一个正式的制碱工厂 , 实现了氨碱法的工业化 , 使制碱生产实现了连续化 , 食盐的利用率也提高了很多。产品由于质量纯净 ,而被称为纯碱。此时她才知道以前已有人取得氨碱法制碱的专利权 , 但均未能实现工业生产。索尔维制碱法在世界上获得迅速发展 , 到 20 世纪 20 年代 , 已完全取代吕布兰制碱法。氨碱法使生产实现了连续性生产, 食盐的利用率得到提高, 产资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。品质量纯净, 因而被称为纯碱, 但最大的优点还在于成本低廉。1873年哈琴森公司改组为卜内门公司, 建立了大规模生产纯碱的工厂 , 后来 , 法、 德、 美等国相继建厂。 这些国家发起组织索尔维公会 , 设计图纸只向会员国公开 , 对外绝对保守秘密。凡有改良或新发现 , 会员国之间彼此通气 , 并相约不申请专利 , 以防泄露。除了技术之外 , 营业也有限制 , 她们采取分区售货的办法 , 例如中国市场由英国卜内门公司独占。由于如此严密的组织方式, 凡是不得索尔维公会特许权者, 根本无从问津氨碱法生产详情。多少年来, 许多国家要想探索索尔维法奥秘的厂商, 无不以失败而告终。19 10月 , 索尔维邀请包括居里夫人在内的当时世界上杰出的科学家们 , 在布鲁塞尔举行了国际性的索尔维会议, 探讨物理学和化学发展中尚待解决的重大问题。后定3年召开一次 , 并分为索尔维物理学会议和索尔维化学会议。索尔维是一个很像诺贝尔的人, 本身既是科学家又是家底雄厚的实业家, 万贯家财都捐给科学事业。诺贝尔是设立了以自己名字命名的科学奖金, 索尔维则是提供了召开世界最高水平学术会议”索尔维会议 ”的经费。第一届索尔维会议于 19 在布鲁塞尔召开, 后来虽然一度被第一次世界大战所打断 , 但从 1921年开始又重新恢复, 定期 3年举行一届。到了 1927年,这已经是第五届索尔维会议了, 也是最著名的一次索尔维会议资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。侯德榜第一次世界大战期间, 欧亚交通梗塞。由于中国所需纯碱都是从英国进口的 , 一时间 , 纯碱非常缺乏 , 一些以纯碱为原料的民族工业难以生存。 19 , 爱国实业家范旭东在天津塘沽创办了永利碱业公司 ,决心打破洋人的垄断 , 生产出中国的纯碱。 她聘请正在美国留学的侯德榜先生出任总工程师。1920 年 , 侯德榜先生毅然回国任职。 她全身心地投入制碱工艺和设备的改进上 , 终于摸索出了索尔维法的各项生产技术。 1924 年8 月 ,塘沽碱厂正式投产。1926 年, 中国生产的”红三角”牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内, 而且远销日本和东南亚。1937 年日本帝国主义发动了侵华战争, 她们看中了南京的硫酸铵厂 , 为此想收买侯德榜, 可是遭到侯德榜的严正拒绝。为了不使工厂遭受破坏, 她决定把工厂迁到四川, 新建一个永利川西化工厂。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。她发现原料中各有一半的比分没有利用上 , 只用了食盐中的钠和石灰中碳酸根 , 二者结合才生成了纯碱。食盐中另一半的氯和石灰中的钙结合生成了氯化钙 , 这个产物都没有利用上。那么怎祥才能使另一半成分变废为宝呢 ? 她想呀想 , 设计了好多方案 , 可是一都被推翻了。后来她终于想到 , 能否把索尔维制碱法和合成氨法结合起来 , 也就是说 , 制碱用的氨和二氧化碳直接由氨厂提供 , 滤液中的氯化铵加入食盐水 , 让它沉淀出来。这氯化铵既可作为化工原料 , 又能够作为化肥 , 这样能够大大地提高食盐的利用率 , 还能够省去许多设备 , 例如石灰窑、 化灰桶、 蒸氨塔等。 设想有了 , 能否成功还要靠实践。于是地又带领技术人员, 做起了实验。一直进行了 500 多次试验 , 还分析了多个样品 , 才把试验搞成功, 使设想成为了现实。这个制碱新方法被命名为”联合制碱法”, 它使盐的利用率从原来的 70%一下子提高到96%。另外 , 污染环境的废物氯化钙成为对农作物有用的化肥氯化铵, 还能够减少1/3 设备 , 因此它的优越性大大超过了索尔维制碱法, 从而开创了世界制碱工业的新纪元。理论基础 : 方法比较 ( 陆青青、 魏晶霞 )索维尔制碱法反应步骤为 :资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。NaCl+NH 3+CO 2+H 2O=NaHCO 3+NH 4ClCaCO3=CaO+CO 22NH 4Cl+CaO+2H 2O=2NH 3 +CaCl2+2H2O2NaHCO 3=Na 2CO3+CO2+H 2O反应生成的CO2 和 NH3 可重新作为原料使用。总反应式为:CaCO3+2NaCl+H 2O=CaCl 2+2NaHCO 3不难发现这里有个硬伤 , 由于 Ca2+是有毒的 , 而在生产中会不可避免的产生 Ca2+废料 , 这就对环境造成了污染 , 在这个讲究”和谐”的国度 , 我们可不希望这就被倒进河水里。侯氏制碱法第一步 : 氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵。第二步 : 碳酸氢铵与氯化钠反应生成一分子的氯化铵和碳酸氢钠沉淀 , 碳酸氢钠之因此沉淀是因为它的溶解度较小。根据NH4Cl 在常温时的溶解度比NaCl 大 , 而在低温下却比NaCl 溶解度小的原理 , 在 278K 283K(5 10 )时 , 向母液中加入食盐细粉, 而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。原理NH 3+H 2O+CO 2=NH 4HCO 3NH 4HCO 3+NaCl=NH 4Cl+NaHCO 3资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。2NaHCO 3( 加热 ) =Na2CO3+H 2O+CO2除了对 NaCl 的利用率不同 , 侯氏制碱法的另一个特点还在于产生的”附带产品”, 侯氏制碱法生成肥料( NH4Cl) ,而索维尔式却产生了有毒离子( Ca2+) 。比较相比之下 , 侯氏制碱法省事很多, 除去了诸如石灰窑、化灰桶、蒸氨塔等原有设备另外还将氨厂和碱厂联合起来 , 使用氨厂的原料制碱 , 同时生产农业肥料 , 在制碱行业属于质的飞跃。行动验证 : 实验制碱 ( 徐慧敏 , 荣宇阳 )大致方向 :我们一开始大致设计了如下方案, A 装置加热 Nh4Cl 和 Ca(OH)2产生 NH3, C 装置用 HCl 和 CaCO3 制取 CO2, B 中装入饱和食盐水。实验完毕后过滤B 中液体 , 加热滤渣即可。