化学课件（人教版）：选修2《纯碱的生产》

欢迎进入化学课堂 课题3纯碱的生产 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了解技术的发展过程 3 掌握路布兰法 索尔维法 联合制碱法 侯氏制碱 的基本原理 一 纯碱及其用途碳酸钠的俗名叫 可用来制 和 碳酸钠作为原料可用来生产钠的化合物 还大量应用于中 我国素有 之称 二 路布兰制碱法1 原料 2 生产原理路布兰制碱法的生产原理用化学反应方程式表示为 纯碱 玻璃 制皂 造纸 纺织 漂染 生活 口碱 硫酸 食盐 木炭 石灰石 1 生成Na2SO4 2 生成Na2CO3 3 缺点 路布兰制碱法生产纯碱具有 等缺点 原料利用不充分 成分较高 设备腐蚀严重 三 氨碱法生产纯碱1 原料氨碱法是以和为原料生产碳酸钠的过程 但因二者不能自发进行反应 故而实际上 索尔维发明的氨碱法是以 和为原料 通过一系列反应来生产碳酸钠 碳酸钠 氯化钠 食盐 氨 二氧化碳 2 生产原理氨碱法是由比利时人发明的 所以也称为法 其生产原理用化学方程式表示为 索尔维 索尔维 制碱 四 联合制碱法1 原料联合制碱法 即将与联合生产的改进工艺 原料为 和 其中和来自于合成氨 2 反应原理联合制碱法的主要化学反应方程式是 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 氨碱法 合成氨 氯化钠 氨气 二氧化碳 氨气 二氧化碳 一 索尔维制碱法 氨碱法 索尔维法制碱生产的主要过程可划分为哪几个阶段 师生互动 提示 1 盐水的精制 在配制的饱和食盐水中 加入熟石灰和纯碱 以除去食盐水中的Mg2 和Ca2 2 盐水氨化 在精制盐水中 通入氨气制成氨盐水 3 氨盐水碳酸化 使氨盐水吸收二氧化碳 生成碳酸氢钠和氯化铵 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 索尔维法制碱的工艺流程是怎样的 学生交流 提示 索尔维制碱法的工艺流程 氨碱法有何优 缺点 师生互动 提示 优点 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 缺点 大量CaCl2用途不大 NaCl利用率只有70 约30 的NaCl留在母液中 以下关于索尔维制碱法的描述正确的是 A 使用的原料为食盐 CO2 氨B 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 主要原料有食盐 氨和CO2 反应的原理为NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 而NH3与CO2为1 1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 1 1892年比利时人索尔维以NaCl CO2 NH3 H2O为原料制得了纯净的Na2CO3 该法又称氨碱法 其主要生产流程如下 下列有关说法不正确的是 A 从理论上看 循环生产时不需要再补充NH3B 从绿色化学原料的充分利用的角度看 该方法有两个明显的缺陷是 氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物C 将NH4Cl作为一种化工产品 不再生产NH3来循环使用D 从理论上看 每再生产1molNa2CO3 再补充的物质及其物质的量分别是补充2molNaCl和1molCO2 解析 本题属于实验评价题 工业制碱的原理涉及反应 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O 索尔维法用生成的氯化铵制备氨气 将氯化铵进行了循环利用 所以从理论上讲 是不需要补充氨的 但是在生产过程中NaCl母液被弃去 氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙 这两点是索尔维法的缺陷 根据反应关系式及原子守恒 从理论上看每生产1molNa2CO3 2NaCl 2NH3 2CO2 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 再补充的物质及其物质的量分别是2molNaCl和1molCO2 答案 C 二 侯德榜制碱法 联合制碱法 联合制碱法的主要生产过程有哪些 师生互动 提示 联合制碱法是将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺 制碱过程中所需的CO2和NH3都是由合成氨厂提供 其主要过程如下 1 盐水精制 加入熟石灰和纯碱除去Ca2 Mg2 2 盐水氨化 精制盐水中通入NH3 侯氏制碱法的工艺流程是怎样的 师生互动 提示 侯氏制碱法的工艺流程 侯氏制碱法比索尔维制碱法有何优越性 学生交流 提示 保留了氨碱法的优点 消除了它的缺点 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 我国著名化学家侯德榜先生发明的 侯氏制碱法 因原料利用率高 并能进行连续生产 从而享誉中外 侯氏制碱法 的基本做法是向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳 获得碳酸氢钠晶体 再将所得碳酸氢钠晶体加热分解后即可得到纯碱 它的反应原理可用下列化学方程式表示 某课外兴趣小组同学按照 侯氏制碱法 原理 设计了如下一套实验装置 实验室可供选用的药品有 浓氨水 纯碱 大理石 稀盐酸 稀硫酸 熟石灰 氯化铵 氯化钠 1 A D中最合适的试剂 填名称 为 A D 2 本实验具体操作过程中 应先通 气体 再通 气体 原因是 3 指出该装置中的错误 至少两处 4 在改进装置后 该同学进行了实验 实验所用的饱和NaCl溶液中含溶质58 5g 实验最后得到无水碳酸钠26 0g 则其产率为多少 该同学针对其实验结果 认真分析了造成损失的原因 发现其操作步骤并没有错误 则主要原因是 5 在 侯氏制碱法 工业生产中 原料的利用率高 大大降低了成本 请问本实验中哪些物质可重复利用 解析 根据反应原理 实验操作过程为 先制得NH3 左边装置 和CO2 右边装置 再将制得的气体依次通入饱和食盐水中即得碳酸氢钠晶体 再加热碳酸氢钠晶体就可以得到纯碱 答案 1 氯化铵和熟石灰稀盐酸 2 NH3CO2CO2在水中溶解度小 先通NH3至饱和 有利于NaHCO3析出 3 B C之间缺少止水夹 B装置应与大气相通 不能为密闭装置 通NH3的导管不应伸入液面以下 任填两种即可 4 根据钠元素守恒 得关系式 2NaCl Na2CO3 m Na2CO3 106 58 5 117 53 0g 则Na2CO3的产率为26 0g 53 0g 100 49 0 NaHCO3在水中有较大的溶解度 未能全部沉淀出来 5 NH4Cl CO2 点评 本题以侯氏制碱法的原理为切入点 分别考查药品的选用 操作过程分析 实验装置评价 化学计算 化工生产原理等 A A气体是NH3 B气体是CO2B 第 步得到的晶体是发酵粉的主要成分C 第 步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯 漏斗 玻璃棒D 第 步操作的主要过程有溶解 蒸发 结晶 解析 侯氏制碱法 是中学阶段常研究的四大工业生产知识之一 主要应注重对其反应原理的理解 它是先制得氨化的饱和食盐水 再往其中通入CO2 即是往饱和食盐水中依次通入足量的NH3 CO2 不能依次通入CO2 NH3 因为NH3在水中的溶解度远远大于CO2 先将溶液氨化后 吸收CO2的效果更好 第 步即得到NaHCO3悬浊液 第 步应将NaHCO3加热分解 以得到Na2CO3 答案 D 在中国化学工业史上 有一位杰出的科学家 他为祖国的化学工业事业奋斗终生 并以独创的制碱工艺闻名于世界 他就像一块坚硬的基石 托起了中国现代化学工业的大厦 这位先驱者就是被称为 国宝 的侯德榜 曾以10科1000分的好成绩被北平清华留美预备学堂录取 侯德榜一生勤奋好学 虽工作繁忙却还著书立说 纯碱制造 一书于1933年在纽约列入美国化学会丛书出版 这部化工巨著第一次彻底公开了索尔维法制碱的秘密 被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著 同时被相继译成多种文字出版 对世界制碱工业的发展起了重要作用 美国的威尔逊教授称这本书是 中国化学家对世界文明所作的重大贡献 思考 侯先生奉献了毕生的精力制备纯碱 碳酸钠 为什么要制备碳酸钠 它到底有什么重要用途呢 提示 碳酸钠是一种非常重要的化工原料 在玻璃 肥皂 合成洗涤剂 造纸 纺织 石油 冶金 食品等工业中有着广泛的用途 在日常生活和生产中常用热的纯碱溶液来除去物品表面的油污 1 在下列科学家中 为我国的化学工业做出重大贡献的是 A 邓稼先B 李四光C 华罗庚D 侯德榜 解析 这四位都是我国在世界上享有盛誉的著名科学家 邓稼先是核物理学家 李四光是地质学家 华罗庚是数学家 侯德榜是化工学家 答案 D 下列说法正确的是 A 两步都是氧化还原反应B 只有第 步是氧化还原反应C 该方法对生产设备基本没有腐蚀D 该方法对环境污染较小 解析 依据氧化还原反应是有化合价变化的反应可知 第 步是氧化还原反应 故A错 B对 该生产中产生HCl 对生产设备严重酸蚀 第 步产生的CO是大气污染物 故C D错 答案 B 3 联合制碱法中关键的一步是把NH4Cl从几乎饱和的NaHCO3溶液里分离出来 为此根据NaCl和NH4Cl溶解度的差异 向混合溶液中通入某种气体 同时加入磨细的食盐 可析出不夹带NaHCO3的NH4Cl NaCl和NH4Cl共同存在时的溶解度曲线如下图所示 以下操作正确的是 解析 由题图可知 溶液的温度在0 10 的范围内 有利于NaCl的溶解和NH4Cl的析出 向溶液中加NaCl就是加Na 和Cl 向溶液中加NH3就是加OH 和NH4 这些都有利于NH4Cl的析出和NaHCO3的溶解 答案 D 解析 氨碱法 将NH4Cl和Ca OH 2再反应 使NH3循环利用 联合制碱法 是制得纯碱和副产品氯化铵 答案 B 5 苏打和小苏打有着广泛的应用 试从消耗反应物的量等角度 回答下列问题 1 做面条时防止面粉较长时间储存变酸味 常加入适量的面碱 选用 因为 2 作为泡沫灭火器的药品 选用 因为 3 用于洗涤餐具及实验室的玻璃仪器等 选用 因为 4 胃溃疡 胃壁溃烂或穿孔 病人的胃酸过多 医生给病人服用Al OH 3胶乳 既不用苏打也不用小苏打 是因为 解析 解答第 2 题可从下面的反应比较有关量的关系 Al3 3HCO3 Al OH 3 3CO2 2Al3 3CO32 3H2O 2Al OH 3 3CO2 答案 1 苏打中和等量的H Na2CO3比NaHCO3的用量少 质量比为53 84 2 小苏打产生等量的CO2 NaHCO3比Na2CO3的用量少 质量比为84 106 3 苏打Na2CO3的水解程度比NaHCO3大 产生等量的OH 需Na2CO3的量较少 4 Na2CO3 NaHCO3与胃液中的盐酸反应生成CO2气体会加速胃壁穿孔 6 我国化学家侯德榜 如图 改革国外的纯碱生产工艺 生产流程可简要表示如下 1 上述生产纯碱的方法称 副产品的一种用途为 2 沉淀池中发生的化学反应方程式是 3 写出上述流程中X物质的化学式 4 使原料氯化钠的利用率从70 提高到90 以上 主要是设计了 填上述流程中的编号 的循环 从沉淀池中取出沉淀的操作是 5 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 6 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 要检验Na2CO3中是否混有NaCl 只需向其溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液看是否有白色沉淀即可 在向母液中通入NH3时发生反应HCO3 NH3 NH4 CO32 c NH4 增大 NaHCO3转化为Na2CO3 答案 1 联合制碱法 或侯德榜制碱法 化肥 或电解液或焊药等 2 NH3 CO2 H2O NaCl NH4Cl NaHCO3 或NH3 CO2 H2O NH4HCO3 NH4HCO3 NaCl NaHCO3 NH4Cl 3 CO2 4 过滤 5 稀硝酸和硝酸银溶液 6 a c 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全