资源描述
NaOH固体久置于空气中，最终会变成什么？ 提示 NaOH固体在空气中吸收水分潮解，空气中的CO2与NaOH溶液反应生成Na2CO3溶液，Na2CO3溶液中水分蒸发变成Na2CO310H2O，Na2CO310H2O失水而生成Na2CO3，即纯碱。 纯碱有哪些用途？ 提示 用于玻璃、冶金、纺织、印染、造纸、石油化工、食品及精细化学品的生产。,课题3 纯碱的生产,1,2,1了解纯碱的生产及发展过程。 2了解体现天然碱的生产与化工生产之间的联系及体现 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)。,碳酸钠的俗名叫_，可用来制_、 _、 _、 _和_，碳酸钠作为原料可用来生产_的化合物，还大量应用于_中。我国素有“_”之称。,纯碱,玻璃,肥皂,造纸,纺织,漂染,生活,口碱,钠,原料：_、 _、 _、 _。 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： (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。,硫酸,食盐,木炭,石灰石,1.,2,原料利用不充分,成本较高,设备腐蚀严重,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，是以_、_和_为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。 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： _， _， _。,1.,2,碳酸钙,氯化钠,食盐,氨,二氧化碳,索尔维,索尔维,制碱,NH3CO2H2O=NH4HCO3,NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl,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。 反应原理 联合制碱法的主要化学反应方程式是 _ ， _。,1.,2,氨碱法,合成氨,氯化钠,氨气,二氧化碳,氨气,二氧化碳,NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,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”中的碱是指什么？ 提示 Na2CO3,【慎思1】,在常温下，向饱和Na2CO3的溶液中通入足量的CO2会有晶体析出，此晶体是NaHCO3。析出该晶体的原因是什么？ 提示 NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3小。,【慎思2】,著名的侯氏制碱法第一步反应是向氨化的饱和食盐水中通入CO2而使小苏打析出，该反应可表示为NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。在40 时，向434 g饱和食盐水中通入44.8 L(标准状况)氨气，再向其中通入过量的CO2。(溶解度：40 时，NaCl：37 g，NaHCO3：13 g，NH4Cl：46 g；10 时，NH4Cl：33 g) (1)可析出小苏打多少克？ (2)是否有NH4Cl析出？,【慎思3】,答案 (1)131.5 g (2)不析出NH4Cl,索尔维法制碱的主要过程可划分为以下几个阶段： (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。 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,1,(4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收近一半的二氧化碳再利用。 (5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。,2索尔维制碱法的工艺流程 3氨碱法的评价,优点：氨碱法生产纯碱具有原料(食盐和石灰石)价廉易得、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不正确的是 ( )。 A使用的原料为食盐、CO2、氨 B精制盐水后应先通入NH3再通入过量的CO2 C析出NaHCO3后的母液中已无NaCl，只有NH4Cl D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CaCl2吸水性强，呈黏稠状无法处理。 答案 C,【例1】,索尔维制碱法生产纯碱的过程中，将饱和食盐水氨化、碳酸化后，析出碳酸氢钠沉淀并形成NH4Cl溶液。HCO3和NH4的形成、碳酸氢钠沉淀的形成，实质上就是下列平衡向右移动的结果：,根据氨碱法制碱原理，首先配置氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中通入氨气并充分搅拌；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)用化学用语分别表示出氨和二氧化碳在水中产生NH4、HCO3的原理：_ _。 (2)向饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳的先后顺序是先通氨气后通二氧化碳。是否可以先通入二氧化碳后通入氨气？为什么？_ _。,【体验1】,(3)写出氨碱法生产碳酸氢钠的化学方程式_ _。 解析 在通常状况下，氨在水中的溶解度约1700，二氧化碳在水中的溶解度约11。 (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)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,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。 (3)氨盐水碳酸化：NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl。 (5)循环制NH4Cl：析出NaHCO3后的母液中吸收NH3，降温加食盐，析出NH4Cl，滤出NH4Cl后再经氨化、碳酸化制碱。,1,侯氏制碱法的工艺流程 侯氏制碱法的评价 (1)优点：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。 (2)缺点：有时会发生氯化铵产品供过于求的情况。,2,3,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 ( )。,【例2】,解析 由题图可知，溶液的温度在010 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，向溶液中通NH3就是增加OH和NH4，这些都有利于NH4Cl的析出和NaHCO3转化为Na2CO3 。 答案 D,我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，探索出了一种生产纯碱的方法，其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)沉淀池中发生反应的化学方程式是_ _。 (3)写出上述流程中X物质的分子式为_。,【体验2】,(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NH4Cl的纯度,解析 将NH3和CO2两种气体通入NaCl溶液后，发生化学反应：NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl NaHCO3溶解度较小，结晶析出；NH4Cl溶解度较大，留在母液中；溶液里还有未反应的NaCl和未结晶的NaHCO3。从母液中提取NH4Cl后，含有NaCl和NaHCO3的溶液循环到沉淀池中再次利用，这样就大大提高了氯化钠的利用率。,答案 (1)侯德榜制碱法(或联合制碱法) 用作农作物的化肥(其他合理的答案亦可) (2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl (3)CO2 (4) 过滤 (5)硝酸酸化的硝酸银溶液 (6)ac,1.与同浓度盐酸反应产生气体快慢的探究 试剂：Na2CO3粉末、NaHCO3粉末、稀盐酸 操作：各取少量Na2CO3、NaHCO3粉末分装于两支试管中，分别加入相同浓度的稀盐酸约2 mL。 现象：两试管中均剧烈反应，产生大量气泡，但盛NaHCO3粉末的试管中产生气泡的速率快。 反应化学方程式和离子方程式为：,【探究过程】,实验探究三 碳酸钠与碳酸氢钠的性质,Na2CO32HCl=2NaClCO2H2O CO322H=CO2H2O NaHCO3HCl=NaClCO2H2O HCO3H=CO2H2O 结论：与同浓度盐酸(或硫酸)反应，NaHCO3粉末比Na2CO3粉末反应快。 应用：定性检验Na2CO3与NaHCO3两固体粉末； 制泡沫灭火器时，用NaHCO3比Na2CO3效果好。,Na2CO3与NaHCO3的热稳定性探究 试剂：Na2CO3粉末、NaHCO3粉末 步骤：(1)按如图装置将仪器连接好； (2)检查装置气密性(事先将导管放入水中)； (3)在大试管中装入Na2CO3粉末(或NaHCO3粉末)，在烧杯内加入澄清石灰水； (4)用酒精灯加热药品(先均匀受热，后固定在药品处加热)，观察观象。 现象：加热NaHCO3粉末时，试管口有水珠产生，澄清石灰水中先有气泡产生，然后产生白色浑浊；加热Na2CO3粉末时，除导管口开始有少量气泡产生外，无其他明显现象。,2,根据以上实验现象，你认为区别固体Na2CO3和NaHCO3最好的方法是 ( )。 A加热 B两者分别与同浓度的稀盐酸反应 C溶于水，比较其溶解性 D两者分别加入NaOH溶液或石灰水 解析 A选项加热固体Na2CO3无反应，在高温下才分解；NaHCO3受热便可分解，但现象不很明显，若要利用分解产生的CO2的性质，必然增加装置和药品，若要将两种物质在加热前后分别称重来鉴别并非不可，但太麻烦；B选项将两种固体分别与同浓度的稀盐酸反应，产生气体慢的,【案例】,为Na2CO3，产生气体快的为NaHCO3，且操作简单，现象明显；C选项利用NaHCO3、Na2CO3的溶解性的差异来鉴别，只能动用天平称量，也很麻烦；D选项在Na2CO3、NaHCO3中分别加入NaOH溶液，前者不反应，后者虽反应但无明显现象，无法区分，若加石灰水，虽然化学反应方程式不同，但都有白色沉淀产生，Ca(OH)2Na2CO3=CaCO32NaOH，Ca(OH)22NaHCO3=CaCO3Na2CO32H2O，也难以区别。 答案 B,
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