2017-2018学年高中化学选修2 主题2 课题3 纯碱制造技

课题3 纯碱制造技术的发展1．知道纯碱是一种重要的基本化工原料，纯碱生产可以以海盐为原料，能说明氨碱法制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出相应的化学方程式。

(重点)2．了解侯氏制碱法的工艺流程，能说明侯德榜对氨碱法制碱工艺做出了什么改进。

3．能说出纯碱制造技术的主要发展历程，能从原料、原理、工艺等方面对几种制碱方法进行评价，进一步体会社会需求、资源的科学利用、各种技术间的相互借鉴是推动生产技术发展的重要因素。

(重难点)1.纯碱学名为碳酸钠，化学式为Na2CO3，俗称苏打。

2．纯碱广泛用于玻璃、冶金、纺织、印染、造纸、石油化工、食品及精细化学品的生产。

1．纯碱属于碱类物质吗？【提示】纯碱不属于碱，属于盐类物质。

1.原料：食盐、硫酸、石灰石、煤。

2．反应流程3．缺点：原料价格高，对设备腐蚀严重；难以连续化大生产，产品不纯，原料利用不充分，废渣污染环境。

1.原料：食盐、氨和二氧化碳。

2．生产过程(1)在用原盐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Mg 2＋和Ca 2＋。

这一过程称为盐水的精制。

(2)在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水，这个过程称为盐水氨化。

(3)使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵，这个过程称为氨盐水碳酸化。

化学方程式为NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。

(4)滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时可回收近一半的二氧化碳再利用。

化学方程式为2NaHCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋H 2O↑＋CO 2↑。

(5)将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。

化学方程式为2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O 。

2．索尔维制碱过程中可循环利用的物质有哪些？【提示】 NH 3和CO 2。

侯氏制碱法工艺流程示意图3．侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，有哪些方面的优点？【提示】 (1)原料利用率提高；(2)没有CaCl 2废料，减少对环境的污染；(3)缩短了生产流程，节省了投资，降低了生产成本。

①实际生产中，原料食盐中常有Ca 2＋、Mg 2＋等杂质，如果不除去这些杂质会产生什么危害？【提示】 Ca 2＋、Mg 2＋分别与CO 2－3反应生成CaCO 3和MgCO 3，既浪费了原料，又使所得的产品不纯。

②氨碱法的生产过程中，盐水氨化和氨盐水碳酸化的工序能否调换？【提示】 NH 3易溶于食盐水，使溶液呈碱性，从而能吸收大量CO 2；若两道工序调换，CO 2微溶于食盐水，溶有少量H 2CO 3的食盐水吸收NH 3时，不能生成HCO －3。

③氨碱法制纯碱涉及的反应原理是什么？【提示】 NH 3＋CO 2＋H 2O ＋NaCl===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ；2NaHCO 3=====△Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O↑1．索尔维制碱法的工艺流程2．索尔维制碱法的几道工序(1)盐水的精制：在用原盐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Mg 2＋和Ca 2＋。

(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。

反应的化学方程式为NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。

(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。

反应的化学方程式为2NaHCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O↑。

(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。

反应的化学方程式为2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△2NH 3↑＋CaCl 2＋2H 2O 。

根据氨碱法的原理，首先配制氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中加入氨水(体积比1∶1)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)用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生NH ＋4、HCO －3的原理_______________________________________________________________________________________________________________________________。

(2)向饱和食盐水中通入氨气和通入二氧化碳的先后顺序是先通氨气后通二氧化碳。

是否可以先通二氧化碳后通氨气？为什么？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

(3)写出氨碱法生成碳酸氢钠的化学方程式：_________________________________________________________________________________________。

【解析】在通常状况下，氨在水中的溶解度近700体积，二氧化碳在水中的溶解度仅约1体积。

所以应先向饱和食盐水中通入NH3，然后再通CO2，这样会使溶液里HCO－3的浓度增大。

【答案】(1)NH3＋H23·H2＋4＋OH－(或NH3＋H2＋4＋OH－)；CO2＋H22CO3－3＋H＋(或CO2＋H2－3＋H＋)(2)不可以。

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。

若先通二氧化碳后通氨气，溶液里只能产生很小浓度的HCO－3，不利于生成NaHCO3沉淀(3)NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl(或NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl)(1)纯碱是Na2CO3，而不是NaHCO3。

(2)氨水与足量的CO2反应生成NH4HCO3：NH3·H2O＋CO2===NH4HCO3；氨水与少量的CO2反应生成(NH4)2CO3：2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2CO3＋H2O。

1．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、CO2B．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、NH3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；加入石灰乳后回收NH3，但生成的CaCl2吸水性强，呈黏稠状无法处理。

【答案】 D①侯氏制碱法与氨碱法相比，工艺流程有什么改进？【提示】 侯氏制碱是将合成氨工业与制碱工业联合起来，改进了CO 2的来源。

②侯氏制碱比氨碱法有哪些优点？【提示】 a ．增大原料的利用率；b.防止CaCl 2废料的产生；c.降低了生产成本。

1．侯氏制碱的主要过程(1)粗盐水精制：加入熟石灰和纯碱除去Ca 2＋、Mg 2＋。

(2)盐水氨化：向精制盐水中通入NH 3。

(3)氨盐水碳酸化：NaCl ＋H 2O ＋NH 3＋CO 2===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。

(4)制Na 2CO 3回收CO 2：2NaHCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋H 2O↑＋CO 2↑。

(5)循环制NH 4Cl ：析出NaHCO 3后的母液吸收NH 3，降温加食盐，析出NH 4Cl ，滤出NH 4Cl 后再经氨化、碳酸化制碱。

2．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95%以上；NH 4Cl 可作氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO 转化成CO 2，革除了CaCO 3制CO 2这一工序。

(2)缺点：有时会发生氯化铵产品供过于求的情况。

侯氏制碱法的工艺流程如下图所示：仔细阅读后完成下列各题：(1)写出碳酸化反应方程式：________________________________________。

(2)气体B 的化学式为________。

(3)操作Ⅰ的名称是________，所需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、________。

在实验室里进行煅烧所用的仪器有_____________________________________。

(4)上述生产过程中能循环使用的物质是C 、B 、F 、________。

(填物质编号)【解析】 (1)分析工艺流程图可知：E 为Na 2CO 3，D 为NaHCO 3，即：2NaHCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋H 2O↑＋CO 2↑。

因此碳酸化是指向饱和食盐水的浓氨溶液中通入CO 2，其反应的方程式为NaCl ＋H 2O ＋CO 2＋NH 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。

(3)操作Ⅰ分离出NaHCO 3晶体得母液1，故操作Ⅰ为过滤，过滤装置所需玻璃仪器有：漏斗、玻璃棒、烧杯；煅烧所需主要仪器为：坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架及酒精灯。

(4)上述生产过程中能循环的物质有C 、B 、F 、A 。

【答案】 (1)NaCl ＋H 2O ＋NH 3＋CO 2===NaHCO 3↓＋NH 4Cl (2)NH 3 (3)过滤 漏斗 坩埚、三脚架、泥三角、坩埚钳、酒精灯 (4)A2．纯碱是一种重要的化工原料。

目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。

下列说法不正确的是( ) 【导学号：28920025】A ．“联合制碱法”是在“氨碱法”的基础上进行技术革新的成果B ．“联合制碱法”和“氨碱法”所用的氨都取自合成氨厂C ．“联合制碱法”和“氨碱法”所用的CO 2都来自石灰石的分解D ．“联合制碱法”的副产品是氯化铵，“氨碱法”的副产品是氯化钙【解析】 “氨碱法”所用的CO 2来自石灰石的分解；“联合制碱法”将合成氨厂和制碱厂联合进行生产，利用合成氨厂制造氢气时副产品的CO 2作为制碱的原料。

合成氨厂制造氢气的主要化学反应如下：C ＋H 2O(g)=====高温CO ＋H 2，CO ＋H 2O(g)=====催化剂高温CO 2＋H 2。

【答案】 C1．侯氏制碱的3种原料：氨气、二氧化碳、食盐。

2．侯氏制碱的2个反应：(1)NH 3＋CO 2＋H 2O ＋NaCl===NH 4Cl ＋NaHCO 3↓(2)2NaHCO 3=====煅烧Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O↑3．侯氏制碱的2种产品：Na 2CO 3和NH 4Cl 。