纯碱的工业制法(后)
纯碱工业制作方法
纯碱工业制作方法纯碱即苏打(soda)，化学式为Na2CO3，是一种重要的化工原料，是食品、造纸、制药、玻璃、肥皂、印染等工业乃至人民日常生活的必需品。
一:布兰制碱法:古代，人们从草木灰中提取碳酸钾，后来又从盐碱地和盐湖等天然资源中获取碳酸钠，但量太小。
远不能满足化工生产需求，1791年法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐为原料制碱，称路布兰制碱法，该法分三布：①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl；②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4+4C=Na2S+4CO↑③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS缺点:;该方法生产时需要高温，硫酸对设备腐蚀严重，CaS废弃物长期堆积臭气四溢，加之成本较高，后被氨碱法代替。
二: 氨碱法即索尔维制碱法，是1862年，比利时人索尔维以食盐、氨、二氧化碳原料发明的制碱法，其反应也分三步进行：①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O反应生成的C O2可回收利用，NH4Cl又可与生石灰反应重新生成氨气：2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O缺点:该法实现了连续化生产，食盐利用率得到提高，使纯碱价格大大降低，并且产品质量纯净，故被称纯碱。
三: 候氏制碱法对上述方法做了较大的改进，此法的最大特点是不从固体碳酸氢铵(NH4HCO3)，而是由盐卤先吸收氨后再碳酸化以进行连续生产，此法的原理是：低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中N a+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法。
纯碱的生产工艺(侯氏制碱法)
纯碱的生产工艺（侯氏制碱法）碳酸钠，俗名苏打、纯碱、洗涤碱，化学式：Na2CO3，普通情况下为白色粉末，为强电解质。
密度为2.532g/cm3，熔点为851°C，易溶于水，具有盐的通性。
是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品，绝大部分用于工业，一小部分为民用。
在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。
玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。
化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。
冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。
印染工业用作软水剂。
制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。
还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。
食用级纯碱用于生产味精、面食等。
一、实验目的1．掌握侯氏制碱法的原理和方法；2．了解侯氏制碱法的原理应用于实际化工生产中的方法；3．培养学生对专业知识的应用能力。
二、实验原理侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。
也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀，气体和难电离的物质生成。
要制得纯碱（Na2CO3），就要利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。
要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，其中NaHCO3溶解度最小，最终析出大量的晶体。
化学方程式为：（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑即：NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑三、主要试剂及仪器设备试剂：二氧化碳、浓氨水、粉状氯化钠、95%乙醇；仪器设备：启普发生器、电子天平、抽滤装置、100 mL锥形的1个、50 mL量筒1个、陶瓷坩埚1个、100mL烧杯5个。
[化学史料]纯碱工业近代史与侯氏制碱法
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纯碱工业近代史与侯氏制碱法黄明建人类早期用碱主要有两个来源：一是天然碱，源于碱湖；二是植物碱，将植物（如海藻）烧成灰后，经水浸、过滤、浓缩结晶后的提取物。
18世纪中叶，由于玻璃、肥皂、皮革等工业生产规模的扩大，使纯碱的市场需求量也迅速增大。
正是在这一时期，英法七年战争（1756～1763）导致法国纯碱供应严重短缺。
1775年，法国科学院悬赏征求制碱方法。
直至1789年，法国医生路布兰（N.Lebelanc ）终于发明了一种有实用价值的制碱法，并于1791年获得法国专利权。
路布兰制碱法路布兰以食盐、硫酸、煤及石灰石为原料制得纯碱。
食盐与硫酸作用生成硫酸钠（也有国家用芒硝代替硫酸和食盐），再同石灰石、煤混合，置于反射炉或旋转炉于950～1000℃下煅烧。
主要反应原理： 2NaCl + H 2SO 4 == Na 2SO 4 + 2HClNa 2SO 4 + 2C == Na 2S + 2CO 2↑ （同时有CO 生成）Na 2S + CaCO 3 == Na2CO 3 + CaS 索尔维制碱法（氨碱法）1861年，比利时人索尔维（E.Solvay ）在其父煤气厂从事稀氨水的浓缩工作时，发现用饱和食盐水吸收氨和二氧化碳时能制得重（chóng ）碱——碳酸氢钠，继而可制得纯碱。
索尔维制碱法（或称氨碱法）就此产生，并获得利用海盐、氨和石灰石制取纯碱的专利。
1863年，索尔维正式筹资办厂，很快迫使路布兰法退出历史舞台。
其生产工艺的主要流程：高温高温高温主要反应原理：CaCO 3 == CaO + CO 2↑NaCl + NH 3 + CO 2 + H 2O = NaHCO 3↓+ NH 4Cl 2NaHCO 3 == Na 2CO 3 + CO 2↑+ H 2O2NH 4Cl + Ca(OH)2 == CaCl 2 + 2NH 3↑+ H 2O生产中，先要精制饱和食盐水的原因，是为了除去混在食盐中的Mg 2+和Ca 2+，避免在后续工序中生成难溶的氢氧化物和碳酸盐，影响传热，甚至堵塞管道，还影响产品的质量。
纯碱工业制法
纯碱工业制法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：纯碱，化学名为碳酸氢钠，也称碳酸钠，是一种重要的化工原料，广泛应用于玻璃、肥料、洗涤剂等行业。
纯碱工业制法主要分为两种，一种是氢氧化钠法，另一种是自然碱法。
本文将重点介绍氢氧化钠法制备纯碱的工艺流程及相关知识。
氢氧化钠法制备纯碱的工艺流程包括若干步骤，主要包括矿石选矿、石灰石碳化、氢氧化钠提取、碳酸化及回收利用等。
首先是矿石选矿，通常采用天然碱矿石，如矿石中含有氯化钠、氯化钾、硫酸钠等。
选矿过程中，将含碱物质的矿石从其他杂质中分离出来，以确保最终产品的纯度。
接下来是石灰石碳化，将选矿得到的碱矿石和石灰石研磨混合，并在高温下进行反应，生成氢氧化钠。
这一步骤是制备纯碱的关键环节，影响着产品的质量和产量。
然后是氢氧化钠提取，将碳化生成的氢氧化钠进行提取分离，得到高纯度的氢氧化钠溶液。
在纯碱工业制法中，氢氧化钠是十分重要的中间体，它不仅是制备纯碱的关键原料，也广泛应用于其他化工领域，如造纸、皮革、食品等。
氢氧化钠的生产工艺和技术水平也直接影响着纯碱的制备质量和成本。
除了氢氧化钠法，纯碱的另一种制备方法是自然碱法。
自然碱是指天然产生的碳酸盐矿石，如矿砂、矿泉水等。
自然碱法制备纯碱的工艺流程相对简单，主要是通过碳酸盐矿石的热分解、碱液处理等步骤获得纯碱产品。
与氢氧化钠法相比，自然碱法的纯碱产量较低，且质量也不如氢氧化钠法制备的产品。
纯碱工业制法是一个复杂而重要的化工过程，其工艺流程和技术水平直接影响着产品的质量和生产效率。
随着科技的不断进步和发展，纯碱工业制法也在不断创新和改进，以满足市场需求和提高生产效益。
希望通过本文的介绍，读者可以更加全面地了解纯碱的制备工艺及相关知识，进一步推动纯碱工业的发展和进步。
第二篇示例：纯碱，即氢氧化钠，是一种重要的化工产品，广泛用于制造玻璃、肥料、皂类、造纸、化纤等行业。
纯碱工业制法主要是通过电解食盐溶液，制取氢氧化钠和氯气，再通过碱液处理，得到纯碱产品。
工业上用纯碱制烧碱的化学方程式
工业上用纯碱制烧碱的化学方程式化学式：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O
烧碱是利用纯碱与酸碱反应，以水和晶体硫酸钠为产物，获得合
成烧碱的化学反应。
烧碱反应原理：酸性与碱性物质反应后，氢离子和离子会发生转
移反应，从而生成氢氧化钠和硫酸钠。
在工业上，烧碱是一种常用的合成方法，可以制备具有良好灭菌
消毒特性的合成烧碱。
烧碱合成过程是，将高纯度、无污染的纯碱
（氢氧化钠）通过反应器与受控的石灰石（CaCO3）、硫酸或其他卤素
水溶液中的H2SO4反应，而得到水溶液中的晶体硫酸钠和水蒸气。
具体化学反应为：2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O
这个反应也被称为酸碱反应，它是物质发生气体变化时特有的一
种反应，主要发生在氢氧化钠与酸反应之中，由于碱性物质与酸反应，表现出数学中的加法或减法等规律，能够将两种物质转化为两种新的
物质，而氢氧化钠和硫酸钠就是这个反应的最佳产物。
实验1工业纯碱(Na2CO3)的制备及含量测定
实验一工业纯碱（Na2CO3）的制备及含量测定一、实验目的1.掌握利用复分解反应及盐类的不同溶解度制备无机化合物的方法。
2.掌握温控、灼烧、减压过滤及洗涤等操作。
3.进一步巩固酸碱平衡和强酸滴定弱碱的理论及滴定分析操作技能。
二、实验原理1．Na2CO3的制备原理Na2CO3的工业制法是将NH3和CO2通人NaCl溶液中，生成NaHCO3，经过高温灼烧，失去CO2和H2O，生成Na2CO3，反应式为NH3+CO2+H2O+NaCl ══ NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3══ Na2CO3+CO2↑+H2O2．产品纯度分析与总碱度的测定原理常用酸碱滴定法测定其总碱度来检测产品的质量。
以HCl标准溶液作为滴定剂，滴定反应式如下CO2↑+H2O反应生成的H2C03其过饱和的部分分解成CO2逸出，化学计量点时，溶液的pH为3．8～3．9，以甲基橙作指示剂，用HCl标液滴定至橙色(pH≈4．0)为终点。
三、仪器药品仪器：恒温水浴锅循环水真空泵烧杯（250mL）布氏漏斗蒸发皿量筒（100mL）干燥器台天平分析天平容量瓶（250mL）移液管（25mL）锥形瓶（250mL）酸式滴定管药品：NaCl（固）NH4HCO3 （固）0.1mol·L-1 HCl 甲基橙指示剂（1g·L-1）无水Na2C03（AR）四、实验步骤1．Na2CO3的制备(1) NaHCO3中间产物的制备取25mL含25％纯NaCl的溶液于小烧杯中，放在水浴锅上加热，温度控制在30～35℃之间。
同时称取NH4HCO3固体(加以研磨)细粉末10g，在不断搅拌下分几次加入到上述溶液中。
加完NH4HCO3固体后继续充分搅拌并保持在此温度下反应20min左右，静置5min后减压过滤，得到NaHCO3晶体。
用少量水淋洗晶体以除去黏附的铵盐，再尽量抽干母液。
(2)Na2CO3制备将上面制得的中间产物NaHCO3放在蒸发皿中，置于石棉网上加热，同时必须用玻璃棒不停地翻搅，使固体均匀受热并防止结块。
索尔维制碱法与侯氏制碱法
NH4Cl
索尔维制碱法与 侯氏制碱法（也叫做氨碱法与联
碱法）
无水碳酸钠，俗名纯碱、苏打。 它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤 剂、纺织、制革等工业的重要 原料，还常用作硬水的软化剂， 也用于制造钠的化合物。它的 工业制法主要有氨碱法和联合 制碱法两种。
一、氨碱法（又称索尔维法） 制碱法包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同， 将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生 成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体， 再煅烧制得纯碱产品，其滤液是含有氯化铵和氯化钠 的溶液。第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液 中结晶沉淀出氯化铵晶体。由于氯化铵在常温下的溶 解度比氯化钠要大，低温时的溶解度则比氯化钠小， 而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里 的溶解度小得多。所以在低温条件下，向滤液中加入 细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结 晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。 此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液，已基本上被氯化 钠饱和，可回收循环使用。其工业生产的简单流程如 图所示。
氨碱法的优点是：原料（食盐和石灰石）便宜；产品 纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环 使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。但氨碱法 也有许多缺点：首先是两种原料的成分里都只利用了 一半——食盐成分里的钠离子（Na＋）和石灰石成 分里的碳酸根离子（CO32－）结合成了碳酸钠，可 是食盐的另一成分氯离子（Cl－）和石灰石的另一成 分钙离子（Ca2＋）却结合成了没有多大用途的氯化 钙（CaCl2），因此如何处理氯化钙成为一个很大的 负担。氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只 有72％～74％，其余的食盐都随着氯化钙溶液作为 废液被抛弃了，这是一个很大的损失。
纯碱的工业制法
CO2含 量高的 空气
CaO颗粒
CO2含 量低的 空气
步骤一
步骤二
利用太阳能将反应器加热到400℃，
利用太阳能将反应器加热到
CaO与CO2反应形成CaCO3
900℃，释放出CO2。
问题1 假如你是CCS技术研发人员，用Na2O或Na2O2是否
可以替换CaO？
Na2O+CO2= Na2CO3
2Na2O2+2CO2= 2Na2CO3 +O2
① NaCl + NH3 +CO2 + H2O = NaHCO3+ NH4Cl ② 2NaHCO3加=热 Na2CO3 +CO2↑+H2O
NH3 饱和食盐水 石灰窑 CO2 沉淀池 NaHCO3
CO2 煅烧炉
Na2CO3
工业制纯碱的原理
问题1
如何理解工业制碱法:NaCl + NH3 +CO2 + H2O = NaHCO3 + NH4Cl的发生，即为什么能析出NaHCO3晶体？
煅烧石灰石能耗高；
大量CaCl2废弃； NaCl利用率低。
问题3 设计实验方案鉴别Na2CO3固体和NaHCO3固体。 1.加热法 2.测相同物质的量浓度溶液的pH 3.相同物质的量浓度的溶液中加入同浓度的盐酸 4.相同物质的量浓度的溶液中加入CaCl2溶液
左侧试管为NaHCO3+CaCl2；右侧试管为Na2CO3+ CaCl2
方法二、另一些科学家利用NaOH溶液的喷淋“捕捉”空气中 的CO2，如下图所示。
Na2CO3+Ca(OH)2 =CaCO3↓+2NaOH
吸收塔
分离池
煅烧炉
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纯碱的工业制法
[重点]与纯碱工业相关的化学原理、循环原理、纯碱工艺流程
[难点]化学原理与工业生产的结合分析
纯碱的工业制法。
纯碱是什么物质的俗称? 对，是碳酸钠苏打的俗称。
纯碱是重要的基础化工原料，主要应用于玻璃制造、化工、冶金，以及造纸、纺织、食品等轻工业，用量极大，被誉为“化工之母”。
纯碱的地位如此重要，工业上如何通过化学反应去制备碳酸钠呢？要制备碳酸钠，得找生产原料。
为适合大规模的生产，所找的原料应是广泛、廉价的。
根据这个原则，我们共同来寻找。
碳酸钠含有钠离子和碳酸根离子。
含有钠离子的化合物自然界中最常见的是------氯化钠，提供碳酸根最廉价的原料是------石灰石(碳酸钙)。
因此，我们可利用氯化钠和碳酸钙作为生产原料。
[投影] 制备纯碱的原料: NaCl ,CaCO3
[提问] 氯化钠和碳酸钙能直接反应生成碳酸钠吗?
[学生] 不能
[设问]不能直接生成碳酸钠，就必须有中间产物作为过渡。
可以通过什么中间产物过渡呢？
[引导] 这个问题可以说困扰了科学界很长的一段时间。
法国科学院甚至设立10万法郎，用于奖励发明苏打工艺的人。
比利时工业化学家索尔
维通过努力，以碳酸氢钠作为中间产物，再由碳酸氢钠煅烧得到碳酸
钠，从而实现了合成制碱的生产方法。
索尔维发明的这种方法就叫做
索尔维制碱法。
[投影] 一、索尔维制碱法(氨碱法)
[设问] 索尔维制碱法的化学反应原理是怎样的？首先来了解索尔维是怎样制备碳酸氢钠。
索尔维通过大量的研究，发现在饱和食盐水中通入两种气体能产生
大量的碳酸氢钠沉淀。
这两种气体是由碳酸钙煅烧形成的二氧化碳以
及氨气。
碳酸氢钠的制备:
通
通
[设问]为什么饱和食盐水中通入氨气和CO2就能有碳酸氢钠沉淀产生？[引导] 我们来分析一下。
氨气是一种碱性气体，二氧化碳是酸性氧化物，这两者在溶液中反应吗？反应生成什么物质？
[学生] 生成碳酸氢铵
[引导]当NH4HCO3和NaCl这两种可溶性盐混合在一起时，溶液中大量存在的离子有哪几种？
[学生]NH4+,HCO3ˉ,Clˉ, Na+四种离子。
[提问]请大家析这四种离子两两结合可形成哪几种物质？
[学生] NH4HCO3 , NaCl,NaHCO3,NH4Cl
[教师]根据溶解性表，我们应该知道为什么碳酸氢钠可沉淀析出？
[投影]
四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表
盐
溶
解
度
温度
NaCl
NH4HCO3
NaHCO3
NH4Cl
0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃100℃
35.7
11.9
6.9
29.4
35.8
15.8
8.1
33.3
36.0
21.0
9.6
37.2
27.0
11.1
41.4
36.336.6
12.7
45.8
①
37.0
14.5
50.4
37.3
16.4
55.3
39.8
77.3
①>35℃NH4HCO3会有分解
[学生] 因为NaHCO3溶解度较小，在溶液中含有较大浓度的钠离子和碳酸氢根时，就会有碳酸氢钠的晶体析出。
析出的碳酸氢钠经洗涤煅烧就
可形成碳酸钠产品。
[教师]下面请同学们写一些对应的化学方程式：往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳、煅烧碳酸氢钠制碳酸钠。
练一练
[投影] 1.索尔维制碱法(氨碱法)原理：（反应原料: NaCl ,CaCO3,NH3）·往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳：
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NaCl
·碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠
2NaHCO Na2CO3+CO2↑+H2O [教师]。
以上三个反应就是索尔维制碱法的化学反应原理。
这里我要问一个小问题，在反应NH3+CO2+H2O→NH4HCO3 中要制备碳酸氢铵，必
须什么物质过量？二氧化碳过量。
[教师总结]索尔维利用原料通过NH4HCO3和NaHCO3得到纯碱，反应原料除了利用NaCl ,CaCO3外还利用了NH3，这种方法又叫氨碱法。
[教师] 在由反应原理转化为工业生产须进行工艺设计。
为制备更多的碳酸氢钠，在饱和氯化钠溶液中，应先通氨气还是二氧化碳？
[学生] 氨气和二氧化碳的溶解度不同。
应先通入氨气，因为氨气极易溶于水，通入氨气后的溶液呈碱性，碱性溶液能吸收更多地二氧化碳。
[提问]现在请同学们根据氨碱法的反应原理，动笔画出制备流程图。
画一画[投影]2.索尔维制碱法（氨碱法）的工业生产流程：
[设问] 氨碱法有什么优缺点?
3.索尔维制碱法的优缺点:
优点：1、原料（食盐和石灰石）普遍易得、便宜；
2、产品纯碱的纯度很高；
3、副产品氨气和二氧化碳可回收循环使用；
4、投资少，制造步骤简单，适合大规模生产。
缺点：1、生成大量无用的氯化钙；
（两种原料的成分里都只利用了一半—食盐里的钠离
子和石灰石成分离的碳酸根离子结合成了碳酸钠，可
是氯离子和钙离子都结合成了没有多大用途的氯化
钙；
2、原料食盐的利用率只有70%左右,其余的食盐都随着氯
化钙溶液作为废液被抛弃了，这是很大的损失。
[教师] 现在我们提倡绿色化学，绿色化学要求最大限度利用原料、最大限度减少废物的排放。
从这一点来看，在氨碱法中氨气和二氧化碳的回收循环符合绿色化学的思想；而生成大量无用的氯化钙和食盐的低利用率违背了绿色化学。