氯碱工业和联合制碱工业.pdf
专题 教材实验(侯氏制碱、氯碱工业、海水提溴 碘 镁、铝土矿)(原卷版)
教材实验（侯氏制碱、氯碱工业、海水提溴碘镁、铝土矿）1.侯氏制碱法(1)原料食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为C＋H2O(g)====CO＋H2，CO＋H2O(g)=====CO2＋H2。
(2)工艺流程(3)反应原理①产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl。
①产生Na2CO3的反应：2NaHCO3====Na2CO3＋CO2＋H2O。
(4)循环使用的物质：CO2、饱和食盐水。
课堂检测011.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。
下列操作正确的是()A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉2.工业上以粗盐(含Ca2＋、Mg2＋、SO2－4等杂质)为主要原料，采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4Cl，实验室模拟工艺流程如图甲所示。
下列说法正确的是()甲乙A.饱和食盐水中先通入的气体为CO2B.流程图中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒C.如图乙所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性D.对粗盐溶液除杂可依次加入过量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液，过滤后再加入盐酸调节溶液的pH2.氯碱工业原理：①制备次氯酸钠：2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O①制备氯化氢：H 2＋Cl 2=====点燃2HCl 课堂检测021.Cl 2O 是黄棕色具有强烈刺激性气味的气体，是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。
一种制取Cl 2O 的装置如图所示。
已知：Cl 2O 的熔点为－116 ①，沸点为3.8 ①；Cl 2的沸点为－34.6 ①；HgO ＋2Cl 2===HgCl 2＋Cl 2O 。
高中化学《5非金属元素5.3化工生产氯碱工业和联合制碱工业》122沪科课标教案课件教学设计
1《纯碱的工业制法》教学设计执教：华东师大三附中李超上课时间：2017年10月11日，下午14：20上课地点：教学楼504上课班级：高三（3）班一、背景分析结合学校提出的以问题为导向，进一步推进基于培养学生核心素养的“两力”建设，本届高三化学学科推行模块化教学策略，以促进学生自主学习力与学科思维力的提升。
纯碱的工业制法归属于模块三（常见的无机物）单元二（金属元素）的第3课时，是在学习了钠及其重要化合物，认识化工生产原理的基础上，学习纯碱的工业制法，了解化学研究对化学工业发展的促进作用，以及化学工业发展和社会物质文明提高的关系，体现了化学科学的独特魅力。
二、教学目标1．理解纯碱工业制法的反应原理。
2．知道氨碱法与联合制碱法的简单工艺流程。
3．通过分析、比较、归纳等方法，了解氨碱法和联合制碱法的优缺点。
4．通过学习，增强民族自豪感以及社会责任感。
三、教学重点纯碱工业制法的反应原理及工艺流程四、教学难点纯碱工艺流程的改进五、教学方法引导——探究六、教学流程表：四种物质的溶解度数据投影导入：由纯碱的重要用途引出主题探究一：纯碱工业制法的反应原理小结布置作业探究三：联合制碱法简单工艺流程探究二：氨碱法的简单工艺流程课堂练习2七、教学过程教学内容教师活动学生活动设计意图了解纯碱的用途及纯碱工业发展史1.由纯碱的重要用途导入2.介绍纯碱工业的发展史了解感悟化学与生活、生产的密切联系探究一：纯碱工业制法的反应原理1．引导分析反应原理2．提供溶解度数据分析、推导反应原理提高分析、推导的能力探究二：氨碱法的简单工艺流程1.了解氨碱法的工艺流程2.分析氨碱法工艺的优缺点讨论、交流增强合作意识，提高发现问题的能力探究三：联合制碱法的简单工艺流程1．启发引导对氨碱法工艺的改进2．归纳大规模联合生产的优越性讨论、交流1.拓展思维能力2.树立绿色化学思想课堂练习展示相关习题思考、回答学以致用课堂小结略课后作业1、了解我国纯碱工业现状2、完成第3课时课后作业八、教学反思《纯碱的工业制法》力图实践“中学化学教学中以情促学”的理念。
专题12侯氏制碱法(学生版)-2020化学《满分中考重难点题型》精准练(九下)
专题12 侯氏制碱法1. 工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业．在工业上，制取氯气和烧碱的主要工艺流程如下：（1）环节Ⅰ：利用海水提取粗盐的过程（如图）．图中①是________（填“蒸发”或“冷却”）池．（2）母液为氯化钠的________（填“饱和”或“不饱和”）溶液．（3）环节Ⅱ：利用工业上粗盐（含MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质）精制氯化钠（工艺流程如图）．X中含有的阳离子是________；（4）写出生成沉淀D的一个化学方程式．（5）溶液E中加过量稀盐酸的作用是．（6）实验所得精盐的质量大于粗盐中NaCl的质量，原因是．（7）环节Ⅲ：电解饱和食盐水生产氯气和烧碱并测定烧碱的纯度．请写出环节Ⅲ生产中发生反应的化学方程式．（8）工业烧碱常常含有一定的氯化钠和碳酸钠杂质．为了测定烧碱的含量，小婉同学设计探究方案后进行实验并测得数据如图：请你利用小婉同学测得的数据计算烧碱样品中氢氧化钠的质量分数（请列出计算过程）________．（9）小强同学认为小婉同学设计的探究方案不够严密，其理由是：①探究方案中没考虑氢氧化钠的吸水性．②探究方案中因缺少________（填操作名称），导致测得的氢氧化钠的质量分数偏小．（10）环节Ⅳ：应用举例氯气与氢氧化钠溶液反应的化学方程式为：Cl2+2NaOH═NaCl+NaCl O+H2O，工业上用氯气与石灰乳[Ca（OH）2]反应来制取漂白粉，有关反应的化学方程式是_ ．2. 蛇纹石矿可以看做MgO、Fe2O3、Al2O3、SiO2组成．由蛇纹石制取碱式碳酸镁的实验流程如图1所示：（1）蛇纹石加盐酸溶解后，溶液有Mg2+等________种金属离子产生，写出产生Mg2+的化学方程式．（2）进行Ⅰ操作时，控制溶液pH=6～7（有关氢氧化物沉淀的pH见表），沉淀物A中含有________和________．该操作中Ca（OH）2不能过量，若Ca（OH）2过量，溶液pH会升高，可能导致________溶解，________会沉淀析出．氢氧化物溶液pH开始沉淀沉淀完全沉淀开始溶解沉淀完全溶解Fe（OH）3 2.3 3.4 沉淀不溶沉淀不溶Al（OH）3 3.3 5.2 7.8 12.8Mg（OH）28.6 11.1 沉淀不溶沉淀不溶（3）已知Mg（HCO3）2受热分解可以产生三种氧化物，请写出该反应方程式．（4）物质循环使用，能节约资源．上述实验中，可以循环使用的物质是________．（5）确定产品碱式碳酸镁（mMgCO3•nMg（OH）2•xH2O）的组成．某同学组装仪器如图2所示：【资料查询】MgCO3、Mg（OH）2受热易分解，各生成对应的两种氧化物．实验测得：硬质玻璃管中剩余的固体质量为2.0g，D处浓H2SO4增重0.9g，E处碱石灰增重1.76g．①A装置中NaOH溶液的作用是________；B装置中药品是________；在实验中要持续通入空气，其目的是．②通过计算可得碱式碳酸镁（mMgCO3•nMg（OH）2•xH2O）中m：n=________．x值为________．若将F装置去掉，对实验结果的影响是m值________（填“偏大”、“偏小”或“不变”）．3. 小明学习了中国化学家侯德榜发明的候氏制碱法的反应原理，发现最终产物是Na2CO3．（1）他对制“碱法”的名称产生了疑问，带着疑问去查找资料发现：Na2CO3属于________类（填酸、碱、盐），俗名________，是一种重要的化工原料，水溶液显碱性．他又对Na2CO3水溶液显碱性的原因产生了兴趣．（2）【提出问题】Na2CO3溶液显碱性的原因是什么？【查阅资料】①NaCl、CaCl2溶液显中性，Cl﹣对溶液的酸碱性没有影响．②Na2CO3在水中全部电离生成Na+和CO32﹣．【提出猜想】猜想一：Na+与水作用，使溶液显碱性．猜想二：水分子单独起作用，使溶液显碱性．猜想三：．（3）【实验探究】实验操作实验现象结论将一定量的NaCl溶于水，滴入2滴酚酞溶液不显红色猜想一不成立向一定量的蒸馏水中滴入2滴酚酞溶液不显红色猜想二不成立将一定量的Na2CO3溶于水，滴入2滴酚酞，溶液先显红色，加入CaCl2后红色猜想三成立再向溶液中加入适量的CaCl2消失，出现________（4）【讨论与交流】小明与老师和同学们进行交流，大家肯定了他的结论：Na2CO3溶液显碱性是因为在溶液中生成了新的微粒．请你写出可能产生的微粒（至少填两种）．他们在交流中还发现强碱与强酸反应生成的盐溶液显中性，强酸与弱碱反应生成的盐溶液显酸性，强碱与弱弱酸反应生成的盐溶液显碱性．Na2CO3溶液可以看成是强碱与弱弱酸反应生成的盐溶液，所以显碱笥．由此可推出NH4Cl溶液显________性，KNO3溶液显________性．4.碳酸钠用途非常广泛，是工业生产中重要的化工原料．在1921年我国科学家侯德榜创造了一种著名的纯碱生产方法﹣﹣“联合制碱法”．“联合制碱法”生产过程：（1）第一步主要反应为NH3+CO2+H2O═NH4HCO3该反应属于________反应（基本反应类型）．（2）第二步用食盐与NH4HCO3反应．食盐来源于某盐田，该粗盐主要含有氯化钠，此外还含有少量硫酸钠，氯化钙和氯化镁．经净化、精制得到生产碳酸钠所需要的食盐水，其主要流程如图1：①通过降温使硫酸钠从粗盐水中析出，其原理是氯化钠和硫酸钠的溶解度与温度的变化差异较大，请在溶解度图（如图2）中简单画出氯化钠和硫酸钠的溶解度曲线变化趋势图．②“精制I”操作中，加入过量含钙元素的碱的化学式是．其反应化学方程示为．③“精制II”操作中，加入B盐的有关反应方程式为．④为保证“精制II”操作中过量B盐把杂质全部除去，请在下表中写出检验溶液中B盐是否过量的实验报告．实验操作实验现象实验结论⑤查阅资料得知NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、NH4Cl在30℃时的溶解度如下表所示：温度NH4Cl NH4HCO3NaHCO3NaCl30℃41.1g 27.0g 11.1g 36.3g请根据溶解度表所提供的信息，写出“联合制碱法”中的第二步属于复分解反应的化学方程式：．第三步处理制得碳酸钠，反应原理为2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2↑5. 我国制碱工业的先驱侯德榜将制碱与制氨结合起来的联合制碱法，为纯碱和氮肥工业技术的发展做出了杰出的贡献。
氯碱工业和联合制碱工业
CO2 1.7 : 1
~1
~0.05
NH3 700 : 1
0.88
~18
饱
过滤
和 食
通氨气
氨 洗涤 盐
盐 水
水 通CO2
煅烧 二氧化碳（循环） 碳酸氢钠
纯碱（产品）
滤液
NH4Cl NaCl Ca(OH)2
氨（循环） 废液CaCl2、NaCl
煅烧 石灰石
二氧化碳
自然界中是否存 在纯碱？
中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖——青海湖
二、纯碱的工业生产方法： 天然碱加工法
鄂尔多斯天然碱厂
根据天然碱的存在及其主要化学成分， 请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什 么？为什么？
Na2CO3
NaCl CaCO3
勒布朗法
NaCl
+H2SO4（浓）
Na2SO4
永 利 化 工 厂
红 三 角 牌 纯 碱
（联合制碱法）
（原料Ⅱ ，来自合成氨） NH3 CO2
N原a料CⅠl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3+NH4Cl （副产品） 2NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2O
请写出合成氨工厂的反应：
N2的制取： H2、CO2的制取： NH3的合成：
思考：为什么在低温条件下， 能使氯化铵单独结晶析出？
缺
2、产品纯度高
点
3、氨和二氧化碳都可
回收循环使用
4、制造步骤简单，适
合于大规模生产
1、提高了NaCl利用率（96%） 2、 产生了有用的化工原料 和肥料 NH4Cl 3、避免产生CaCl2
人教版初中高中化学必修一第二章《海水中的重要元素—钠和氯》(含答案解析)
一、填空题1．氯水中含有多种成分，因而具有多种性质，根据新制氯水分别与如图四种物质发生的反应填空(a 、b 、c 、d 、e 中重合部分代表物质间反应，且氯水足量)。
()1氯水中含有的粒子有2H O 、2Cl 、___________、H+、Cl -、___________、OH -七种。
()2久置的氯水变为___________，原因是___________(用化学反应方程式表示)；实验室保存饱和氯水的方法是___________。
()3b 过程中的离子方程式是___________。
()4e 过程中所发生的主要反应的化学方程式为___________。
()5能证明氯水具有漂白性的是___________填“a”、“b”、“c”或“d”)。
2．碳酸钠和碳酸氢钠是生活中常见的物质。
请回答下列问题：(1)碳酸氢钠的化学式是_______，其水溶液显______(填“酸”“碱”或“中”)性。
(2)碳酸氢钠可治疗胃酸(0.2%～0.4%的盐酸)过多，反应的化学方程式为______。
(3)NaHCO 3不稳定，受热易分解，碳酸钠稳定，受热不分解，除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠可用加热的方法，写出NaHCO 3受热分解的化学方程式____。
3．氮的氧化物和硫的氧化物是导致酸雨的物质。
（1）SO 2有毒，且能形成酸雨，是大气主要污染物之一。
石灰-石膏法和碱法是常用的烟气脱硫法。
石灰-石膏法的吸收原理：①SO 2+Ca(OH)2=CaSO 3+H 2O ；②2CaSO 3+O 2+H 2O=2(CaSO 4•2H 2O)。
碱法的吸收原理：将含SO 2的尾气通入足量的烧碱溶液中，请写出对应的化学方程式：___。
已知： 试剂 Ca(OH)2 NaOH价格/（元·kg -1） 0.36 2.9和石灰-石膏法相比，碱法的优点是吸收快、效率高，缺点是__。
（2）在石灰-石膏法和碱法的基础上，科学家们又设计了双碱法，该法能实现物料循环利用。
氯碱工业(重点)
本章主要内容：
1、概述 2、食盐水溶液电解的理论基础 3、隔膜电解法 4、离子膜电解法 5、水银电解法
5-1 概述
氯碱工业：以电解食盐(NaCl)水溶液的方法制 取氯气和烧碱的化学工业。 美国：2％全国发电量（1976） 中国：2％全国发电量（1989），产值、利税： 65.51、33亿元。 氯碱工业的产品：氯气和烧碱，均为基本化工原 料，广泛用于化工、石油化工、冶金、轻工、纺织 及民用各部门。
（2）水银法（液汞阴极）：Na+放电，生成钠-汞齐
解汞槽：
5－2食盐水溶液电解的理论基础
液汞阴极表面不发生析氢反应的原因： （1）汞是析氢过电位最高的电极材料； （2）产物为钠－汞齐（－1.868v)。
（3）Na+放电后生成的Na不断向液汞内部扩散， 液汞表面的Na浓度不应过高。
5－2食盐水溶液电解的理论基础
缺点：生产过程中水银的流失。
世界：水银法工厂始建于1897年。
中国：1952年锦西化工厂建成了国内第一套水银 电解装置，目前产量最大的为天津化工厂。
离子膜电解法
5-1 概述
离子膜电解法：使用对离子具有选择透过性的离 子交换膜，如全氟阳离子交换膜，只允许钠离子由 阳极区进入阴极区，不允许OH-,Cl-和水分子通过， 不仅使两极产物隔离，避免了导致电流效率下降的 各种副反应，且从阴极区直接获得高纯度的烧碱。
5－2食盐水溶液电解的理论基础
增大氯氧差的措施：
（2）提高电解液中Cl-的浓度，降低电解液中的 OH-浓度。如：采用饱和盐水、酸性盐水，以降 低析氯电位，提高析氧电位。
（3）提高电流密度。利用两个电极反应可逆性的 差异，扩大反应速率的差距。
5－2食盐水溶液电解的理论基础
高中化学《5非金属元素5.3化工生产氯碱工业和联合制碱工业》176沪科课标教案课件教学设计
-1-沪科课标版拓展型课程5.非金属元素5.3化工生产第二课时联合制碱工业教学设计［三维目标］知识与技能1、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。
2、知道纯碱是一种重要的基本化工原料，纯碱生产以海盐为原料，能说明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。
3、培养学生的分析问题、解决问题能力和思维能力。
过程与方法通过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从而使学生了解学习和研究化学问题的一般方法和思维过程。
情感、态度和价值观通过科学家的成功案例，激发学生的学习热情、学习兴趣。
［重点］制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出化学方程式。
［难点］能从原料、原理、工艺等方面对几种制碱方法进行评价，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。
［教学地位］纯碱在造纸、玻璃等工业生产中具有重要应用，侯氏制碱是一种先进的制碱技术，我国化学家侯德榜为国家争得了荣誉，因此，侯氏制碱的工艺流程也成为高考的热点，尤其是制碱的原理、操作是高考的高频考点。
-2-［教学设计］［新课导入］他曾经是中国科学技术协会副主席、中国化学会理事长、中国化工学会理事长，他还是中国科学院技术科学部委员。
他是中国化学工业史上一位杰出的科学家，他所著的《纯碱制造》被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著。
他创立了中国人自己的制碱工艺——侯氏制碱法。
你知道他是谁吗？［学生回答］：侯德榜［情景导入］1937年，抗日战争爆发，由于当时内地盐价昂贵，用传统的索尔维法制碱成本太高，无法维持生产，为寻找适应内地条件的制碱工艺，永利公司准备向德国购买新的工艺，但德国与日本暗中勾结，除了向侯德榜一行高价勒索外，还提出了种种对中国人来说是丧权辱国的条件，为了维护民族尊严，侯德榜与永利的工程技术人员一起，经过600多次的实验分析，终于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺，1941年，这种新工艺被命名为“候氏制碱法”。
氯碱工艺资料
(6) 生产稳定,安全性高。离子膜法生产弹性较大,电槽能适应电 流负荷的较大幅度变化,迅速调节生产负荷;同时离子膜法开停车 安全方便,操作维修简单,劳动强度低。
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四、氯碱工业特点
（1）能耗大
氯碱生产的耗电量仅次于电解法生产铝。 因为每生产 1 吨 100% 的烧碱耗电 2580 度， 耗气5吨，总能耗折标准煤为1.815吨。
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我国离子膜法烧碱装置存在着“使用超前， 研发滞后”的问题。
一．所用离子交换膜全部依靠进口
离子膜800美元/m2(约折合人民币6500元 /m2)，每万t离子膜法制碱装置约需300m2离 子交换膜，平均2.5年更换一次（周期）。 二．装置连续运行时间短，离子交换膜使用寿 命不够长 能够连续运行3个月以上的装置很少；我国的 膜寿命一般只有2～4年，平均2.5年，而国外 的膜寿命可达3～6年，甚至更长。
Байду номын сангаас 31
三．能耗高于国外先进水平
我国离子膜法烧碱的平均电耗2286kW· h/t， 与国外先进水平相差17%-43%。蒸汽消耗平均 为0.67t(折标煤95.7kg)。日本的蒸汽消耗只有 0.343 t(折标准煤49kg)
四．盐耗高于国外先进水平 国外离子膜法烧碱的盐耗一般在1.5t以下，国 内盐耗一般在1.55-1.60 t，有些厂高达1.671.76t，相差50kg左右。
二氯乙烷
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氯 气 用 于 生 产
PVC
聚氯乙烯
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氯气进一步制成次氯酸钠、聚氯乙烯、甲烷 氯化物等氯产品，目前我国生产200多种氯产 品，主要品种70多个。 现加大科技投入，研发高科技精细化工氯产 品，如高分子化合物及氯化聚合物(聚氯乙烯、 氯化橡胶、聚偏二氯乙烯及其共聚物、氯化聚 乙烯、氯化聚丙烯)、环氧化合物(环氧氯丙烷)、 光气系列产品(光气、双光气、三光气)、甲烷 氯化物(一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯 化碳)、含氯中间体(氯苯和硝基氯苯、氯乙酸、 氯化苄、氯乙酰氯、氯化亚砜)等