《联合制碱》课件

设计实验在实验室中的模拟侯氏制碱法
小结：侯氏制碱法的反应原理
NaCl(饱和) + NH3+ H2O + CO2 →NaHCO3↓+ NH4Cl
△
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑
• 纯碱的应用
制皂
纺织等
制玻璃
造纸
（2005年上海）我国化学家侯德榜（右图）改革国外的
纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
候氏制碱法的模拟过程:
气体A的 Ⅰ 饱和A的
Ⅱ
饱和溶液加入食盐 盐水 不断通入足量气体
B
Ⅲ
Ⅳ
过滤
晶体
纯碱
悬浊液
其中A、B分别是CO2和NH3之一。已知NH3在水 中溶解度为1:700，CO2为1:1，请分析A、B分别 是什么气体？说明理由。
• 索尔维制碱法工业流程图
饱
过滤
和 食
通氨气
氨 洗涤 盐ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3-
（2）Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3-四种离子可 以大量共存吗？它们可以组成集中物质？
NaCl NH4HCO3 NaHCO3 NH4Cl
（3）为什么能够得到碳酸氢钠固体呢？
溶解度数据
运用离子反应的知识解释氨碱法原理
（3）为什么能够得到碳酸氢钠固体呢？
碳酸氢钠溶解度小。
（4）：析出碳酸氢钠后的母液中还存在哪些离子？ 哪些离子的数目发生了较大变化？
还有、NH4+ 、CI-， Na+ 、HCO3-浓度减小。
（5）向母液中加入研细的氯化钠后，为什么会析
出固体氯化铵呢？ 溶解度
50
NH4Cl
40
30
NaCl
20
10
0
10 20 图30１ 40 50 60 温度
食盐 水
CO 2
X
合成 氨 厂 NH 3 沉淀 池
煅 烧 炉 Na 2CO
NH 3
母液
（提取副产品）
(1) 副产品的一种用途为 。 (2)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要 是设计了 的循环。
巩固与提高： 1862 年 比 利 时 人 索 尔 维 以 NaCl 、 CO2 、 NH3 和 H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制 碱法。其主要操作是：①在氨化饱和食盐水中通 入二氧化碳，制得小苏打；②把小苏打在250℃下 焙烧以制得碳酸钠，二氧化碳循环使用；③析出 小苏打的母液里加入生石灰，使氨循环使用。阅 读上述材料，回答以下问题： 1）饱和食盐水要先氨化，再通入二氧化碳的原因 是__N_H_3比__C_O_2_溶_解__度__大_，__先_使__氨__饱_和__有_利__用_于__C_O_2_吸__收_ 在这个生成NaHCO3过程中，两步相关的化学方程 式是：NH3+CO2+H2O → NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl → NaHCO3+NH
合成氨工厂
联 食盐的利用率提高到96％以上 合 制 碱 综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂 法 的氯离子，生产出纯碱和氯化铵。
“侯氏制碱法”流程图
侯氏制碱法的主要步骤：
①向饱和的NaCI溶液中通入NH3至饱和 ，再 通入过量CO2得到固体NaHCO3 ②再将所得NaHCO3焙烧制得纯碱 ③向析出小苏打的母液中加入研细的NaCI， 还得到另一产品NH4CI固体
盐 水
水 通CO2
煅烧 碳酸氢钠
二氧化碳（循环 使用）
纯碱（产品）
滤液 加热
NH4Cl NaCl Ca(OH)2
氨（循环使用） 废液CaCl2、NaCl
煅烧 石灰石
二氧化碳
CaO
Ca(OH)2石灰乳
优 原料（食盐、石灰石）便宜 点 产品（纯碱）纯度高
氨
副产品氨、二氧化碳可循环使用
碱
步骤简单，适用于大规模生产
氨碱法原理
1、原料： 氯化钠、 碳酸钙、 氨气
2、原理： NH3+CO2+H2O → NH4HCO3
NaCl+NH4HCO3 → NaHCO3↓+NH4Cl
△
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2↑
运用离子反应的知识解释氨碱法原理
（1）通入氨气和二氧化碳后的溶液中哪些 溶质离子大量存在？
法
两种原料的成分里只利用了一半
缺 点
食盐的利用率只有72％－74％
侯氏制碱法工业流程图
饱
过滤
和 食
通氨气
氨 洗涤 盐
盐 水
水 通CO2
煅烧 碳酸氢钠
加氯化钠 细粉、通 滤液 氨气
氨气
NH4Cl NaCl
二氧化碳
冷却、 过滤、 洗涤、 干燥
二氧化碳 （循环 使用）
纯碱（产品）
氯化铵（产品）
饱和NaCl（循环 使用）
联合制碱
• 侯氏制碱法 • •
纯碱发现史
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。
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，即索尔维制碱法。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。
1921年10月侯德榜在美国获得博士学位，为了创 建中国的制碱工业，受爱国实业家范旭东之聘请， 毅然从美国启程回国，决心自己开发制碱新工艺， 经过600多次研究实验，分析了2000多个样品，历时 5年，于1942年发明了氨碱法与合成氨联合生产的改 进工艺，被命名为“联合制碱法”也叫“侯氏制碱 法”从而开创了世界制碱工业的新纪元。
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2）在析出NaHCO3的母液中加入生石灰时，发生 反应的化学方程式是_C_a_O_+_2N_H_4_C_l _→_C_a_C_l2+_2_N_H_3+_H_2。O 3）我国著名的科学家侯德榜于1940年冲破了“索 尔维法”技术封锁，并加以改进，在析出小苏打 的母液中加入食盐，使氯化铵晶体析出，析出氯 化铵的母液再通入氨气进行氨化，循环使用，这 便是举世闻名的“侯氏制碱法”。你认为侯氏制 碱法与索尔维制碱法相比，它的主要优点是： __少_用__一__个__原_料__C。aO；减少无大用途的CaCl2；增加了可作
选择生产条件时主要考虑的几个因素
（1）尽可能提高反应混合物中所需物质的百分含量； （2）尽可能缩短反应到达平衡所需要的时间； （3）尽可能降低对耐高压设备所需材料的要求； （4）考虑符合绿色化学原则。
绿色化学
• 绿色化学是研究和寻找能充分利用的无毒害原 材料，最大程度的节约能源，在各环节上实现 净化和无污染的反应途径。它的过程为零排放 和污染。具体内还体现在五个“R”上。 1、减量(Reduction） 2、重复使用(Reuse） 3、回收(Recycling） 4、再生(Regeneration） 5、拒用(Rejection）