高中化学 1.3 纯碱的生产课件 新人教版选修2.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 三 四 一 纯碱的存在与用途1 纯碱的存在碳酸钠 俗名纯碱 在自然界中存在相当广泛 生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠 大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖 2 纯碱的用途很多工业都需要用到碳酸钠 如玻璃 制皂 造纸 纺织和漂染等工业 碳酸钠作为原料还可以用于生产其他含钠的化合物 也被大量地应用于生活中 目标导航 预习导引 一 二 三 四 从天然碱的形成推测na2co3在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响 根据天然碱的存在及其主要化学成分 请你设想工业生产na2co3的主要原料是什么 为什么 提示 根据影响固体物质在水中溶解度的因素可知 温度 结晶水合物的组成及溶剂的质量等因素影响na2co3在水中的结晶析出 目标导航 一 二 预习导引 三 四 二 路布兰制碱法1 原料硫酸 食盐 木炭 石灰石 2 生产原理路布兰制碱法的生产原理用化学方程式表示为 3 缺点路布兰制碱法生产纯碱具有原料利用不充分 成本较高 设备腐蚀严重等缺点 目标导航 一 二 预习导引 三 四 三 氨碱法 又称索尔维制碱法 1 原料食盐 氨和二氧化碳 2 生产原理 1 生成碳酸氢钠和氯化铵 将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中 可得到碳酸氢钠和氯化铵 化学方程式为 目标导航 一 二 预习导引 三 四 2 制取碳酸钠 将析出的nahco3晶体煅烧 即得na2co3 化学方程式为 2nahco3na2co3 co2 h2o 母液中的nh4cl加消石灰可回收氨 以便循环使用 化学方程式为 2nh4cl ca oh 2cacl2 2nh3 2h2o 生产nahco3的反应中 向nacl溶液中先通入nh3还是co2呢 为什么 提示 应该先通入nh3 nh3易溶于nacl溶液中 向nacl溶液中通入nh3 使溶液呈碱性 增大了co2的溶解度 制得的nahco3较多 目标导航 一 二 预习导引 三 四 四 联合制碱法 又称侯氏制碱法 1 原料将氨碱法制碱中含氯的废液与合成氨过程中的二氧化碳废气加以回收 利用 制成纯碱和氯化铵化肥 使制碱和制氨两大工业联合起来 这就是联合制碱法 也称侯氏制碱法 原料是食盐 氨和二氧化碳 2 反应原理联合制碱法的主要化学方程式是 目标导航 一 二 预习导引 三 四 3 联合制碱法的优点 1 氯化钠的利用率达96 以上 2 综合利用了合成氨厂的二氧化碳 3 节省了蒸氨塔 石灰窑等设备 4 没有由蒸氨塔出来的难以处理的氯化钙废料 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 一 氨碱法生产纯碱 2 氨碱法 索尔维制碱法 的工艺流程 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 3 氨碱法生产原理示意图 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 根据下列有关物质的溶解度数据 分析饱和nacl溶液中加入nh4hco3产生的现象和原因 20 时一些物质在水中的溶解度 g答案 20 时碳酸氢钠的溶解度最小 根据复分解反应发生的条件可知nacl nh4hco3nahco3 nh4cl 出现白色沉淀 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 氨碱法生产纯碱的主要过程可划分为哪几个阶段 答案 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 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 将氯化铵与石灰乳反应 回收氨循环利用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 3 氨碱法生产纯碱有何优 缺点 答案 优点 氨碱法生产纯碱具有原料 食盐和石灰石 便宜易得 产品纯度高 氨和部分二氧化碳可循环使用 生产步骤简单 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 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例1 以下关于氨碱法生产纯碱的描述不正确的是 导学号52690017 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co2c 析出nahco3后的母液中已无nacl 只有nh4cld 氨碱法的缺点是食盐利用率只有70 生成的cacl2难处理思路点拨氨碱法生产纯碱的过程中 将饱和食盐水先氨化 再碳酸化后 析出碳酸氢钠沉淀并形成nh4cl溶液 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 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 氨碱法是以食盐 co2 nh3为原料 先将nh3通入饱和食盐水 再通入co2 析出nahco3后的母液中有nh4cl和nacl 用ca oh 2处理后的废液中含nacl和cacl2 因此nacl的利用率低 答案 c 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1892年比利时人索尔维以nacl co2 nh3为原料制得了纯净的na2co3 该法又称氨碱法 下列有关说法不正确的是 导学号52690018 a 从理论上看 循环生产时不需要再补充nh3b 从绿色化学原料的充分利用的角度看 该方法有两个明显的缺陷是 氯化钠未能充分利用和产生cacl2废弃物c 将nh4cl作为一种化工产品 不再生产nh3来循环使用d 从理论上看 每再生产1molna2co3 再补充的物质及其物质的量分别是补充2molnacl和1molco2 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 工业制纯碱的原理涉及反应 nacl nh3 co2 h2onahco3 nh4cl 2nahco3na2co3 co2 h2o 索尔维法用生成的氯化铵制备氨气 将氨气进行了循环利用 所以从理论上讲 是不需要补充氨气的 但是在生产过程中含有nacl的母液被弃去 由氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙 这两点是索尔维法的缺陷 根据反应关系式及原子守恒 从理论上看每生产1molna2co3 其关系式为2nacl 2nh3 2co2 2nahco3 na2co3 co2 再补充的物质及其物质的量分别是2molnacl和1molco2 答案 c 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 二 联合制碱法1 联合制碱法的工艺流程 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 联合制碱法生产原理示意图 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 联合制碱法的主要生产过程有哪些 答案 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 5 循环制nh4cl 析出nahco3后的母液吸收nh3 降温加食盐 析出nh4cl 滤出nh4cl后再经氨化 碳酸化制纯碱 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 分析比较联合制碱法与氨碱法的主要区别在哪里 有哪些优点 答案 两种生产设计方案的主要区别在于 联合制碱法利用了合成氨生产中的氨和二氧化碳 且生产过程中回收氯化铵 没有像氨碱法那样引入氢氧化钙产生氯化钙而无法合理地回收利用 联合制碱法的优点在于综合利用了合成氨生产中的废气 提高了氯化钠的利用率 使氯化钠的利用率提高到了96 以上 尽管增大了设备循环的处理量 也会加重设备的腐蚀 但经济上完全可以补偿此法的不足 联合制碱法既体现了大规模联合生产的优越性 也是综合利用原料 降低成本 减少环境污染的典型代表 从绿色化学的角度看 更加符合现代化工业生产的设计要求 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例2 我国化工专家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺 生产流程可简要表示如下 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 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物质的化学式 4 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 填编号 a 增大nh3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 提高析出的nh4cl纯度 导学号52690019 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 本题主要考查侯氏制碱法的生产原理及生产工艺 cl 的检验等 根据联合制碱法的生产原理 可知向食盐水中通入氨气是为了得到碱性溶液 以吸收更多的二氧化碳 当二氧化碳过量时发生反应生成碳酸氢铵 因为溶液中几种离子组成的物质中碳酸氢钠的溶解度最小 先析出来 然后过滤得到碳酸氢钠 其在煅烧炉中受热分解制得纯碱 要提高氯化钠的利用率必须将过滤出碳酸氢钠的母液循环利用 要检验碳酸钠中是否含有氯化钠只需向溶液中加入硝酸酸化的硝酸银溶液看是否产生白色沉淀即可 向母液中通入氨气时浓度增大 使nh4cl更多地析出 并使nahco3转化为na2co3 提高nh4cl的纯度 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 答案 1 联合制碱法或侯氏制碱法作化肥或电解液或焊药等 5 稀硝酸和硝酸银溶液 6 ac 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 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 a 联合制碱法 和 氨碱法 的化学反应原理中都有下列化学反应b 联合制碱法 生产中有氨的循环利用工艺c 氨碱法 生产中有氨的循环利用工艺d 联合制碱法 和 氨碱法 都有一定的局限性解析 氨碱法 将nh4cl和ca oh 2再反应 使nh3循环利用 联合制碱法 是制得纯碱和副产品氯化铵 答案 b 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 我国化工专家侯德榜根据nahco3溶解度比nacl na2co3 nh4hco3 nh4cl溶解度都小的性质 运用co2 nh3 h2o naclnahco3 nh4cl的反应原理制备纯碱 下面是实验室进行模拟生产的流程示意图 则下列叙述错误的是 导学号52690020 a a气体是nh3 b气体是co2b 第 步得到的晶体是发酵粉的主要成分c 第 步