课题3　纯碱的生产

纯碱的生产 思考并回答 下列中关于物质的分类正确的组合是 1 从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响 2 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 温度 浓度 同离子效应 氯化钠 的影响 氯化钠 二氧化碳 如何获得自然界中的纯碱 资料卡片 勒布朗法 世界上最早实现纯碱的工业生产 1 用硫酸将食盐转变为硫酸钠 2 将硫酸钠与木炭 石灰石一起加热 反应生成碳酸钠和硫化钙 比利时化学家索尔维 1867年索尔维设厂制造的产品在巴黎世界博览会上获得铜制奖章 此法被正式命名为 索尔维法 一 氨碱法生成纯碱 20 时 由NH4HCO3 NaCl和H2O配制成一混合溶液 当把溶液加热蒸发后冷却至20 首先析出的物质是什么 科学探究 NaHCO3 索尔维制碱法 CaCO3 CO2 CaO NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O CaO H2O Ca OH 2 2NH4Cl Ca OH 2 2NH3 CaCl2 2H2O 产品 副产品 一 氨碱法生成纯碱 优点 原料便宜易得 产品纯度高 制作步骤简单 缺点 食盐的利用率不高 大约只有70 生产了利用价值不高的氯化钙 氨 二氧化碳 水 可循环使用的物质 一 氨碱法生成纯碱 个人简历 1890年出生1911年考入清华留美预备学校 后以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学1916年获美国麻省理工学院学士学位1919年获美国哥伦比亚大学硕士学位1921年获博士学位 侯德榜 二 联合制碱法 侯氏制碱法 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O 原料 NH3 CO2 原料 来自合成氨 副产品 滤液可处理进一步获得氯化铵 二 联合制碱法 根据联合制碱法生产原理示意图 分析比较它与氨碱法的有哪些异同 相同点 不同点 原理相同 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 原料的来源和副产物不同 原料 来自合成氨厂 原料 来自大海 副产品NH4Cl 思考 问题 p108将氨气与二氧化碳先后通入饱和食盐水中 为何先通入NH3再统入CO2 回答 如果先通入CO2 由于其溶解性不大 生成的碳酸的量比较少 再通入氨气 氨气易溶于水 一水合氨的量比较多 这样就得不到NaHCO3了 反过来 如果我们先通入氨气 溶液中会存在较多的一水合氨 再通入过量的二氧化碳时 就会生成较多的碳酸氢钠了 侯氏制碱法 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O 原料 NH3 CO2 原料 来自合成氨 副产品 滤液可处理进一步获得氯化铵 二 联合制碱法 20度 S NH4Cl 37 2 S NaHCO3 9 6 S NH4HCO3 21 7S Na2CO3 21 9 S NH4 2CO3 100 问题 p108在滤液中 通入氨 冷冻和加食盐 使氯化铵析出 经过过滤 洗涤 干燥得到氯化铵 通氨气 冷冻 加食盐的目的分别是什么 回答 不通氨气就冷冻 会使碳酸氢钠 碳酸氢铵与氯化铵同时析出 影响产品质量 通氨气 可使溶解度较小的碳酸氢钠 碳酸氢铵转化成溶解度较大的碳酸钠和碳酸铵 同时 增加铵根离子的浓度 同离子效应 这样析出的氯化铵量多了 纯度也高了 加食盐的目的是制造同离子效应 再析出氯化铵 侯氏制碱法 1 提高了NaCl利用率 避免产生大量的氯化钙废液 2 产生了重要的化工原料和化肥NH4Cl 3 节省了石灰窑 蒸氨塔等设备 节省了资源和能源 优点 二氧化碳 NaCl 可循环使用的物质 二 联合制碱法 思考与交流 人类历史上 科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起 路布兰 1791 索尔维 1862 和侯德榜 1924 的名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上 你知道吗 勒布朗是一名医生 索尔维是在工作中学习化学的 侯德榜是化学工程学博士 根据三个人所处的年代及学习经历 你对技术与科学的关系有哪些新的认识 总结 氨碱法的生产原理 重点 难点 离子反应的实质就是使离子的浓度减小 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 1 充分利用原料p1092 充分利用能量p1093 保护环境p109 三 化工生产的一些基本原理 练习 1 下列属于侯氏制碱法的优点的是 A 氨和二氧化碳由合成氨厂提供B 母液可回收氯化铵C 氯化钠的利用率达96 D 以上全是 D 2 工业上常用氨碱法制碳酸钠 但却不能用氨碱法制碳酸钾 这是因为在溶液中 A KHCO3溶解度较大B KHCO3溶解度较小C K2CO3溶解度较大D K2CO3溶解度较大 A 3 为了检验纯碱的质量 可能含有少量小苏打 取少量样品进行实验 可以采用的方法是 A 加热后通入澄清石灰水 观察现象B 滴加盐酸 观察现象C 溶于水中 滴加少量BaCl2溶液 观察现象D 溶于水中 滴加少量澄清的石灰水 观察现象 A 4 2005上海高考 26 13分 我国化学家侯德榜 改革国外的纯碱生产工艺 生产流程可简要表示如下 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 用作化肥或焊药或电解液 3 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 4 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 a 增大NH4 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 稀HNO3和AgNO3溶液 AC 5 根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据 实验室制备纯碱的主要步骤是 将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热 控制温度在30 35 搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体 加料完毕后 继续保温30分钟 静置 过滤得NaHCO3晶体 用少量蒸馏水洗涤除去杂质 抽干后 转入蒸发皿中 灼烧两小时 得到Na2CO3固体 1 反应温度控制在30 35 是因为若高于35 则 若低于30 则 为控制此温度范围 应采取的加热方法是 2 加料完毕后 继续保温30分钟 目的是 只析出NaHCO3