氯碱工业和联合制碱工业.pptx

沪科课标版拓展型课程,第二课时联合制碱工业,甘肃省庆阳第一中学曹占奇,5.非金属元素5.3化工生产,侯德榜制碱背景,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”。,侯德榜（18901974）中国科学院院士。中国化学工业史上一位杰出的科学家，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。他以独创的制碱工艺闻名于世界，是中国现代化学工业的先驱者，被称为“国宝”,情景导入,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。,投标导学,一、纯碱工业的发展史：,纯碱是重要的化工原料之一，也是大众消费品，广泛应用于玻璃、钢铁、化学、医药、搪瓷、纺织、印染、造纸、食品等多种工业的生产。用量极大，被誉为“化工之母”。纯碱工业始于18世纪末，法国科学家勒布朗，比利时科学家索尔维，中国科学家侯德榜等，都先后作出了突出的贡献。,新知构建,1、BaCl2溶液中通入CO2有何现象？2、BaCl2和氨水的混合溶液中通入适量CO2有何现象？CO2过量有何现象？请写出CO2适量时的总反应方程式。,变式训练：1、NaCl溶液中通入CO2有何现象？2、NaCl和氨水的混合溶液中通入过量CO2有何现象？,不反应，无现象,复习旧知,BaCl2+H2O+2NH3+CO2=BaCO3+2NH4Cl,NH3+CO2+H2O=NH4HCO3,NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl,总：NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3+NH4Cl,不反应，无现象,纯碱工业的开端-勒布朗法1788年，法国的勒布朗用浓硫酸使氯化钠转化为硫酸钠,再用焦炭使之转化成硫化钠，再将硫化钠与石灰石反应得到碳酸钠。他用4年时间设计了一套生产流程。虽然勒布朗法耗煤量大，产品质量不高，设备也易被腐蚀，但是解决了当时纯碱需求的燃眉之急。到19世纪末，这种生产方法才被淘汰。,化学史话,1.原料：2反应流程,3缺点：,原料价格，对设备；难以连续化大规模生产，产品纯度；原料利用，废渣环境。耗能。,二、勒布朗制碱法：,新知构建,食盐、硫酸、石灰石、煤,地球上的海水中含有大量的NaCl，比利时科学家索尔维经过查阅大量资料和好多次实验，1861年用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠（称为氨碱法）索尔维本身既是科学家又是家底雄厚的实业家，万贯家财都捐给科学事业。索尔维提供了召开世界最高水平学术会议“索尔维会议”的经费。,三、索尔维制碱法-氨碱法,新知构建,世界上最智慧的照片,索尔维国际会议,索尔维法工艺流程,资料背景：在19世纪60年代，欧洲食盐，石灰石已经可以大量得到,价格较低，而氨气的价格比较贵，主要通过铵盐得到。,索尔维的思考：如何处理滤液？,问题1：滤液的成分是什么？,NaHCO3和NH4Cl和少量NaCl,问题2：滤液中NaHCO3含量高吗？NH4Cl的含量高吗？,问题3：索尔维希望从滤液中得到什么？如何得到？,新知构建,问题导思,实际生产中，原料食盐中常有Ca2、Mg2等杂质，如果不除去这些杂质会产生什么危害？,氨碱法的生产过程中，盐水氨化和氨盐水碳酸化的工序能否调换？,氨碱法制纯碱涉及反应原理的方程式是什么？,以下是在一定温度下一些物质的溶解度,索尔维的思考：如何处理滤液？,新知构建,索尔维制碱过程中可循环利用的物质有哪些？,思考交流,NH3和CO2,请写出加热条件下氯化铵和石灰乳反应的化学方程式。,评价：勒布朗法和索尔维法,请从原料价格，产品纯度，工艺能耗，设备要求，原料、副产品综合利用等方面评价勒布朗法和索尔维法优劣！,优点：1、原料（食盐和石灰石）便宜；2、产品纯碱的纯度高；3、副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；4、制造步骤简单，适合于大规模生产。缺点：,勒布朗法优、缺点:,思考交流,优点：解决了当时纯碱需求的燃眉之急。缺点：1、硫酸作原料，设备腐蚀严重;2、需要高温反应能耗大;3、产品质量不纯;4、原料利用不充分;5、难于连续生产。,索尔维法的优、缺点：,1、NaCl利用率低72%-74%2、生成用途不大的CaCl2,侯德榜制碱背景,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”。,侯德榜的思考：,1、滤液的成分：NaHCO3和NH4Cl少量NaCl,2、滤液中碳酸氢钠含量不高，但是饱和溶液。氯化铵的含量高，接近饱和溶液,问题1：侯德榜希望从滤液中得到什么？如何得到？,问题2：如何让氯化铵从溶液中析出而碳酸氢钠不析出呢？,问题3、处理过的滤液中有哪些成分？又将如何处理？,索尔维法有何不足之处？,1生成用途不大的CaCl22NaCl利用率低72%-74%,1、内地盐价较贵。2、工业合成氨已经成熟，氨气价格已经大幅度降低。3、氯化铵是一种有市场潜力的化工产品和化肥,侯德榜制碱背景：,侯德榜的思考：如何处理滤液？,新知构建,通NH3，降温结晶,NH4Cl,NaCl，循环利用,四、侯氏制碱法工艺流程,新知构建,在联合制碱中，所用原料CO2和NH3是由合成氨厂提供的，所以工业生产上常将侯氏制碱和合成氨联合在一起，称为“联合制碱法”。,将合成氨厂和制碱厂联合进行生产，改进了NH3、CO2的来源,思考交流,1、侯德榜制碱过程中循环利用的物质有哪些？,2、侯德榜对氨碱法工艺做出了什么改进？有那些优点？,CO2NaCl,优点:1、提高了NaCl利用率95%，3、产生了有用的化工原料和肥料NH4Cl;3、与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。4、没有CaCl2废料，减少对环境的污染；,NaCl利用率95%,1、相同点：,原理相同,评价：侯氏与索氏制碱法的异同点,总结提升,改进型的创新也会带来巨大的变化！,2、不同点：,Ca(OH)2+2NH4Cl=2NH3+CaCl2+2H2OCa(OH)2来源：CaCO3=CaO+CO2CaO+H2O=Ca(OH)2,1、通入NH3：a、增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出b、使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度2、降温,并加入过量NaCl：低温时NH4Cl溶解度比NaCl小，所以可以使NH4Cl析出，同时补充Na+,CO2NH3,CO2NaCl,1、原料（食盐和石灰石）便宜；2、产品纯碱的纯度高；3、副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；4、制造步骤简单，可大规模生产。,石灰石的煅烧Ca(OH)2与NH4Cl的反应,高温下焦炭与水蒸气的反应工业合成氨的反应,1、NaCl利用率低2、生成用途不大的CaCl2,1、提高了NaCl利用率95%2、产生了有用的肥料NH4Cl3、没有CaCl2废料，减少对环境的污染；有时会出现肥料NH4Cl供大于求的情况,总结提升,CO2：,NH3：,CO2：,NH3：,用废液中NH4Cl制NH3,奇思妙想展示,受到科学家的启迪，你能提出哪些制备纯碱Na2CO3的方法?请交流展示。,作业：P110T3,畅谈本节收获,练习1、下表所列为四种可溶性盐在30的溶解度(g/100gH2O)：若在30的饱和食盐水中通入氨气至饱和后，再通入二氧化碳就会有晶体析出，试参考表中的数据，推测析出的晶体是下列的哪一种()ANaClBNaHCO3CNa2CO3D(NH4)2CO3练习2在制小苏打(NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl)的操作中，应在饱和食盐水中()A先通入CO2，达到饱和后再通入NH3B先通入NH3，达到饱和后再通入CO2CCO2和NH3同时通入D以上三种方法都行,B,B,牛刀小试,练习3、侯氏制碱法中的碱是指下列的(