侯氏制碱法实用教案

1、制玻璃(b l)(b l)制 皂造 纸纺织(fngzh)(fngzh)等 纯碱纯碱(chn jin)的应用的应用第1页/共28页第一页，共29页。自自然然界界中中有有纯纯碱碱(chn jin)吗？吗？内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖 第2页/共28页第二页，共29页。4纯碱发现史纯碱发现史第3页/共28页第三页，共29页。1862年比利时人索尔维以NaCl、CaCO3、NH3和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制碱法。其主要操作和原理(yunl)是： 在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，制得小苏打；索尔维制碱法（氨碱法）NH3 + CO2 + H2O = NH4H

2、C O3 NaCl + NH4HCO3 = NH4Cl + NaHCO3第4页/共28页第四页，共29页。析出(xch)小苏打的母液里加入消石灰，使氨循环使用2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O把小苏打在250下焙烧(bi sho)以制得碳酸钠，二氧化碳循环使用；NaHCO3 = CO2 + Na2CO3+ H2O缺点：缺点：CaCl2大量大量(dling)，用途不大；，用途不大；NaCl利用率利用率72%-74%,留在母液留在母液中中产产品质量纯净品质量纯净 第5页/共28页第五页，共29页。1）饱和食盐水要先氨化，再通入二氧化碳的原因是：在这个生成NaHCO3过程中

3、，两步相关(xinggun)的化学方程式是：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：NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NHO=NH4 4HCOHCO3 3; NH; NH4 4HCOHCO3 3+NaCl=NaHCO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClClCaO+2NHCaO+2NH4 4Cl=CaClCl=CaCl2 2+2NH+2NH3 3+H+H2 2O ONH3NH3比比CO2CO2溶解度大，先使氨饱和有利溶解度大，先使氨饱和有利(yul)(yul)用于用于CO2CO2吸收吸收问题(wnt)第6页/共28页第六页，共29页。19

4、211921年年1010月侯德榜在美国获得博士学位，为了创建中国的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，决心自己国，决心自己(zj)(zj)开发制碱新工艺，经过开发制碱新工艺，经过600600多次研究实验，多次研究实验，分析了分析了20002000多个样品，历时多个样品，历时5 5年，于年，于19421942年发明了氨碱法与合年发明了氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺，被命名为成氨联合生产的改进工艺，被命名为“联合制碱法联合制碱法”也叫也叫“侯氏制碱法侯氏制碱法”从而开创了世界制碱工业

5、的新纪元。从而开创了世界制碱工业的新纪元。凡是黄头发蓝眼睛的人能办到凡是黄头发蓝眼睛的人能办到的的,我们我们(w men)黑头发黑眼睛黑头发黑眼睛的人也一定能办到。的人也一定能办到。红三角红三角(snjio)(snjio)牌牌纯碱纯碱 第7页/共28页第七页，共29页。向饱和食盐水中通入过量的NH3和CO2。NaCl + NH3 + CO2 + H2O= NH4Cl + NaHCO3 再将所得NaHCO3焙烧(bi sho)制得纯碱2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2 侯德榜制碱法（联碱法）侯德榜制碱法（联碱法）1、原料(yunlio)：NaCl、NH3、CO2（焦碳、空气

6、、水）2、反应(fnyng)原理：第8页/共28页第八页，共29页。向析出小苏打的母液中加入研细的NaClNaCl，并通入氨气，还得到另一产品NH4ClNH4Cl固体，可用作化工原料和化肥(hufi)(hufi)使用。第9页/共28页第九页，共29页。母液3、生产流程：饱和(boh)食盐水通入NH3饱和(boh)氨化食盐水通入CO2析出(xch)NaHCO3Na2CO3CO2+循环母液加入食盐细粒析出NH4Cl循环加CaOCaCl2(废渣)NH3废液循环索尔维法通氨气冷却、过滤、洗涤、干燥第10页/共28页第十页，共29页。运用离子反应运用离子反应(l z fn yn)的知的知识解释氨碱法原理

7、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？ （2）Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3-四种离子可以大量共存(gngcn)吗？它们可以组成集中物质？ NaCl NH4HCO3 NaHCO3NH4Cl（3）为什么能够得到碳酸氢钠固体呢？Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3-第11页/共28页第十一页，共29页。溶解度数据溶解度数据(shj)NaClNH4HCO3NaHCO3NH4Cl3036.327.011.141.1NaHCO3Na2CO33011.150.54012.748.56016.446.4第12页/共28页第十二页，共29页。（3）为什么能够得到碳酸

8、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(binhu)？ 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？NH4ClNaCl10203040501020304050600温度溶解度图同离子效应同离子效应(xioyng)降温度溶解度小降温度溶解度小第13页/共28页第十三页，共29页。讨论：讨论： “侯氏制碱法侯氏制碱法”与与“索尔维制碱法索尔维制碱法”的主要不同在母液的处理上。的主要不同在母液的处理上。1、 “侯氏制碱法侯氏制碱法”采取了怎样的方采取了怎样的方

9、式式(fngsh)对母液进行处理？从化学对母液进行处理？从化学原理上分析采取这些处理措施的原因。原理上分析采取这些处理措施的原因。（1）向母液中加食盐）向母液中加食盐(shyn)细粒细粒（3）降温）降温(jing wn)至至5 左右左右（2）向母液中通氨气）向母液中通氨气第14页/共28页第十四页，共29页。2、符合现在提倡的、符合现在提倡的“绿色化学的要求：提高绿色化学的要求：提高(t go)了原料（了原料（NaCl）的利用率，不产生无用的）的利用率，不产生无用的CaCl2。3、体现了大规模联合生产的优越性：利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。、体现了大规模联合生产的优越性：利用一个厂

10、的废料，作为另一个厂的主要原料。如合成氨厂的废料如合成氨厂的废料CO2，可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的，可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的Cl-，可以代替价，可以代替价格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥。降低了成本格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥。降低了成本(chngbn)，提高了综合经，提高了综合经济效益济效益第15页/共28页第十五页，共29页。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：在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，制得小苏打；把小苏打在250下焙烧以制得碳酸钠，二氧化碳循环使用；析出小苏打

11、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(yunyn)是_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+NH4ClNH3比CO2溶解度大，先使氨饱和(boh)有利于CO2吸收第16页/共28页第十六页，共29页。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_。3）我国著名的科学家侯德榜于1940年冲破了“索尔维法”技术(jsh)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

12、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：CaO+2NH4Cl CaCl2+2NH3+H2O少用一个原料CaO；减少无大用途(yngt)的CaCl2；增加了可作化肥或化工原料的NH4Cl；NaCl得到充分利用。第17页/共28页第十七页，共29页。 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(boh)NaCI溶液倒入烧杯中加热，控制温度在3035，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，

13、灼烧两小时，得到Na2CO3固体。010 20 30 40 50 60 100 NaCI35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0_NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4_NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3 35 NH4HCO3会有分解(fnji)(1)反应(fnyng)温度控制在3035，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_。第18页/共28页第十八页，共29页。（2）加料完毕后，继续保温）加料完毕后，继续保温30分钟，

14、目的是分钟，目的是_；只析出；只析出NaHCO3 晶体的原因晶体的原因(yunyn)是是_；用蒸馏水洗涤；用蒸馏水洗涤NaHCO3 晶体的目的是除去晶体的目的是除去_杂质（以化学式杂质（以化学式表示）表示）（3）过滤所得母液中含有_（以化学式表示），需加入_，并做进一步处理，使NaCI溶液循环(xnhun)使用，同时可回收NH4Cl。 使反应(fnyng)充分进行 NaHCO3的溶解度最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3加氯化钠细粉、通氨气第19页/共28页第十九页，共29页。（4）测试纯碱产品中）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是

15、：准确称取纯碱样品含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加12滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（ mol/L）的）的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32+H+HCO3反应的终点），所用反应的终点），所用HCl溶液的体积为溶液的体积为V1 mL，再加，再加12滴甲基橙指示剂，继续用滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶溶液滴定至溶液由黄变橙，所用液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为溶液总体积为V2 mL。写出纯碱样品中。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数质量分数(fns

16、h)的的计算式：计算式：NaHCO3% = _。第20页/共28页第二十页，共29页。 NH4HCO3分解分解(fnji) 反应速率降低反应速率降低 水浴加热水浴加热 使反应充分进行使反应充分进行 NaHCO3的溶解度最小的溶解度最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3 第21页/共28页第二十一页，共29页。我国制碱专家侯德榜先生潜心研究制碱技术，发明了我国制碱专家侯德榜先生潜心研究制碱技术，发明了 侯氏制碱法侯氏制碱法 。制碱过程中重要的一。制碱过程中重要的一步反应为：步反应为：NaCl +CO2 +NH3 +H2O = NaHCO3

17、+NH4ClNaCl +CO2 +NH3 +H2O = NaHCO3 +NH4Cl。某同学根据以上反应原理，正确设。某同学根据以上反应原理，正确设计了实验室模拟工业制碱装置计了实验室模拟工业制碱装置(zhungzh)(zhungzh)图。根据其设计，请你参与合作解答以下问题。图。根据其设计，请你参与合作解答以下问题。第22页/共28页第二十二页，共29页。（1）装置(zhungzh)A制取的气体是： 装置(zhungzh)F制取的气体是：。（2）你建议的装置(zhungzh)连接顺序为： （3）装置D中导管7下端(xi dun)接一下粗的玻管的作用是： 。中间直导管的作用是。（4）欲在装置D中

18、能得到较多的碳酸氢钠晶体析出，你认为实验中应注意哪些实验要点（包括试剂浓度、实验顺序等）？ CO21、4、5、2、3、6/10、8、9、7NH3防止(fngzh)产生倒吸；利于气体吸收和排出未反应的气体，并使D中的压强与外界相等所用食盐水必须饱和 ，所通的氨气和二氧化碳纯净干燥，先通入氨气至饱和再通入二氧化碳气体第23页/共28页第二十三页，共29页。答案：（1）（4分）CO2；NH3（2）（2分）145236/10897（3）（4分）防止产生倒吸；利于气体吸收和排出未反应的气体，并使D中的压强与外界相等。（4）（4分）所用食盐水必须饱和 ，所通的氨气和二氧化碳纯净(chnjng)干燥，先通入氨气至饱和再通入二氧化碳气体（答对一对给2分，答对两点及以上给4分） 第24页/共28页第二十四页，共29页。第25页/共28页第二十五页，共29页。设计设计(shj)实验在实验室中的模拟侯氏制碱法实验在实验室中的模拟侯氏制碱法第26页/共28页第二十六页，共29页。 “侯氏制碱法侯氏制