化学必修第一册课件：第二章 研究与实践1　了解纯碱的生产历史

1、第 页研究与实践1了解纯碱的生产历史【研究目的】纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。【材料阅读】1路布兰制碱法1791年法国医生路布兰首先取得专利，以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法。制取原理与步骤(1)先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠：2NaClH2SO4eq o(=,sup7()Na2SO42HCl。(2)然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO44Ceq o(=,sup7(高温)Na2S4CO。(3)最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠：Na2SCaCO3=Na2CO3CaS

2、。2索尔维制碱法1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。制取原理与步骤(1)在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(2)过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品：2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3CO2H2O，反应产生的二氧化碳循环使用。(3)氯化铵滤液与石灰乳混合加热：2NH4ClCa(OH)2eq o(=,sup7()CaCl22NH32H2O，反应产生的氨气循环使用。3侯氏制碱法1943年我国化学工程专家侯德榜发明创

3、建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。制取原理与步骤侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl，该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。【分析讨论】1根据所阅读资料，分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优势是什么？提示氨碱法(索尔维制碱法)相比于路布兰制

4、碱法的优点是：原料(食盐和石灰石)便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。侯氏制碱法与氨碱法相比较，其优点是食盐的利用率大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氮肥氯化铵，不再产生废渣氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。2从生态文明建设的角度，思考侯氏制碱法的意义。提示减少了对环境的污染，有助于环境保护和生态文明建设，利用率高，产率高，降低了成本，减少了资源的浪费和能源的消耗。【结果与讨论】1侯氏制碱法的原理反应能发生的原因是什么？提示碳酸氢钠溶解度小，在此条件下可以生成沉淀

5、，从而使反应发生。2从原材料的角度综合考虑，你认为制碱工厂可以与哪些工厂就近建设。提示合成氨、石灰、水泥厂等。3侯氏制碱法中先通氨气至饱和再通二氧化碳的优点是什么？提示氨气易溶于水，且溶于水后显碱性，有助于吸收二氧化碳，从而析出更多的碳酸氢钠。1“NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是()答案C解析侯氏制碱法的实质就是利用NaHCO3溶解度比其他物质小的原理，则A说法正确；析出晶体后的溶液一定为该物质的饱和溶液，则C说法错误；纯碱是Na2CO3的俗名，而NaHCO3的俗名是小苏打，

6、则B说法正确；NH4Cl是一种可用作氮肥的副产品，D说法正确。2下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是()AA气体是CO2，B气体是NH3B第步得到的晶体是Na2CO310H2OC侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异D第步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶答案C解析侯氏制碱法中应先在饱和食盐水中通入NH3再通入CO2。因为CO2在饱和食盐水中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCOeq oal(,3)，才能析出NaHCO3晶体。3已知碳酸氢钠的溶解度较小。在饱和的氨和氯化钠的混合溶液中通入二氧化碳，可析出碳酸氢

7、钠固体：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。据此，我国杰出的化学家侯德榜设计出了生产纯碱的方法：饱和NaCl溶液eq o(,sup7(通NH3),sdo5(通CO2)NaHCO3eq o(,sup7(加热)Na2CO3，这种方法被人们称为侯氏制碱法。试回答下列问题：(1)写出由碳酸氢钠固体制碳酸钠的化学方程式：_。(2)如果碳酸钠固体中混有碳酸氢钠固体，应如何除去？_(写出方法)；如果碳酸氢钠溶液中混有碳酸钠溶液，应如何除去？_(写出化学方程式)。答案(1)2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2(2)加热Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3解析(1

8、)NaHCO3固体受热容易分解生成Na2CO3，反应的化学方程式为2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2。(2)NaHCO3固体受热容易分解生成Na2CO3，Na2CO3固体中混有NaHCO3固体可以通过加热的方法除去；如果NaHCO3溶液中混有Na2CO3溶液，可以在溶液中通入过量二氧化碳气体。4侯氏制碱法的步骤如下图：试回答下列问题：(1)若上述的悬浊液是碳酸氢钠和氯化铵的混合液，则和的总反应化学方程式为_。由这一反应可知氯化钠比碳酸氢钠的溶解度_。(2)的操作叫_。(3)的操作叫_。答案(1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl大(2)过滤(3)灼

9、烧解析(1)从生成物是NaHCO3和NH4Cl两种物质不难写出、的总反应化学方程式：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。显然溶解度：NaClNaHCO3，所以在NaCl的饱和溶液中才会析出NaHCO3。(2)把不溶晶体与液体分离的方法称为过滤。(3)的操作是对NaHCO3进行加热，使其分解，同时使挥发性物质气化而除去，该操作为灼烧。5“索尔维制碱法”工艺流程如图所示，请回答下列问题：(1)向饱和氯化钠溶液中先通入_，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为_。(2)索尔维制碱法除了得到纯碱外，还会产生一种废渣_。侯氏制碱法在此工艺上改进，不再使用碳酸钙制

10、备CO2，而是在制备NH3的过程中制得CO2，则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了_，此物质在农业上的用途是_。答案(1)NH3NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(2)CaCl2NH4Cl作氮肥解析(1)由于氨气极易溶于水，所以向饱和NaCl溶液中先通入氨气，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(2)根据原子守恒可知反应后还有氯化钙生成。根据化学方程式NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl可知侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得氯化铵。铵盐在农业上可作氮肥。6.(2020北京101中学高一质

11、检)某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。.制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制备成Na2CO3。(1)装置甲中反应的离子方程式为_；装置乙的作用是_，反应的化学方程式为_。(2)反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中反应的化学方程式为_。(3)用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有_、洗涤固体、_，最后一步发生反应的化学方程式为_。.测定所得产品的组成和纯度(4

12、)检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：选择的装置(填编号)实验现象实验结论样品中含NaHCO3(5)测定该纯碱样品的纯度：称取m1 g样品，置于小烧杯中，加水溶解，滴加足量CaCl2溶液。将反应混合物过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体的质量为m2 g。则该纯碱样品的纯度为_。答案(1)CaCO32H=Ca2CO2H2O 除去CO2中的HCl气体NaHCO3HCl=NaClH2OCO2(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl(3)过滤灼烧 2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2(4)A、B B中澄清石灰水变浑浊(或A、C

13、C中物质变蓝或A、C、BC中物质变蓝，B中澄清石灰水变浑浊)(5) eq f(106m2,m1)%解析(1)装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的离子方程式是CaCO32H=Ca2CO2H2O；装置乙中碳酸氢钠与氯化氢反应放出二氧化碳，装置乙的作用是用碳酸氢钠除去二氧化碳中的氯化氢，反应的化学方程式为为NaHCO3HCl=NaClH2OCO2。(2)装置丙中氯化钠、二氧化碳、氨气反应可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，根据元素守恒，另一种盐是氯化铵，反应的化学方程式是NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl。(3)用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤固体、灼烧生成碳酸钠，灼烧碳酸氢钠发生反应的化学方程式为2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2。(4)用装置A加热分解 NaHCO3，用澄清石灰水检验是