2025年高中化学新教材同步 必修第一册 第2章　第1节　研究与实践1　了解纯碱的生产历史

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。【纯碱的生产历史】1.路布兰制碱法(1)原料:食盐、焦炭和石灰石等。(2)制取原理与步骤(3)制取方法评价路布兰制取纯碱,主要生产过程在固相中进行,难以连续生产,又需硫酸做原料,设备腐蚀严重,产品质量不纯,原料利用不充分,价格较贵,所以在20世纪20年代被淘汰。2.索尔维制碱法(氨碱法)(1)原料:食盐、氨、石灰石等。(2)生产原理流程(3)制取方法评价此法食盐利用率比路布兰制碱法高,产品较纯净,成本低。缺点:原料中一半成分未能转化为产品。3.侯氏(联合)制碱法(1)原料:食盐、氨、二氧化碳。(2)工艺流程与反应原理①产生NaHCO3的反应:NH3+NaCl+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。②产生Na2CO3的反应:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。(3)制取方法评价①符合现在提倡的“绿色化学的要求”,提高了原料(NaCl)的利用率,不产生无用的CaCl2。②利用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。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Cl-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,提高了综合经济效益。1.侯氏制碱法中,向饱和食盐水中是先通NH3还是先通CO2?为什么?提示应先通NH3,再通CO2。NH3在水中的溶解度很大,先通NH3,使溶液呈碱性,再通入CO2,可以保证吸收更多的CO2,产生高浓度的HCO3-,利于析出更多的NaHCO2.侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较,有哪些优点?提示侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较,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。1.(2023·山东淄博实验中学高一月考)如图是侯氏制碱法模拟实验的生产流程示意图,则下列叙述正确的是 ()A.通入A气体是为了使溶液呈酸性B.第Ⅱ步得到的悬浊液不属于分散系C.析出晶体是利用了物质溶解度的差异D.第Ⅳ步操作得到的物质可用来治疗胃酸过多答案C解析气体A为NH3,氨气溶于水使溶液呈碱性,能充分吸收CO2,A错误;悬浊液属于分散系,B错误;第Ⅳ步得到的是碳酸钠,碳酸钠碱性较强,腐蚀性较强,不可用来治疗胃酸过多,D错误。2.(2024·湖北襄阳一中高一月考)侯氏制碱法制取NaHCO3的原理为NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3↓+NH4Cl。实验室用如图所示的装置模拟侯氏制碱法制取少量Na2CO3固体。下列说法正确的是 ()A.甲中反应的离子方程式为CO32-+2H+↑+HB.乙中的试剂为饱和Na2CO3溶液,可除去CO2中的少量HClC.丙中用冷水浴冷却有利于析出NaHCO3固体D.进一步制取Na2CO3的操作是取丙中的沉淀在蒸发皿中灼烧答案C解析甲中CaCO3是难溶物,不拆写,反应的离子方程式为CaCO3+2H++CO2↑+H2O,A错误;由于CO2与Na2CO3溶液能反应,乙中的试剂为饱和NaHCO3溶液,目的是除去CO2中的少量HCl,B错误;丙中,随温度降低NaHCO3的溶解度下降,用冷水浴冷却有利于析出NaHCO3固体,C正确;进一步制取Na2CO3的操作是过滤取得丙中的沉淀,在坩埚中灼烧,D3.(2024·广东北大附中深圳南山分校高一月考)碳酸钠是一种重要的无机化工原料,主要用于玻璃制品和陶瓷釉的生产,还广泛用于生活洗涤、酸类中和以及食品加工等。工业制碱法大致经历了如图所示的三个阶段。Ⅰ.路布兰是开创化学工业的先驱者,路布兰制碱法是化工史上的一个里程碑。路布兰制碱法的原理如下:①2NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑②Na2SO4+4CNa2S+4CO↑③Na2S+CaCO3Na2CO3+CaS(1)反应①属于(填四大基本反应类型),反应②中的氧化产物为(填化学式)。

(2)路布兰制碱法的缺点有

(写出一点即可)。Ⅱ.1861年,比利时人欧内斯特·索尔维发明了以食盐、石灰石、氨气为原料制取碳酸钠的索尔维制碱法(又称氨碱法),其工业生产的简单流程如图所示。(3)上述流程涉及的物质中,属于碱性氧化物的是(填化学式)。

(4)向饱和Na2CO3溶液中持续通入CO2,观察到的现象为。

Ⅲ.1943年左右我国著名科学家侯德榜先生克服重重困难,把合成氨工业和氨碱法制碱工业结合起来,发明了联合制碱法,也被人们称为“侯氏制碱法”,该方法大大提高了原料的利用率,其流程如图所示。(5)向饱和食盐水中通入NH3和CO2获得NaHCO3固体和母液a,通过操作分离NaHCO3固体和母液a,NaHCO3固体制备纯碱的化学方程式为。

(6)相比索尔维制碱法,侯氏制碱法的优点有(填字母)。

a.用等量的食盐可以生产更多的纯碱,同时得到氮肥氯化铵,NaCl的利用率高b.不产生用途不大且难处理的CaCl2,对环境更加友好c.侯氏制碱法无须加热d.侯氏制碱法中CO2可以循环使用,后续无须补充CO2答案(1)复分解反应CO(2)需要硫酸作为原料,导致设备腐蚀严重(或原料没有充分利用或副产品多等)(3)CaO(4)溶液变浑浊(或有固体析出)(5)过滤2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑(6)ab解析(5)分离固体和溶