微项目 探索索尔维制碱法和侯氏制碱法 课件-2026-2027学年高一上学期化学鲁科版选择性必修1

学习目标核心素养培养1．通过认识制碱工业中复杂的多平衡体系，学会分析溶液中的微粒和平衡，理解平衡之间的相互影响，能根据实际需求选择调控平衡移动的方法。变化观念与平衡思想2．通过了解工业制碱的原理，体会化学原理的巧妙应用，了解我国科学家对制碱工业作出的巨大贡献。科学态度与社会责任微项目：探索索尔维制碱法和侯氏制碱法——化学平衡思想的创造性应用碳酸钠的用途

纯碱是重要的基础化工原料,其产量和消费量通常作为衡量一个国家工业发展水平的指标。

工业纯碱常用于制造玻璃、洗涤剂、建筑材料等。食用纯碱可用于食品工业,如：生产味精、作为食品添加剂等。纯碱的工业之路1867年比利时索尔维制碱法中国侯德榜制碱法1943年1933年法国路布兰制碱法1789年《纯碱制造》成长性范旭东：近代中国化工之父侯德榜：中国近现代化学工业奠基人我国工业制碱之路

20世纪初，世界上最先进的制碱法是为索尔维公司垄断的索尔维制碱法。中国纯碱依赖进口，一战期间，纯碱进口价格一度上涨，对我国的国计民生造成了很大影响。为改变中国制碱业落后状态，中国实业家范旭东特邀毕业于美国麻省理工大学的侯德榜任工程师，创办永利碱厂。用了5年的时间，侯德榜就模仿索尔维法制出了纯度大于99％的纯碱。

比利时工程师索尔维以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨为原料来制得纯碱和氯化钙。

索尔维法中的关键反应为:

NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl解读索尔维制碱法1．关键反应：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3＝NaHCO3↓＋NH4Cl项目活动1解读索尔维制碱法锥形瓶中装有碳酸钙粉末，分液漏斗中装有稀硫酸，试管中装有氨盐水，并滴有酚酞溶液。用冰水浴降低试管内的温度。打开分液漏斗，观察二氧化碳通入氨盐水的现象。2.实验室模拟索尔维制碱法(1)实验内容：2.实验室模拟索尔维制碱法(2)实验现象通入CO2后，试管中一开始出现澄清状态，15min之后溶液颜色变浅，随着通入CO2时间变长，酚酞完全褪色，溶液中有白色沉淀逐渐析出。开始10分钟30分钟50分钟1.NaHCO3可溶于水，为什么能得到NaHCO3沉淀？试用化学平衡的原理解释原因。

可溶性物质的溶解是存在限度的，当相应离子浓度过大时，可溶性物质也会析出，类似于沉淀溶解平衡。

索尔维法通过增大c(Na＋)、c(HCO3－)，使平衡Na＋＋HCO3－NaHCO3(s)的平衡右移，产生沉淀。2.实验中氨盐水的作用是什么？为什么要先向饱和食盐水中通入氨水中制得氨盐水，在通入二氧化碳？CO2在食盐水中溶解度较小，直接通入CO2难以获得足量的HCO3-

，NH3易溶于水，能使H2CO3H++HCO3-

平衡右移，使HCO3-浓度增大。氨盐水的作用:增大CO2的吸收量，增大HCO3-的浓度。3.为什么酚酞完全褪色后才有沉淀逐渐析出？

开始时2NH3·H2O＋CO2＝CO32－＋2NH4＋＋H2O，随着CO2通入，NH3·H2O消耗完后，生成的CO32－与CO2、H2O反应：CO2＋CO32－＋H2O＝2HCO3－，当c(HCO3－)增大至一定程度，产生NaHCO3沉淀。4.在整个实验过程中，溶液中微粒的种类、数量发生了什么变化？原因是什么？在整个实验过程中，溶液中HCO3－、NH4+、H+数量增加，Na+、OH-数量减小，Cl-数量不变。11从平衡角度分析，如何增加NaHCO3晶体的析出量？先通NH3，再通CO2降低温度增大c(HCO3-)调控温度增大c(Na+)饱和NaClNaHCO3晶体析出饱和NaClNH3H2O物质组成相互作用作用结果NaCl=Na++Cl-NH3+H2O⇌NH3

·H2O⇌NH4++OH-通入过量CO2CO22HCO3-⇌CO2+H2O+CO32-析出NaHCO3晶体分析水溶液多平衡体系方法1、比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3,该法又称氨碱法,其主要生产流程如下:下列有关说法不正确的是(

)A.从理论上看,循环生产时不需要再补充NH3B.从绿色化学原料充分利用的角度看,该方法有两个明显的缺陷是:氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物C.将NH4Cl作为一种化工产品,不再生产NH3来循环使用D.从理论上看,每再生产1molNa2CO3,再补充的物质及其物质的量分别是2molNaCl和1molCO2C项目评价项目活动1

探究索尔维制碱法中存在的平衡写出相关反应，对索尔维制碱法作出客观评价。成本意识效率意识环保意识缺点:1.能量损耗高；2.原料NaCl利用率低，不符合“绿色化学”的原则；3.生成了用途不大的氯化钙(CaCl2)，毁占大量耕地，难以处理。索尔维法优点: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。1.创新背景

我国化学实业家范旭东最初将制碱厂设在天津塘沽，塘沽靠海，原料食盐容易获得。1937年，卢沟桥事变后不久，日军攻占天津，制碱厂被迫停产。范旭东、侯德榜等将工厂迁至四川。四川没有廉价的海盐，只能使用从深井中吊上来的低浓度“井盐水”。

索尔维法的食盐利用率低，只有72%~74%，使生产成本很高，这也导致中国的纯碱工业陷入困境。根据当时的情况，侯德榜创造性地提出了侯氏制碱法。项目活动2学会调控平衡，体会侯氏制碱法的创新在特定的历史背景下，欲提高原料中食盐的利用率，应该怎么办呢？2．平衡思想在侯氏制碱法中的应用(1)“吸氨”过程：NH3＋H2ONH3·H2ONH3·H2ONH4＋＋OH－

不断通入的NH3会使平衡右移，c(NH4＋)、c(OH－)增大。(2)“碳酸化”过程：CO2＋H2OH2CO3，H2CO3H＋＋HCO3－因“吸氨”过程中c(OH－)增大，平衡右移，产生大量HCO3－。2．平衡思想在侯氏制碱法中的应用(3)“冷析”过程NH4Cl溶解度随温度升高而增大，NH4＋＋Cl－NH4Cl(s)

ΔH<0，降温时，平衡右移，析出NH4Cl沉淀。2．平衡思想在侯氏制碱法中的应用(4)“盐析”过程NH4＋＋Cl－NH4Cl(s)，

增大c(Cl－)，使平衡右移，析出NH4Cl沉淀。2．平衡思想在侯氏制碱法中的应用20大量：NH4+、Cl-

其他：Na+、HCO3-索尔维法母液组成相互作用作用结果循环利用母液，分离出NH4Cl用作肥料。3.分析水溶液多平衡体系方法通氨气、降低温度、加NaCl大量Na+、Cl-

少量NH4+、CO32-

思考：1、母液直接回收利用会产生怎样的问题？思考：2、如何除去母液中的氯化铵？溶解度（s）0°C10°C20°C30°C40°CNaCl35.735.835.936.336.6NH4Cl29.433.237.241.445.8NaHCO378.19.611.112.7NH4HCO311.916.121.728.436.6项目活动2学会调控平衡，体会侯氏制碱法的创新4.总结侯氏制碱法的创新之处NaCl利用率72%~74%NaCl利用率达到98%联合制碱、绿色化学侯氏制碱法的优点1.保留了索尔维法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高98%;2.NH4Cl可作氮肥;3.可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,代替了索尔维法中利用CaCO3制CO2这一工序。2.（上海高考题）我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，探索出了一种生产纯碱的方法,其生产流程可简要表示如下:(1)上述生产纯碱的方法称

，副产品的一种用途为

。

(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是

。

(3)写出上述流程中X物质的分子式为

。

(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了循环

(填上述流程中的编号)过程，从沉淀池中得到沉淀的操作是

。

(5)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品