高中化学第一单元走进化学工业纯碱的生产教案新人教选修
2021 - 2021学年高中化学第一单元走进化学工业1.3纯碱的生产教案2新人教版选修2
2021 - 2021学年高中化学第一单元走进化学工业1.3纯碱的生产教案2新人教版选修2课题三纯碱的生产第1课时教学目标(1)理解“氨碱”的原理。
(2)尝试实验模拟,体验化学实验设计的过程。
教学重点(1)“氨碱法”原理的理解。
(2)模拟实验的设计和流程的改进。
课时安排2课时教学过程优点:原料便宜成品纯度高氨和部分二氧化碳可循环使用制作步骤简单不足:氯化钠利用率低产生了当时认为无用的氯化钙课堂小结:氨碱法制碱法概述又称索尔维法。
是比利时工业化学家索尔维(Ernest Solvay)首先发明的纯碱工业制法。
以食盐、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)和氨为原料。
先使氨通入饱和食盐水中制成氨盐水,再通入二氧化碳以发生碳酸化反应,析出碳酸氢钠固体和含氯化铵的母液;经过滤、洗涤后,将碳1酸氢钠煅烧得到产品纯碱。
滤液中含大量的氯化铵,与石灰乳混和,加热产生的氨以及煅烧碳酸氢钠时产生的二氧化碳都可循环使用。
此法氯化钠的利用率仅为72~74%左右,同时有大量的氯化钙作为废液排出,未加以利用。
课外拓展无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。
它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。
它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。
氨碱法(又称索尔维法)它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。
他以食盐(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。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
高中化学第一单元走进化学工业课题3纯碱的生产学案新人教版选修2
课题3 纯碱的生产1.了解纯碱的主要性质和用途。
2.了解纯碱的生产及发展过程;掌握路布兰法——索尔维法——联合制碱法侯氏制碱的基本原理。
3.掌握索尔维制碱法和侯氏制碱法的化学反应原理、主要原料和生产过程。
授课提示:对应学生用书第9页一、纯碱及其用途 碳酸钠的俗名叫纯碱,可用来制玻璃、制皂、造纸、纺织和漂染,碳酸钠作为原料可用来生产钠的化合物,还大量应用于生活中。
在我国素有“口碱”之说。
二、路布兰制碱法1.原料:硫酸、食盐、木炭、石灰石。
2.生产原理路布兰制碱法的生产原理用化学反应方程式表示为:(1)生成Na 2SO 4:NaCl +H 2SO 4(浓)=====120 ℃NaHSO 4+HCl↑,NaCl +NaHSO 4=====600~700 ℃Na 2SO 4+HCl↑。
(2)生成Na 2CO 3和CaS :Na 2SO 4+2C =====1 000 ℃Na 2S +2CO 2↑,Na 2S +CaCO 3=====1 000 ℃Na 2CO 3+CaS 。
(3)缺点:路布兰制碱法生产纯碱具有原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等缺点。
三、氨碱法生产纯碱氨碱法是由比利时人索尔维发明的,所以也称为索尔维制碱法。
1.原料 氨碱法是以碳酸钙和氯化钠为原料生产碳酸钠的过程,但因二者不能自发进行反应,故而实际上,索尔维发明的氨碱法是以食盐、氨和二氧化碳为原料,通过一系列反应来生产碳酸钠。
2.生产原理(1)将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中,可得到碳酸氢钠和氯化铵;方程式为NH 3+CO 2+H 2O===NH 4HCO 3;NaCl +NH 4HCO 3===NaHCO 3↓+NH 4Cl 。
(2)将析出的NaHCO 3晶体煅烧,即得Na 2CO 3;方程式为:2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O↑。
(3)母液中的NH 4Cl 加消石灰可回收氨,以便循环使用;方程式为:2NH 4Cl +Ca(OH)2=====△CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O 。
13第一单元课题3《纯碱的生产》学案(人教版选修2).docx
第一单元走进化学工业课题3纯碱的生产(2)了解纯碱的生产及发展过程;(3)了解体验天然碱的牛产与化工牛产之间的联系及体验技术的发展过程;(4)了解路布兰法,掌握氨碱法(索尔维法)及联合制碱法(侯氏制碱法)。
■点难点氨碱法的生产原理1.碳酸钠的俗名叫_______ ,可用来________ 、_______ 、_______ 、_____ 和_______ , 在我国素有“_______ ”之说。
2.氨碱法是由比利时人________ 发明的,是以________ 和_______ 为原料生产碳酸钠的过程。
氨碱法的副产品是_________ 。
(1) _______________________________________________________________________ 生产碳酸氢钠和氯化钱的化学方程式是_______________________________________________ ,(2) _______________________________________________________________________ 制取碳酸钠的化学方程式是_________________________________________________________ o 2. __________________________________ 联合制碱法是由我国化学家 __________ 发明的,也称________________________________ ,是将与联合生产的改进工艺,其中原料NHs和C02来自 ,其副产品为o1.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响?2.科学探究(1)向八gNO?溶液中滴加KCI将会看到什么现象?写出相应的离子方程式?(2) 20°C时,由NHiHCOs^aCl和H20配制成一混合溶液,当把溶液加热蒸发后冷却至20°C , 首先析出的程式?20°C时一些物质在水中的溶解度/gNaCl NHiCl Na2C()3NaHC03NH4HCO335.937. 221.59.621. 7(3)通过这两个反应,大家谈一下你对物质的溶解性和离子反应的实质的认识?3.下图是氨碱法生产原理示意图♦1.碳酸钙和氨气的主要作用分别是什么?2.在生产过程屮,那些物质可以循环使用?3.在生产过程中,先通入NHs,述是先通入C02?为什么?4.联合制碱法的生产原理是什么?比较联合制碱法和氨碱法的优缺点?・I1.我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。
高中化学第1单元走进化学工业课题3纯碱的生产课件新人教版选修2
(2013·上海高考)与索尔维制碱法相比,侯德榜制碱法最突出的优点是
A.原料利用率高
B.设备少
()
C.循环利用的物质多 D解析】 两种方法都发生反应:NH3+H2O+CO2+NaCl===NH4Cl+ NaHCO3↓,索尔维制碱法对滤液的处理是加熟石灰使氨气循环,产生的 CaCl2,几乎没什么用,而侯氏制碱法是对滤液通入二氧化碳和氨气,结晶出 的NH4Cl作肥料,其母液可以作为制碱原料,提高食盐利用率,因此,选A。
乳,回收氨循环利用2NH4Cl+ Ca(OH)2==△===2NH3↑+CaCl2+ 2H2O
③氨盐水碳酸化:NaCl+H2O+ NH3+CO2===NaHCO3↓+NH4Cl ④制Na2CO3回收CO2 2NaHCO3==△===Na2CO3+H2O↑+ CO2↑ ⑤循环制NH4Cl:析出NaHCO3后的 母液中吸收NH3,降温加食盐析出 NH4Cl,滤出NH4Cl后再经氨化、碳 酸化制碱
第二十九页,共37页。
【解析】 氨碱法所用的CO2来自石灰石的分解;联合制碱法将合成氨厂 和制碱厂联合进行生产,利用合成氨厂制造氢气时的副产品CO2作为制碱的原 料。合成氨厂制造氢气的主要化学反应如下:
C+H2O(g)=高==温==CO+H2;CO+H2O(g)催=高=化=温=剂= CO2+H2。 【答案】 C
优点 原料便宜,步骤简单
原料利用率高,同时制得氮肥 NH4Cl
第十二页,共37页。
缺 ①食盐利用率低 点 ②产生大量 CaCl2
①有时氯化铵产品会供 过于求 ②设备循环处理量大, 加重了设备腐蚀
第十三页,共37页。
2.工艺流程比较
氨 碱 法
联 合 制 碱 法
第十四页,共37页。
高中化学第一单元走进化学工业纯碱的生产时教案新人教选修
第一单元走进化学工业课题3 纯碱的生产【目标要求】1.了解纯碱的生产及发展过程2.了解体现天然碱的生产与化工生产之间的联系及体现技术的发展过程3.掌握路布兰法-索尔维法-联合制碱法(候氏制碱)【学习过程】复习回顾:碳酸钠的俗名叫,是重要的,可用来制、、、和,碳酸钠作为原料可用来生产的化合物,还大量应用于中。
我国素有“”之称思考与交流:1.碳酸钠在水中结晶析出主要由哪些因素影岣?2.你认为工业生产碳酸钠的主要原料是什么?一、氨碱法生产纯碱氨碱法是由比利时人发明的,氨碱法是以和为原料生产碳酸钠的过程。
1.生产碳酸氢钠和氯化铵的主要反应方程式是、。
2.制取碳酸钠的反应方程式是。
3.思考与交流(1)(2)用食盐水洗涤煤气(废水中含氨和二氧化碳)时,可能会有白色沉淀,请用化学方程式表示、。
(3)氨碱法中加入氨的主要作用是什么?4.氨碱法制纯碱的优点是,缺点是。
二、联合制碱法1.根据上图,写出生产纯碱的化学方程式2. 思考与交流:(1)根据联合制碱法生产原理示意图,分析比较它与氨碱法的主要区别是什么?(2)联合制碱法有哪些优点?参与答案纯碱、工业产品、玻璃、制碱、造纸、纺织、漂染、钠、生活。
口碱1. 纯碱易溶与水。
在35.4℃是溶解度最大,但在温度降低溶解度减小丙结晶析出。
2.碳酸钠的化学式为Na2CO3 ,应用碳酸钙和食盐制取。
一、氨碱法生产纯碱联合制碱法生产原理示意图索尔维、碳酸钙、食盐。
1.NH3+CO2+H2O=.NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3= NaHCO3+NH4Cl2. 2NaHCO3∆ Na2 CO3+CO2+H2O3.(1)将2ml NH4HCO3和2ml饱和食盐利混合、振荡现象有白色晶体折出反应式NaCl+NH4HCO3= NaHCO3+NH4Cl(2)NH3+CO2+H2O=.NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3= NaHCO3+NH4Cl(3)主要作用是让氨与二氧化碳作用NH3+CO2+H2O=.NH4HCO3 ,然后再与饱和食盐水反应NaCl+NH4HCO3= NaHCO3+NH4Cl,进而制纯碱2NaHCO3∆ Na2 CO3+CO2+H2O4.优点:原料食盐和石灰石易得,产品纯度高,氨和部分二氧化碳可循环使用,制造步骤简单。
高中化学第一单元走进化学工业13纯碱的生产教案2人教版
课题三纯碱的生产第1课时教学目标(1)理解“氨碱”的原理。
(2)尝试实验模拟,体验化学实验设计的过程。
教学重点(1)“氨碱法”原理的理解。
(2)模拟实验的设计和流程的改进。
课时安排2课时教学过程优点:不足:原料便宜成品纯度高氯化钠利用率低氨和部分二氧化碳可循环使用制作步骤简单产生了当时认为无用的氯化钙课堂小结:氨碱法制碱法概述又称索尔维法。
是比利时工业化学家索尔维(Ernest Solvay)首先发明的纯碱工业制法。
以食盐、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)和氨为原料。
先使氨通入饱和食盐水中制成氨盐水,再通入二氧化碳以发生碳酸化反应,析出碳酸氢钠固体和含氯化铵的母液;经过滤、洗涤后,将碳酸氢钠煅烧得到产品纯碱。
滤液中含大量的氯化铵,与石灰乳混和,加热产生的氨以及煅烧碳酸氢钠时产生的二氧化碳都可循环使用。
此法氯化钠的利用率仅为72~74%左右,同时有大量的氯化钙作为废液排出,未加以利用。
课外拓展无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。
它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。
它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。
氨碱法(又称索尔维法)它是比利时工程师苏尔维(1838~1922)于1892年发明的纯碱制法。
他以食盐(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。
先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。
其化学反应原理是:NaCl+NH3+H2O+CO2=NaHCO3↓+NH4Cl将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。
2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。
含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,所放出的氨气可回收循环使用。
CaO+H2O=Ca(OH)2,2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3↑+2H2O其工业生产的简单流程如图所示。
2019高中化学第一单元走进化学工业1.3纯碱的生产备课素材新人教版选修2
1.3 纯碱的生产教学建议1.从化学技术发展的角度,使学生认识人类制碱工艺的演变历史。
从化学知识角度,引导学生学习如何根据纯碱的化学组成,推测其生产原料,进而选择和确定从原料转化为产品的化学反应原理。
从化工生产的角度,引导学生对几种工艺流程的优点和不足进行评价和判断;使学生学会一些分析和解决问题的思路和方法。
从化学与技术的关系角度,作为实用技术必须考虑原料的供应、成本、能耗和环境保护等因素,使学生对化学与技术的区别和联系有一个更深的理解。
2.教学中以氨碱法为重点,学习物质之间相互转化的合理设计,通过探究活动,认识分离、提纯物质的方法。
对于联合制碱法侧重于与氨碱法的比较,认识它们的区别和联系,不宜过多地涉及复杂盐溶液体系的分离和提纯问题。
参考资料推动纯碱制造技术发展的因素制碱技术的发展,始终朝着提高原料的利用率、降低成本、保护环境的目标在不断创新和进步。
侯德榜的创新在于同时生产纯碱和氯化铵两种产品,并将纯碱厂和合成氨厂联合,构成了氨碱生产联合系统,使各种原料得到了充分的利用,因此侯氏制碱法成为纯碱工业中一种重要的生产方法。
但是,侯氏制碱法也存在着局限性,例如,有时在某些国家和地区会出现氯化铵产品供过于求的现象。
为此,有人在联合制碱法的基础上又创造出了可以调整氯化铵产量的新的制碱方法。
制碱技术的发展与资源状况相关。
在天然碱资源丰富的国家和地区,优先发展的是天然碱加工技术;在芒硝(Na2SO4·10H2O)资源丰富的地方,可采用芒硝制碱。
纵观纯碱制造技术创新与发展的历程,可以看到社会需求是技术创新发展的原动力,资源的科学利用和各种技术间的相互借鉴是促进技术进步的重要因素;技术的创新与发展又刺激了日益增长的社会需求,提高了对资源的利用程度,开发出新的资源。
1。
高中化学 第一单元 走进化学工业 课题3 纯碱的生产学案 新人教版选修2
课题3 纯碱的生产●掌握氨碱法制取纯碱的原料、原理及工艺流程。
●了解联合制碱法的原理。
●了解氨碱法和联合制碱法的优缺点及侯德榜对氨碱法所做的改进。
〔知识梳理〕1.氨碱法生产纯碱的原料是、。
2.氨碱法的生产过程为①在精制的饱和食盐水中通入氨气,②将二氧化碳通入氨的饱和食盐水中,写出反应的化学方程式;③过滤出碳酸氢钠后,煅烧得到纯碱。
写出反应的化学方程式。
3.在食盐精制过程中,加入熟石灰和纯碱,以除去食盐水的、(填离子符号),写出反应的离子方程式、。
4.氨碱法中在过滤出碳酸氢钠后的母液中,加石灰乳,以回收氨气进行循环利用。
写出反应的化学方程式。
5.氨碱法生产纯碱的主要优点:①;②;③;④。
6.侯氏制碱法的原料是、、;产品是、。
7.我国著名的化工专家侯德榜对氨碱法做了怎样的改进?这种改进有什么意义?〔方法导引〕氨碱法——工业制备纯碱的方法工业上是先在冷却的条件下将氨气通入饱和的食盐水,制得氨化盐水,再在加压条件下通入CO2,得到NaHCO3晶体,最后将滤出的NaHCO3经焙烧得到纯碱。
氨气极易溶于水,先溶在食盐中,可在碱性条件下吸收更多CO2。
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=2NaHCO3↓+NH4Cl〔用C a(O H)2回收氨〕△2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O(CO2可回收利用)我国著名化学化工专家侯德榜发明了侯氏制碱法,对氨碱法加以改进。
他将析出NaHCO3的母液选在5℃~10℃加入食盐粉末,使不易结晶的NH4Cl结晶出来,这不仅使原料NaCl得到充分利用,又获得大量的化肥,也使氨碱法中用C a(O H)2回收氨时所产生的大量用途不大的C a Cl2的难题得以解决。
侯德榜为制碱做出了卓越的贡献,是值得我们骄傲和敬佩的。
在加压通入CO2时温度选在200C~260C左右,因为此时NaHCO3的溶解度最小。
例题1]在饱和Na2CO3溶液中通入CO2会有晶体析出。
高中化学第1单元走进化学工业课题3纯碱的生产学案新人教选修215023
课题3 纯碱的生产1.了解纯碱的生产及发展过程。
2.了解天然碱的生产与化工生产之间的联系及技术发展的过程。
3.掌握路布兰法—索尔维法—联合制碱法(侯氏制碱法)。
一、氨碱法生产纯碱氨碱法是由比利时人索尔维发明的,氨碱法是以碳酸钙和食盐为原料生产碳酸钠的过程。
1.制取碳酸氢钠和氯化铵将CO2通入含氨的饱和食盐水中现象有白色晶体析出反应方程式NH3+CO2+H2O===NH4HCO3、NaCl+NH4HCO3===NaHCO3↓+NH4Cl2.制取碳酸钠的反应方程式是2NaHCO3=====△Na2CO3+CO2↑+H2O↑。
3.氨碱法制纯碱的优点是原料食盐和石灰石易得,产品纯度高,氨和部分CO2可循环使用,制造步骤简单。
缺点是生成的氯化钙不易处理,食盐利用率才70%。
氨碱法中加入氨的主要作用是什么?提示:主要作用是让氨与二氧化碳作用NH 3+CO 2+H 2O===NH 4HCO 3,然后再与饱和食盐水反应NaCl +NH 4HCO 3===NaHCO 3↓+NH 4Cl ,进而制纯碱2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑。
二、联合制碱法根据上图,写出生产纯碱的化学方程式: (1)NaCl +NH 3+CO 2+H 2O===NaHCO 3+NH 4Cl 、(2)2NaHCO 3=====△Na 2CO 3+CO 2↑+H 2O ↑。
1.我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球。
“侯氏制碱法”中的碱是指下列的( )A .NaOHB .K 2CO 3C .Na 2CO 3D .NaHCO 3解析:选C 。
“侯氏制碱法”中的碱是指Na 2CO 3 。
2.与氨碱法比较,下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是( )A .提高了原料的原子利用率。
高中化学第一单元走进化学工业课题3纯碱的生产学案新人教版选修2
课题3 纯碱生产名师导航知识梳理〔1〕生成碳酸氢钠和氯化铵〔2〕制取碳酸钠2NaHCO 3 △ Na 2CO 3+__________↑+__________↑〔可以循环使用〕2NH 4Cl+__________ △CaCl 2+2H 2O+2__________↑〔可以循环使用〕索尔维法优点:原料易得、产品__________高、__________和__________可循环、步骤__________; 索尔维法缺点:副产物氯化钙难处理、氯化钠利用率只有70%左右。
2.联合〔_________与_________〕制碱法——侯氏制碱法〔Hou’s process for soda manufacture〕流程:_________________________________________________________________________。
联合制碱法优点:原料易得、产品_________高、_________可循环、步骤简单;副产品_________是氮肥、氯化钠利用率大于______________,利用___________废料本钱低。
联合制碱法缺点:必须与合成氨工业联合进展,独立性差。
〔1〕俗名:Na 2CO 3:纯碱、苏打〔Soda 〕;NaHCO 3:小苏打。
〔2〕色态:Na 2CO 3:白色固体;NaHCO 3;白色晶体。
〔3〕溶解度在水中溶解度:____________>___________。
〔4〕和盐酸反响①Na 2CO 3和NaHCO 3都能和盐酸反响放出CO 2气体。
②__________反响要比__________反响剧烈得多。
③Na 2CO 3和盐酸反响分两步进展:-23CO +H +====-3HCO ;-3HCO +H +====H 2O+CO 2↑〔5〕热稳定性①______________受热不分解。
②______________受热易分解。
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第一单元走进化学工业
课题3 纯碱的生产
【教学目标】
知识与技能:
1.了解纯碱的生产及发展过程。
2.了解体验天然碱的生产与化工生产之间的联系及体验技术的发展过程。
3.了解路布兰法,掌握氨碱法(索尔维法)及联合制碱法(侯氏制碱法)。
过程与方法:
学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等方法对知识进行加工分析,逐步培养独立思考的能力和提高自主学习化学的能力。
情感态度与价值观:
在讨论与交流中培养与别人合作的能力,培养团队精神,并且注意加强化学与生活的联系,激发学生学习化学的兴趣,从而提高学化学、爱化学的自觉性。
【教学重点】
氨碱法的生产原理
【教学难点】
复杂盐溶液体系中固体物质的析出结晶即离子反应的实质
【教学工具】
多媒体课件黑板
【教学方法】
讲授法讨论法分析法总结法
【教学设计】
【引课】
这一节课,我们一起来讨论“纯碱的生产”的相关问题。
【板书】
课题3 纯碱的生产
纯碱的化学名称是?(碳酸钠)
那碳酸钠有哪些用途呢?(图片)
发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染,还可以用于其他含钠化合物的制备。
自然界中是否存在天然的碳酸钠?(图片)
碱湖。
我们如何能够获得这些天然的纯碱呢?
(1)一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠,可以从植物的灰烬中提取。
(2)当冬季来临时,碱湖中所含的碳酸钠结晶析出,经过简单的加工就可以使用。
历史上,一般经过张家口和古北口转运到全国各地,因此,在我国素有“口碱”之说。
【思考与交流】
1.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响?
改变温度、结晶水合物的组成以及溶剂水的质量等因素,可以改变碳酸钠在水中的溶解情况,提高结晶析出的速率和质量(纯度)。
【过渡】18世界中期工业革命以后,天然碱和从植物的灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要,纯碱工业随之发展起来。
2.根据天然碱的存在及其主要化学成分,请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么?为什么?
碳酸钠中含有钠离子和碳酸根离子。
自然界中存在的含钠离子的化合物很多,大量存在的、最常见的是氯化钠;因此,氯化钠是比较理想的生产原料之一。
碳酸根可以有碳酸盐直接提供,也可有由二氧化碳制取,较为理想的原料是碳酸钙。
【过渡】世界上最早实现碳酸钠的工业生产的路布兰法的原料就是用的氯化钠和碳酸钙。
我们简单的了解一下:
【资料卡片】
世界上最早是通过路布兰法实现了碳酸钠的工业生产。
其生产原理是:
1.用硫酸将食盐转变成硫酸钠
NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑
NaCl+NaHSO4==============Na2SO4+ HCl↑
2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热,反应生成碳酸钠和硫化钙
Na2SO4+2C=========Na2S+2CO2↑
Na2S+CaCO3=========Na2CO3+CaS
从反应原理上,同学们分析一下这个方法有哪些缺点?
原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等
【过渡】正是因为如此,促使人们研究新的制碱方法,知道19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。
一、氨碱法生产硫酸
氨碱法是由比利时人索尔维发明的,所以,氨碱法也称为索尔维制碱法。
氨碱法的原料
也是氯化钠和碳酸钙,不同的是它还使用了炼焦的副产品氨。
原料:CaCO3、NaCl 、NH3
【过渡】为了更好的理解氨碱法的原理,我们进行这样一个探究:
【科学探究】
1、向AgNO3溶液中滴加KCl溶液会有什么现象?
会有白色沉淀生成。
白色沉淀是什么?(氯化银)
溶液中应该含有哪些溶质离子?(银例子、钾离子、硝酸根、氯离子)
它们能够组成哪些溶质?(硝酸银、氯化钾、硝酸钾、氯化银)
那析出的为什么不是其他的溶质粒子呢?(因为氯化银的溶解度很小)
这个反应的离子方程式为:Ag++Cl-===AgCl↓
【过渡】很好!现在我们来分析第二个问题。
2、20℃时,把碳酸氢铵、氯化钠和水配制成一混合溶液,当把溶液加热蒸发后冷却至20℃,首先析出的物质是什么?
是溶解度较小的那种物质。
那么,溶液中的离子能够形成哪些溶质粒子呢?(碳酸氢铵、氯化钠、碳酸氢钠、氯化铵)大家参照“溶解度表”,看析出的物质是什么啊?(碳酸氢钠)
很好!这个反应的化学方程式该怎么写呢?大家试着写一下。
NH4HCO3+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl
离子方程式为: HCO3-+Na+====NaHCO3↓
通过这两个反应,大家谈一下你对物质的溶解性和离子反应的实质的认识?
物质溶和不溶是相对的,离子反应的实质就是向着离子浓度减小的方向进行。
【过渡】根据这个反应,我们该怎么得到纯碱呢?
2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑
那我如何利用原料制取碳酸氢钙?(CaCO3==CaO+CO2↑)
CO2+H2O+NH3=== NH4HCO3
好!现在我们把两个方程式叠加得到的方程式是怎样的?
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
反应原理的方程式分布写和写总反应式都可以。
CaCO3
222
2NH4Cl +Ca(OH)2==CaCl2+NH3+H2O
氨碱法的优点:
原料便宜易得,氨和部分二氧化碳可循环利用,产品纯度高,步骤简单。
氨碱法的缺点:
副产物氯化钙的处理问题,氯化钠的利用率低。
【过渡】这两个问题被我国化学家侯德榜解决了,他发明了联合制碱法,也称为侯氏制碱法。
二、联合制碱法
现在我们先来认识一下我们的国宝级任务。
个人简历:
1890年出生
1911年考入清华留美预备学校,后以10门功课
1000分的优异成绩被保送到美国留学
1916年获美国麻省理工学院学士学位
1919年获美国哥伦比亚大学硕士学位
1921年获博士学位
【过渡】现在让我们一起来认识这个伟大的发明,解开它神秘的面纱?
联合制碱法是什么样的呢?
联合制碱法的原理和氨碱法一样,大家很失望吧?其实,氨碱法一直被西方的一些国家所控制,当时并为公布于世。
联合制碱法与氨碱法有自己的不同之处:氨碱法的原料来自于合成氨(二氧化碳、氨气),同时得到的副产品是氯化铵,氯化铵有什么用途呢?(氮肥,焊药,电解液)这里面氯化铵是以溶液的形式存在的,如何让它析出呢?氯化铵析出和溶解存在溶解平衡。
所以,加入氯离子或者铵根离子均可以使其析出。
事实工业上也是这么做的,向里面通入氨气或者加入食盐颗粒,析出氯化铵后的溶液含有氨水和氯化钠,又可以作什么呢?(返回做反应物)这样的话,氯化钠的利用率怎么样了呢?(提高了)提高到了96%。
综合以上的分析,大家总结一下,联合制碱法有哪些优点呢?
综合利用了合成氨的原料,提高了氯化钠的利用率,减少了环境污染。
【过渡】综合以上内容,大家总结一下联合制碱法与氨碱法有哪些异同?
相同点:原理相同
不同点:原料来源不同,副产物不同
思考题:在生产过程中,是先通入氨气,还是先通入二氧化碳?
提示:考虑氨气和二氧化碳的溶解度大小。
先通入二氧化碳,溶液中存在碳酸,碳酸的量比较少;再通入氨气,氨气易溶于水,一水合氨的量比较多;此时产物应该是碳酸铵而不是碳酸氢铵。
反过来,如果我们先通入氨气,溶液中会存在较多的一水合氨,再通入二氧化碳时,二氧化碳和一水合氨反应,通入的二氧化碳过量就会生成碳酸氢铵,也就是说,此时二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制,而是受反应控制。
那么,先通入氨气起到的作用就是为了更多的溶有二氧化碳。
【思考与交流】人类历史上,科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起,路布兰(1791)、索尔维(1862)和侯德榜(1924)的名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上,你知道吗?路布兰是一名医生,索尔维是在工作中学习化学的,侯德榜是化学工程学博士。
根据三个人所处的年代及学习经历,你对技术与科学的关系有哪些新的认识?
课下大家查阅资料,下节课之前我们来讨论。
【总结】综合这节课的学习,你认为你学到哪些内容?重点是什么?难点是什么?
【习题】
1.下列属于侯氏制碱法的优点的是( D )
A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供
B.母液可回收氯化铵
C.氯化钠的利用率达96%
D.以上全是
2.工业上常用氨碱法制碳酸钠,但却不能用氨碱法制碳酸钾,这是因为在溶液中( A)
A.KHCO3溶解度较大
B.KHCO3溶解度较小
C.K2CO3溶解度较大
D.K2CO3溶解度较大
3为了检验纯碱的质量(可能含有少量小苏打),取少量样品进行实验,可以采用的方法是( A)
A.加热后通入澄清石灰水,观察现象
B.滴加盐酸,观察现象
C.溶于水中,滴加少量BaCl2溶液,观察现象
D.溶于水中,滴加少量澄清的石灰水,观察现象。