课题3 纯碱的生产

课题3 纯碱的生产

[目标导航] 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生产纯碱技术的发展过程。

3．掌握路布兰法—索尔维法—联合制碱法(侯氏制碱)。

一、氨碱法生产纯碱 1．纯碱的存在和用途 (1)存在

一些生长于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。大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖。 (2)用途

碳酸钠，俗名纯碱，是一种重要的化学基本工业产品。很多工业都要用到碳酸钠，如玻璃、制皂、造纸、纺织和漂染等。碳酸钠作为原料还可以用于生产其他含钠的化合物；碳酸钠也被大量地应用于生活中。 2．路布兰制碱

原料：硫酸、食盐、石灰石、木炭；

缺点：原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等。 3．氨碱法生产纯碱

(1)原料：食盐、氨(来自炼焦副产品)和二氧化碳(来自碳酸钙)。 (2)主要反应原理(写方程式)：

①将CO 2通入含氨的饱和食盐水中：NH 3＋CO 2＋H 2O===NH 4HCO 3，NaCl ＋NH 4HCO 3===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。

②碳酸钠的获取：2NaHCO 3=====△

Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑。 [议一议]

1．索尔维法生产纯碱的过程，经过了哪几个阶段，简述氨碱法的优缺点。 答案 索尔维法制碱的主要过程可分为以下几个阶段：

(1)盐水的精制：在配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg 2＋

和Ca 2

＋

。

(2)盐水氨化：在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水。

(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。

NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl

(4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收二氧化碳再利用。 2NaHCO 3=====△

Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑

(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。 2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△

2NH 3↑＋CaCl 2＋2H 2O 氨碱法生产纯碱的优缺点：

(1)优点：氨碱法生产纯碱具有原料(食盐和石灰石)价廉易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可循环使用、制造步骤简单、生产过程连续且规模大等。

(2)缺点：大量CaCl 2用途不大，NaCl 利用率只有70%，约30%的NaCl 留在母液中。 2．根据氨碱法的原理，首先配制氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中加入氨水(体积比1∶1)并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。 请思考回答下列问题

(1)在析出NaHCO 3的过程中涉及哪些化学平衡？

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？为什么？_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)NH 3＋H 2O

NH 3·H 2O NH ＋4＋OH －

，CO 2＋H 2O

H 2CO 3H ＋＋HCO －

3，

H ＋

与OH －

中和生成水，使上述两个平衡向右移动，NH ＋

4，HCO －

3浓度增大，HCO －

3和Na ＋

浓度的乘积超过NaHCO 3的溶度积，析出NaHCO 3晶体，Na ＋

(aq)＋HCO －

3(aq)

NaHCO 3(s)

(2)不可以。在常温下，氨在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能产生很小浓度的HCO －

3，不利于生成NaHCO 3沉淀

二、联合制碱法

联合制碱法，即将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺。 1．原料

原料为食盐、氨气和CO 2，其中氨气和CO 2来自于合成氨。 2．反应原理

联合制碱法的主要反应化学方程式是NaCl ＋NH 3＋CO 2＋H 2O===NaHCO 3↓＋NH 4Cl ，2NaHCO 3=====△

Na 2CO 3＋CO 2↑＋H 2O ↑。 [议一议]

简述联合制碱法的过程，获取副产品NH 4Cl 晶体的方法是什么？主要优点有哪些？ 答案 (1)盐水精制：加入熟石灰和纯碱除去Ca 2＋

、Mg 2＋

。

(2)盐水氨化：精制盐水中通入NH 3。

(3)氨盐水碳酸化：NaCl ＋H 2O ＋NH 3＋CO 2===NaHCO 3↓＋NH 4Cl 。 (4)制Na 2CO 3回收CO 2：2NaHCO 3=====△

Na 2CO 3＋H 2O ↑＋CO 2↑。

(5)循环制NH 4Cl ：析出NaHCO 3后的母液中吸收NH 3，降温加食盐，析出NH 4Cl ，滤出NH 4Cl 后再经氨化、碳酸化制碱。

优点：使食盐的利用率提高到96%，NH 4Cl 可作化肥，革除了CaCO 3制CO 2的工序，降低了生产成本。

氨碱法与联合制碱法的比较