氯碱工业和联合制碱工业
高中化学(4)最基础考点系列考点11 氯碱工业 含解析
【考点定位】本考点考查氯碱工业原理的理解与应用，巩固对电解规律的理解，提升电池原理的应用能力。
【精确解读】一、氯碱工业电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业．氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。
二、氯碱生产工艺:1．电解法简介：工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业．氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业;2．电解饱和食盐水反应原理:2NaCl+2H2O电解¯H2↑+Cl2↑+2NaOH因为NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，也微弱电离，因此在溶液中存在Na+、H+、Cl-、OH—四种离子．当接通直流电源后，带负电的OH-和Cl—向阳极移动，带正电的Na+和H+向阴极移动．Cl-比OH—更易失去电子，在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出，使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝．H+比Na+容易得到电子，因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出．在上述反应中，H+是由水的电离生成的，由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H+和OH—，H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH—的浓度相对地增大，使酚酞试液变红;因此，阳极反应:2Cl—-2e-=Cl2↑（氧化反应)；阴极反应：2H++2e—=H2↑(还原反应);工业上利用这一反应原理,制取烧碱、氯气和氢气.3．电解设备--离子交换膜电解槽(1）离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成．电解槽的阳极用金属钛制成；阴极由碳钢网制成;(2）阳离子交换膜的作用：①把电解槽隔为阴极室和阳极室;②只允许Na+通过，而Cl—、OH-和气体则不能通过．这样，既能防止生成的H2和Cl2相混合而发生爆炸，又能避免C12进入阴极区与NaOH溶液作用生成NaClO而影响烧碱的质量.二、氯碱工业应用由电解槽流出的阴极液中含有30％的NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜．阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯；(1）2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O（2）H2O+Cl2=HCl+HClO（3）H2+Cl2=2HCl（4）2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O（5)NaOH+CO2=NaHCO3因此主要产品有：①32％氢氧化钠；②50％氢氧化钠;③固体氢氧化钠(片碱）；④高纯盐酸；⑤工业盐酸；⑥次氯酸钠；⑦氯气、液氯（液态氯气)；⑧PVC(聚氯乙烯树脂，氯碱工业一般都伴随PVC树脂）；⑨氢气等。
微专题热练8答案
微专题热练8化学工艺流程1. (1) 增大接触面积，加快反应速率，使焙烧更充分(2) 3∶22AlO－2＋CO2＋3H2O===2Al(OH)3↓＋CO2－3[或AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3](3) Na2SO4水(4) pH过高，Al3＋、Cu2＋、Ni2＋也会形成沉淀充分搅拌使Fe3＋水解充分(5) 4OH－－4e－===2H2O＋O2↑(6) 3【解析】电镀污泥中主要含有Cr2O3、CuO、NiO、Al2O3、Fe2O3和SiO2等化合物。
将电镀污泥和碳酸钠混合焙烧，Cr2O3和Al2O3分别转化为Na2CrO4、NaAlO2·SiO2。
Na2SiO3·CuO、NiO、Fe2O3互不反应，水浸时通入二氧化碳，NaAlO2和Na2SiO3转化为氢氧化铝和硅酸沉淀，过滤得到的“滤液”的主要成分是含有少量重金属阳离子的Na2CrO4溶液；滤渣用酸洗后，过滤除去硅酸，溶液中含有Al3＋、Cu2＋、Ni2＋和Fe3＋，加入Na2SO4溶液调节溶液pH沉铁，将Fe3＋转化为Fe(OH)3除去；电解滤液得到铜单质，加入除杂剂除去Al3＋，滤液中主要含有NiSO4，结晶得到NiSO4；(1) “焙烧”时先将固体粉碎，可以增大接触面积，加快反应速率，使焙烧更充分；(2) “焙烧”时Cr2O3转化为Na2CrO4，Cr的化合价由＋3价转化为＋6价，空气中的氧气中的O原子由0价降低为－2价，根据得失电子守恒，反应的氧化剂和还原剂的物质的量之比为(6－3)×2(2－0)×2＝32；“水浸”时NaAlO2与二氧化碳反应的离子方程式为2AlO－2＋CO2＋3H2O＝2Al(OH)3↓＋CO2－3[或AlO－2＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3]；(3) 溶液中存在2CrO2－4＋2H＋Cr2O2－7＋H2O，根据除杂装置图，Na2CrO4与硫酸发生阳离子交换，得到液体X和H2Cr2O7，则液体X为Na2SO4；H2Cr2O7和氢氧化钠发生阴离子交换，得到Na2CrO4和液体Y，则液体Y是水；(4) “沉铁”时控制pH在1.5～2.5，Fe3＋水解生成Fe(OH)3，若pH过高，会使Al3＋、Cu2＋、Ni2＋沉淀，充分搅拌，可以使Fe3＋水解充分；(5) 电解时以惰性Pb－Ag合金板为阳极，阳极发生氧化反应，溶液中的氢氧根离子失去电子放出氧气，电极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑；(6) 常温下，“净化除杂”时，若溶液中铝离子浓度为0.3mol/L，则其开始沉淀时，c(OH－)＝3K sp[Al(OH)3]c(Al3＋)＝3 3.0×10－340.3mol/L＝10－11mol/L，则c(H＋)＝K wc(OH－)＝10－3mol/L，此时溶液pH＝3。
联合制碱工业
比较侯德榜制碱法和氨碱法的流程图，分析两者 的异同点？
相同点： 原理相同 不同点：
原料
母液处理方法 循环物质 优缺点
抄课本p112
原料
母液处理方法 循环物质 优缺点
NaCl，CaCO3，NH3
NaCl ,CO2,NH3
Ca(OH)2+2NH4Cl →2NH3+CaCl2+2H2O
CO2 NH3
循 环
NaCl+ NH4HCO3 →
NaHCO3↓+ NH4Cl
△
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
高温
母 CaCO3 → CaO + CO2
液 处
CaO + H2O → Ca(OH)2
理
△
2NH4Cl + Ca(OH)2 → CaCl2 + 2NH3 + 2H2O
思考：索尔维也经历过很多失败，当他把食盐水与 碳酸氢铵溶液混合时，有时并没有看到沉淀，为什 么？
联合制碱工业
在中国化学近代工业史上，有一位杰出的科学家， 猜一猜他是谁？ 侯德榜
纯碱的用途有哪些？
制玻璃
制肥皂
造纸
乌 鲁 木 齐 郊 区 盐 碱 地
天 津 碱 厂
廉价的原料
N aCl CaCO3
△
NaOH
纯碱：Na2CO3 Na+
CO32-
CaO + CO2 NH3·H2O
你可以通过哪些学过的化学方法制Na2CO3 ？
例2、我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工 艺，生产流程可简要表示如下：
(1)上述生产纯碱的原料是
，纯碱的一种
压轴题09 化工流程图-2023年中考化学压轴题突破(全国通用)(解析版)
压轴题09化工流程图1．海水资源的开发和利用(如从海水中提取氯化钠和氯化镁等)2．金属回收工业：Mg、Fe、Cu等3．工业废水处理4．氯碱工业、联合制碱法5.新型无机材料的合成1．考查内容(1)化学反应原理。
(2)元素化合物知识。
(3)实验操作及名称。
(4)物质除杂、分离。
(5)流程中的物质转化和循环。
2.解题思路从题干中获取有用信息，了解生产的产品。
分析流程中的每一步骤，从几个方面了解流程：①反应物是什么；②发生了什么反应；③该反应造成了什么后果，对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点：一切反应或操作都是为了获得产品。
3.注意事项：从绿色化学方面作答：对综合生产效益有何影响？如原料成本，原料来源是否广泛、是否可再生，能源成本，对设备的要求，环境保护方面等。
1．（2023·江苏扬州·统考一模）碱式碳酸铜可用作有机催化剂。
工业上以辉铜矿（主要成分为Cu2S，含SiO2及少量Fe2O3）为原料制备碱式碳酸铜，工业流程如下：(1)工艺流程中“酸浸”“除铁”“沉钴”都需要进行的操作是________。
(2)“酸浸”中发生酸碱中和反应的化学方程式是_____，浸渣的主要成分为______。
(3)“除铁”过程中会发生分步反应2FeSO4+H2O2+H2SO4=Fe2(SO4)3+2X，X的化学式是______，该过程需要控制溶液的pH范围是_____。
(4)上述流程中_____(填序号)可返回湿法炼锌系统，提高锌的利用率.a.浸渣b.滤渣Ic.滤液IId.滤渣IIIZn(OH)+H SO=ZnSO+2H O Cu(3)H2O 3.2~7.7【答案】(1)过滤(2)22442(4)滤液II【详解】（1）工艺流程中“酸浸”“除铁”“沉钴”都是将固体和液体进行分离，需要进行的操作是过滤；（2）“酸浸”中发生酸碱中和是氢氧化锌和稀硫酸的反应，氢氧化锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和水，反应的化学方程式为：Zn(OH)2+H2SO4=ZnSO4+2H2O；（3）由反应的化学方程式可知，反应前有2个铁原子、3个硫原子、14个氧原子、4个氢原子，反应后有2个铁原子、3个硫原子、12个氧原子，由质量守恒定律可知，反应后2个X分子中含有2个氧原子、4个氢原子，则1个X分子中含有1个氧原子、2个氢原子，所以X的化学式为：H2O；铁离子完全沉淀所需溶液的最低pH为3.2，钴离子开始沉淀的溶液pH为7.7，所以该过程需要控制溶液的pH范围是3.2~7.7；（4）上述流程中滤液II中含有锌离子，可返回湿法炼锌系统，提高锌的利用率。
知识讲解_氯碱工业和纯碱的生产(基础)
氯碱工业和纯碱的生产(基础)编稿：宋杰审稿：张灿丽【学习目标】1．掌握氯碱生产的反应原理，了解实际氯碱工业中采取的方法，能比较三种方法的优缺点；2．认识到氯碱工业的意义，了解氯碱工业产品；3．理解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，提高分析与解决问题的能力；4．了解纯碱生产对环境的影响及解决方法，了解纯碱工业发展中纯碱技术的变革，认识到技术的发展在于不断创新。
【要点梳理】要点一、氯碱工业工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。
氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公共事业。
1．核心技术——电解电解饱和食盐水的原理与前面学过的电解CuCl2溶液的原理是相类似的。
实验：在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极（装置如下）。
同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。
接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。
电极方程式：阳极：2Cl－—→Cl2+2e－（氧化反应）阴极：2H++2e－—→H2↑（还原反应）总反应：2NaCl+H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑2．氯碱工业的基本装置——电解槽（1）．电解槽的种类：隔膜电解槽、离子膜电解槽、水银电解槽（2）．电极材料阳极：金属钛（表面涂有钌和钛的氧化物）阴极：低碳钢（3）．隔膜法、离子膜法和水银法三种方法的特点A．隔膜法：最早使用的隔膜是用水泥多微孔材料制成的，透过性差，不能连续操作，后来改用石棉纤维制成的多孔渗透性隔膜，其性能优于前者，但制作隔膜时细微石棉纤维吸入人的肺内有损健康。
B．离子膜法：能耗低、产品质量高、设备占地面积小、生产能力大、无污染，是氯碱工业的发展方向。
C．水银电解槽：制出的碱液纯度高、质量好，但是汞易对环境造成污染。
高中化学《5非金属元素5.3化工生产氯碱工业和联合制碱工业》176沪科课标教案课件教学设计
-1-沪科课标版拓展型课程5.非金属元素5.3化工生产第二课时联合制碱工业教学设计［三维目标］知识与技能1、了解侯氏制碱法的工艺流程，能说明侯德榜对氨碱法制碱工艺做出了什么改进。
2、知道纯碱是一种重要的基本化工原料，纯碱生产以海盐为原料，能说明制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出相应的化学方程式。
3、培养学生的分析问题、解决问题能力和思维能力。
过程与方法通过纯碱制造技术的主要发展历程，能从原料、原理、工艺等方面对几种制碱方法进行评价从而使学生了解学习和研究化学问题的一般方法和思维过程。
情感、态度和价值观通过科学家的成功案例，激发学生的学习热情、学习兴趣。
［重点］制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出化学方程式。
［难点］能从原料、原理、工艺等方面对几种制碱方法进行评价，体会社会需求、资源的科学利用、各种技术间的相互借鉴是推动生产技术发展的重要因素。
［教学地位］纯碱在造纸、玻璃等工业生产中具有重要应用，侯氏制碱是一种先进的制碱技术，我国化学家侯德榜为国家争得了荣誉，因此，侯氏制碱的工艺流程也成为高考的热点，尤其是制碱的原理、操作是高考的高频考点。
-2-［教学设计］［新课导入］他曾经是中国科学技术协会副主席、中国化学会理事长、中国化工学会理事长，他还是中国科学院技术科学部委员。
他是中国化学工业史上一位杰出的科学家，他所著的《纯碱制造》被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著。
他创立了中国人自己的制碱工艺——侯氏制碱法。
你知道他是谁吗？［学生回答］：侯德榜［情景导入］1937年，抗日战争爆发，由于当时内地盐价昂贵，用传统的索尔维法制碱成本太高，无法维持生产，为寻找适应内地条件的制碱工艺，永利公司准备向德国购买新的工艺，但德国与日本暗中勾结，除了向侯德榜一行高价勒索外，还提出了种种对中国人来说是丧权辱国的条件，为了维护民族尊严，侯德榜与永利的工程技术人员一起，经过600多次的实验分析，终于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺，1941年，这种新工艺被命名为“候氏制碱法”。
氯碱工业(重点)
离子交换法是氯碱工业中较为先进的生产工艺，使用离子交 换膜作为电解隔膜，能够提高电流效率和产品质量。该方法 具有节能、环保等优点，是目前氯碱工业的主要生产工艺之 一。
汞阴极电解法
总结词
该方法使用汞作为阴极材料，具有较高的电流效率和较低的能耗。
详细描述
汞阴极电解法是一种传统的氯碱工业生产工艺，使用汞作为阴极材料，具有较高 的电流效率和较低的能耗。然而，汞是一种有毒物质，对环境和人体健康有较大 危害，因此该方法已被逐渐淘汰。
THANKS.
氯碱工业面临的挑战
资源短缺
作为氯碱工业主要原料的盐、煤、天然气等资源日益短缺，导致 生产成本上升和资源保障风险加大。
环保压力
随着环保法规的日益严格，氯碱工业面临的环保压力越来越大，需 要加大环保投入和技术创新，降低污染物排放。
市场竞争
国内外氯碱企业数量众多，市场竞争激烈，企业需要加强技术创新 和品牌建设，提高产品附加值和市场竞争力。
氯碱工业起源于19世纪末，当时人们开始 探索用电解方法制造氯气和氢气。
20世纪初，随着工业生产规模的扩大，氯 碱工业逐渐成为重要的化工产业之一。
技术进步
环保要求
随着科技的不断进步，氯碱工业在生产工 艺、设备、安全防护等方面不断改进，提 高了生产效率和产品质量。
随着环保要求的提高，氯碱工业开始注重 环保治理和资源循环利用，推动产业绿色 发展。
氯碱工业的发展前景
市场需求持续增长
随着经济的发展和人民生活水平的提高，氯碱产品的市场 需求将持续增长，为氯碱工业的发展提供广阔的市场空间。
技术创新推动产业升级
通过技术创新和产业升级，氯碱工业将不断优化产品结构， 提高产品质量和附加值，推动产业的可持续发展。
高中化学《5非金属元素5.3化工生产氯碱工业和联合制碱工业》175沪科课标教案课件教学设计
1《氯碱工业》的教学设计1、教学目标：1.1知识与能力：1.1.1、了解氯碱工业反应原理，正确书写电极反应式和电解的总化学方程式。
1.1.2、初步了解电解槽的简单结构和食盐水的精制。
1.1.3、常识性介绍以氯碱工业为基础的化工生产。
1.2过程与方法：1.2.1、通过实验，培养学生的观察能力、分析问题能力和利用还学原理解决实际问题的能力。
1.2.2、通过网上查询资料重组和资源共享，培养学生的自学能力、归纳能力和创新意识。
1.3情感态度与价值观目标：通过氯碱工业的学习，培养学生确立理论联系实际的科学方法，进一步树立探究精神及合作意识，同时增强环保意识。
2、教学重点、难点：教学重点：氯碱工业反应原理教学难点：氯碱工业反应原理3、学情分析：学生由于刚学习电解原理，对电解食盐水的原理分析问题不大，此节内容与学生生活实际联系较为密切（我校学生每年参观化工厂，知道有氯碱工业，但不具体的了解），学生有较强的求知欲，为上好探究课打下较好的基础，但正是由于学生对原理理解较为清晰，理论上认识较高，而对实际生产中遇到的问题缺乏足够的认识和估计，会对实际生产中的问题的解决带来一些影响，因此教学中需要做好足够的问题铺垫，启发引导学生思考、解决问题，全面提高解决实际问题的能力。
让学生客观的认识理论与实际的关系，为下一单元讲硫酸工业作更高更好的铺垫。
4、教学方法2探究式以学生为主体从分析电解食盐水原理入手，让学生讨论上课的演示试验装置能否运用于工业化生产？为什么？如何解决演示试验中出现的问题？步步深入，从而使学生理解目前氯碱工业的生产流程和发展方向。
5、课型：新课6、教学过程：教师活动学生活动设计意图情景导入：出示学生参观氯碱工业化工厂的照片前面我们学习了电解原理及其重要的应用——铜的电解精炼和电镀铜，本节课我们将继续学习电解原理在化学工业上引用的有一个重要的实例——电解饱和食盐水制氯气和烧碱——即氯碱工业。
看照片、讨论回忆通过学生看照片、讨论回忆参观时看到的和工厂解说员所讲的情况，激发学生探究的兴趣转入课题：教师板书：第二节氯碱工业一、电解饱和食盐水反应原理——工业制碱原理与电源正负极相连的电极我们分别叫做阴阳两极。
高三化学一轮小专题——联合制碱工业
小专题——化工生产之联合制碱工业无水碳酸钠，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。
一、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。
氨碱法的优点是：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。
但氨碱法也有许多缺点：首先是两种原料的成分里都只利用了一半——食盐成分里的钠离子（Na＋）和石灰石成分里的碳酸根离子（CO32－）结合成了碳酸钠，可是食盐的另一成分氯离子（Cl－）和石灰石的另一成分钙离子（Ca2＋）却结合成了没有多大用途的氯化钙（CaCl2），因此如何处理氯化钙成为一个很大的负担。
氨碱法的最大缺点还在于原料食盐的利用率只有72％～74％，其余的食盐都随着氯化钙溶液作为废液被抛弃了，这是一个很大的损失。
二、联合制碱法（又称侯氏制碱法）它是我国化学工程专家侯德榜（1890～1974）于1943年创立的。
是将氨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。
沪科版拓展型课程《氯碱工业和联合制碱工业》教案及教学反思
沪科版拓展型课程《氯碱工业和联合制碱工业》教案及教学反思一、课程简介本节拓展型课程为沪科版高中化学教材的一部分，主要介绍氯碱工业和联合制碱工业的相关知识。
课程内容包括氯碱化工的基本概念、工艺流程、应用及环保等方面，以及联合制碱工业的概述、发展历史和未来趋势等方面。
二、教学方式本节课程的教学方式主要采用讲授式教学，辅以案例分析、问题解答和小组讨论等互动式教学形式，以激发学生学习的兴趣和积极性，同时促进学生思维的开阔和深入。
三、教案设计第一部分：导入（5分钟）首先，营造好课堂氛围，引导学生进入本节课程的学习状态。
具体做法是利用投影仪呈现氯碱工业和联合制碱工业的图片，引起学生的兴趣，提出一些开放性问题，鼓励学生进行思考和探究。
第二部分：讲授式教学（45分钟）1.氯碱工业概述–意义及发展历程–制盐法与电解法–工艺流程及应用–环保措施和建议2.联合制碱工业概述–意义及发展历程–工艺流程及应用–未来发展趋势3.案例分析：氯碱工业生产及环保问题研究–探究氯碱工业的生产流程及其带来的环境污染问题–讨论现有的环保措施是否有效，是否存在不足之处–提出建议和改进方案–激发学生对于生态环境保护的意识和贡献第三部分：交流与总结（10分钟）使用小组讨论的方式，让学生自由表达自己的想法和观点，引导学生将所学内容与实际生活联系起来，思考如何应用所学知识解决生产和生活中的实际问题。
在课程结束时，给予学生足够的时间让他们总结所学内容并提出问题与疑惑。
同时，老师也应该给予学生充分的时间回答问题并解答疑惑。
四、教学反思1.教学过程中，教师应要挖掘学生的好奇心、想象力和探究欲望，鼓励学生积极参与课堂互动，尤其是在案例分析和小组讨论环节中给予学生足够的自由度和发言时间，从而提高学生的学习效果。
2.针对联合制碱工业的未来趋势方面，老师可以适当引入前沿科技领域的新技术和新理念，以引导学生关注和研究当今世界的科学前沿，从而激发学生的科学思维和创新意识。
高中化学《5非金属元素5.3化工生产氯碱工业和联合制碱工业》171沪科课标教案课件教学设计
1/4纯碱的工业制法教案上海交通大学附属中学嘉定分校蔡茂强一、教学目标（一）知识与技能1、了解纯碱的生产的发展过程及简单工艺流程。
2、理解侯氏制碱法的原理。
3、掌握索尔维制碱法与侯氏制碱法的差异。
（二）过程与方法1、通过纯碱的化学组成推测生产原料，进行初步设计。
2、通过溶解度数据及化工生产实际问题的分析，写出索尔维制碱法与侯氏制碱法基本化学原理，了解基础化学知识在生产实际中的应用。
3、通过索尔维制碱法与侯氏制碱法工业制备流程进行设计，实现对氨碱法和联氨法两种工艺优缺点的评价。
（三）情感态度与价值观1、在讨论与交流中培养严谨求实的科学精神、团队精神。
2、结合侯德榜经历弘扬民族精神，培养学生勤于钻研、勇于创新实践的意识。
3、渗透绿色化学、科学发展的理念。
二、教学重点：索尔维制碱法与侯氏制碱法的化学反应化学原理。
三、教学难点：1、碳酸氢钠的制取。
2、纯碱工业生产的流程。
四、教学工具：多媒体课件五、教学方法：讲授法讨论法分析法总结法六、教学过程：教师活动学生活动设计意图[引入]给出提示：1、他是中国化学工业史上一位杰出的科学家；2、他所著的《纯碱制造》被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著。
猜出人名——侯德榜引起学生关注。
[展示图片]生活中纯碱的应用了解纯碱不仅可用于玻璃、化工、冶金、造纸、印染、合成洗涤剂关注化学在生活中应用。
2/4一、纯碱的应用：等工业。
还可用于食品工业。
[过渡]纯碱是如此重要的工业原料，如何实现其工业化生产？二、纯碱的工业生产方法：[引导]自然界是否存在纯碱？在青海湖一带流传这样一句话“夏天晒盐，冬天捞碱”，有何化学原理？[展示]鄂尔多斯天然碱厂1、天然碱加工法讨论后回答：盐碱湖中存在纯碱盐溶解度受温度变化影响较小，要提取，只能采用蒸发结晶。
而碱溶解度随温度下降显著降低，冬天很易达到饱和，所以用冷却结晶的方法。
打开学生思路，运用化学原理解释生活中的问题，增强学生学习化学成就感。
[过渡]依靠自然界中的碱不能满足人类需求，工业上如何通过化学反应去制备碳酸钠呢？[引导]要制备碳酸钠，得找生产原料。
氯碱工业和联合制碱工业-沪科版拓展型课程教案
氯碱工业和联合制碱工业-沪科版拓展型课程教案一、概述氯碱工业是以钠氢氧化物为核心的重要基础化工原料生产过程，主要产品是氯气和氢气，以及液体氢氧化钠和氯化钠。
联合制碱工业是指采用电渣重熔法从氯化钠和碳酸钠中提取碱。
本课程主要介绍氯碱工业和联合制碱工业的相关知识和技术。
二、知识点1.氯碱工业1.电解池原理–电解池概念–电解池设备–电解池原理2.氯碱工业原理–钠氢氧化物生产过程–氯气制备过程–氢气制备过程–液体氢氧化钠和氯化钠的生产2. 联合制碱工业1.联合制碱法原理–联合制碱法概念–联合制碱法硫酸法和氯化法2.氯化制碱法原理–氯化制碱法概念–氯化制碱工艺过程本课程为拓展型课程，建议授课时数为4节课。
四、教学目标1.了解氯碱工业和联合制碱工业的原理和工艺；2.掌握电解池和氯碱工业的相关知识；3.掌握联合制碱法和氯化制碱法的相关知识。
五、教学内容第一节：氯碱工业概述1.氯碱工业及产生背景2.钠氢氧化物的制备及应用3.电解池及电解反应第二节：氯碱工业的原理与工艺1.氯气的生产及用途2.液体氢氧化钠及氯化钠的生产及应用3.氢气的生产及用途第三节：联合制碱工业1.联合制碱工业的定义和基本概念2.硫酸法联合制碱及其工艺过程3.氯化法联合制碱及其工艺过程第四节：氯碱工业和联合制碱工业的比较1.工业原料成本对比2.生产效率的对比3.环保标准的对比本课程采用多媒体展示、教师讲解、案例分析及讨论等多种教学方法相结合，使学生在接收知识的同时，将理论知识与实际应用相结合，培养其解决实际问题的能力，以满足现实工作的需求。
七、教学评估本课程评估方式包括知识测验、课堂参与、实验报告和个人总结报告。
其中，知识测验占评估的50%，课堂参与占评估的20%，实验报告占评估的20%，个人总结报告占评估的10%。
八、课程参考书目1.《钠氢氧化物生产技术与应用》2.《氯碱工业和联合制碱工业技术指南》3.《化工过程原理与应用》。
高中化学方程式
一、用化学方程式表示下列各种物质的实验室制法1、O2(三种方法)：发生装置发生装置发生装置2、H2：发生装置3、Cl2：发生装置发生装置发生装置HCl 发生装置HF 发生装置HBr 发生装置HI 发生装置4、NH3：发生装置发生装置发生装置5、CO2：发生装置6、NO：发生装置7. NO2：发生装置8.H2S ：发生装置9.SO2：发生装置10.CH4:发生装置11.C2H4：发生装置12.C2H2：发生装置13.Fe(OH)2：发生装置以下14、15包含原理、装置、试剂添加顺序、产物的除杂14.乙酸乙酯丁酸乙酯15、溴苯硝基苯用方程式表示工业生产过程（带*的写离子方程式，注意反应条件）1、氯碱工业（电解饱和食盐水）*阳极：*阴极：*总反应：2、接触法制硫酸（硫铁矿为原料）①沸腾炉：；其中氧化产物为：②接触室：；V2O5的作用是，反应温度控制在400~500℃的原因是采用常压而非高压的原因③吸收塔：用98%H2SO4吸收SO3而不用水直接吸收的原因是。
④尾气处理：3、合成氨：①由水和碳合成H2②合成塔：4、氨氧化制硝酸①氧化炉：②吸收塔：③制取化肥硝酸铵:5、冶炼铝（冰晶石作熔剂）电解：*阳极：*阴极：总反应：6、铝热法制铁7、由三氧化钨制钨8、工业制漂白粉9、联合制碱法：10.工业制盐酸完成下列反应的化学方程式（注意写反应条件）。
1、Fe + H2O(g)2、C+ H2O(g)3、CO+ H2O(g)4、F2+ H2O5、NH3+H2O6、NO2+ H2O7、SO2+ H2O8、Cl2 + H2O9、K + H2O10、Na2O2+ H2O11、CaC2+ H2O12、Mg3N2+ H2O13、Al + NaOH+ H2O14、CaCO3+ H2O+ CO215、Fe(OH)2+ H2O+ O216、FeCl3+ H2O17、NH4Cl+H2O18、Na2CO3+H2O19、电解饱和食盐水20、Na2S2O3 + HCl21、SiO2 + HF22、SiO2 + NaOH23、Na2SiO3+ HCl24、氢氧化铝电离写出下列物质分别与NaOH溶液反应的化学方程式。
氯碱工业简介
氯碱工业简介工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。
氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于农业、石油化工、轻工、纺织、建材、电力、冶金、国防军工、食品加工等国民经济各命脉部门，据有关部门测算，1万吨氯碱产品所带动的一次性经济产值在10亿元以上。
我国是世界氯碱生产大国，一直将主要氯碱产品产量及经济指标作为我国国民经济统计和考核的重要指标。
随着国民经济的不断发展，氯碱企业不断满足各行业对氯碱产品的需求，更有力地推动了相关产业的发展，促进了国家现代化建设事业的发展。
氯碱工业中的离子膜生产工艺被公认为目前技术上最先进、经济上最合理的烧碱生产方法。
离子膜烧碱生产工艺包括一次盐水制备、二次盐水制备、电解、淡盐水脱氯等工序，并配套整流、氯氢处理、合成盐酸、次氯酸钠装置。
化学反应式：NaCl + H2O 电解 Na+ + H+ + Cl- + OH-Na+ + OH- NaOH阴极 2H+ + 2e H2阳极 2Cl- - 2e Cl2（1）一次盐水精制精制盐以及精制卤水放至化盐桶内进行溶盐。
来自离子膜电解的部分淡盐水，通过膜法除硝，除去盐水中的部分SO42-，保持系统的SO42-平衡。
处理过的盐水经给料泵送入化盐池。
从化盐池出来的粗盐水在折流板中分别与加入的NaOH、NaClO溶液充分混合后再进入前反应槽，NaOH与Mg2+，生成Mg(OH)2沉淀。
菌藻类及有机物被NaClO 氧化分解为小分子。
前反应槽出来的盐水加入Na2CO3溶液反应，进入后反应槽，生成的CaCO3通过陶瓷膜过滤器除去。
陶瓷膜过滤器截留的滤渣与前面的沉淀物经板框压滤机回收盐水后，盐泥外运。
过滤盐水（NaCl含量310～315g/L）进入过滤精盐水贮槽，经过滤精盐水泵送入二次盐水精制与电解工序。
主要反应如下：除硝反应：BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl除镁反应：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl除钙反应：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaClCaSO4+Na2CO3=CaCO3↓+Na2SO4（2）二次盐水、电解、脱氯将过滤精盐水进一步净化和处理，以满足离子膜电解单元对盐水的要求。
氯碱工业和联合制碱工业
CO2 1.7 : 1
~1
~0.05
NH3 700 : 1
0.88
~18
饱
过滤
和 食
通氨气
氨 洗涤 盐
盐 水
水 通CO2
煅烧 二氧化碳（循环） 碳酸氢钠
纯碱（产品）
滤液
NH4Cl NaCl Ca(OH)2
氨（循环） 废液CaCl2、NaCl
煅烧 石灰石
二氧化碳
自然界中是否存 在纯碱？
中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖——青海湖
二、纯碱的工业生产方法： 天然碱加工法
鄂尔多斯天然碱厂
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？
Na2CO3
NaCl CaCO3
勒布朗法
NaCl
+H2SO4（浓）
Na2SO4
永 利 化 工 厂
红 三 角 牌 纯 碱
（联合制碱法）
（原料Ⅱ ，来自合成氨） NH3 CO2
N原a料CⅠl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3+NH4Cl （副产品） 2NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2O
请写出合成氨工厂的反应：
N2的制取： H2、CO2的制取： NH3的合成：
思考：为什么在低温条件下， 能使氯化铵单独结晶析出？
缺
2、产品纯度高
点
3、氨和二氧化碳都可
回收循环使用
4、制造步骤简单，适
合于大规模生产
1、提高了NaCl利用率（96%） 2、 产生了有用的化工原料 和肥料 NH4Cl 3、避免产生CaCl2
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(提取副产品)
(1) 上述生产纯碱的方法称 联合制碱法或侯德榜制-碱----法------， 副产品的一种用
途为作氮肥
。
(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NH4Cl 。+ NaHCO3↓
(3) 写出上述流程中X物质的分子式 CO2
。
食盐水
CO2
CO2 ：高温下焦炭与水蒸气的反应 NH3 ：工业合成氨的反应
CO2 NaCl
优点：1、提高了NaCl利用率
2、产生了有用的化工原料 和肥 料 NH4Cl
课堂练习1： 我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可 简要表示如下
食盐水
CO2
X
NH3
合成氨厂
沉淀池
循环II
煅烧炉
Na2CO3
循环I
NH3 母液
原料： CO2 、 NaCl、 NH3
产物的生成：2NaHCO3
Na2CO3 + CO2 + H2O
滤液的处理 （ NH4Cl、NaCl） Ca(OH)2 NH3 + CaCl2
1、原料（食盐和石灰石）便宜；
索尔维法的优点： 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。
NH3(循环使用） 废液CaCl2、NaCl
Ca(OH)2石灰乳
思考：为什么在饱和食盐水中先通入氨气？
标准状况下CO2和NH3在水中的溶解度如下表所示
溶解性（体积比）
溶液的密度 （g ·cm-3）
饱和溶液的物质的量 浓度（mol ·L-1）
CO2 1 : 1.7
~1
~0.076
NH3 1 : 700
二、索尔维制碱法（氨碱法）：
主要原料：NaCl H2O NH3 CO2 生成Na2CO3是什么类型的反应
溶解性 物质
固体的溶解度（/100g H2O）
NaCl NaHCO3 NH4HCO3 NH4Cl
0℃
35.7
100℃ 39.12
0℃时饱和溶
液中的物质的 0.61
量(100gH2O)
6.9 16.4
原料来 源
CO2 ：石灰石的煅烧 NH3 ：Ca(OH)2与NH4Cl的反应
循环物 质
CO2 NH3
优缺点
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。
缺点：
1、 NaCl利用率低 2、生成用途不大的CaCl2
四、侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点： 1、相同点： 原理相同
NaCl＋NH3＋H2O＋CO2→NaHCO3↓＋NH4Cl 2NaHCO3 → Na2CO3+H2O+CO2↑
2、不同点：
索氏制碱法（氨碱法）
滤液处 理方法
Ca(OH)2+2NH4Cl →2NH3+CaCl2+2H2O
Ca(OH)2来源： CaCO3→CaO+CO2 CaO+H2O →Ca(OH)2
X
合成氨厂
NH3
沉淀池
循环II
煅烧炉
Na2CO3
循环I
NH3
母液
(提取副产品)
(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I
（填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉
淀的操作是 过滤
。
(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，
｛ 滤液的处理 NH3、NaCl
（NaCl、NH4Cl）
滤液：NaCl 滤渣：NH4Cl
“联合制碱法”中“联合”的意义？
在联合制碱中，所用原料CO2和NH3是由合 成氨厂提供的，所以工业生产上常将侯氏制 碱和合成氨联合在一起，所以，称为“联合 制碱法”。
侯氏制碱法的优点：
1、和合成氨工业联产 2、提高了NaCl利用率 3、产生了有用的化工原料和肥料 NH4Cl
0.08
写出相关方程式
11.9 分解
0.1529.ຫໍສະໝຸດ 75.80.56二、索尔维制碱法（氨碱法）：
❖ 索氏制碱法的流程图：（氨碱法）
饱 和
通NH3 氨
通CO2
食
盐
盐
水
水
石灰石
煅烧 CO2 CaO
沉淀 煅烧 NaHCO3
CO2(循环使用） Na2CO3产品
滤液 NH4Cl、NaCl、？Ca(OH)2
缺点：
1、 NaCl利用率低 2、生成用途不大的CaCl2
三、侯氏制碱（联合制碱法）
侯氏制碱法的流程图(联合制碱法）
思考1：在滤液中通入氨气的目的 思考2：在滤液中加入固体NaCl目的
➢ 侯德榜制碱法
原料： CO2 、NH3、NaCl
△
产物的生成：2NaHCO3
Na2CO3 + CO2 + H2O
侯氏制碱（联合制碱法） 1、通入NH3： a、增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析
出 b 、 使 NaHCO3 转 化 为 Na2CO3 ， 提 高 析
出NH4Cl的纯度 2 、 降 温 , 并 加 入 过 量 NaCl ： 低 温 时
NH4Cl 溶解度比NaCl小，所以可 以使NH4Cl析出，同时补充Na+
西藏碱湖
天然碱
纯碱工业的发展史：
纯碱是重要的化工原料之一，也是大众消费 品，广泛应用于玻璃工业、钢铁工业、化学 工业、医药工业、搪瓷、纺织、印染、造纸、 食品等多种工业的生产。1983年，世界纯碱 产量为30Mt。 纯碱工业始于18世纪末，法 国人勒布朗，比利时人索尔维，中国人侯德 榜等，都先后作出了突出的贡献。
如何评价一个工业过程 1、原料来源丰富、原料的利用率高 ２、成本低廉，耗能少 ３、工艺过程、设备简单 ４、对环境无污染 5、有无副产品，副产品是否有用 6、过程安全
一、勒布朗制碱法
缺点:此法因难于连续 生产，又需硫酸作原
原料: NaCl、 H2SO4浓、 C、CaCO3 料，设备腐蚀严重，
产品质量不纯，原料
0.88
~18
❖ 即：NaCl+H2O (饱和溶液)+NH3（先加） （溶液中）+CO2（后加） →NH4Cl+NaHCO3↓
❖ （先添加NH3而不是CO2：CO2在NaCl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HCO3,才能析出NaHCO3晶体。）
➢ 索尔维制碱法
2NaCl+H2SO4→Na2SO4+2HCl
利用不充分，价格较 贵，所以在投产50年
Na2SO4+2C→Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3→Na2CO3+CaS↓
后不敌索尔维法的竞 争，于20世纪20年代 被淘汰。虽被索尔维
法和其他方法所代替，
但在历史上曾盛行一
时，是化学工业发展
史的一个里程碑。