第三节 海水“制碱”

欧洲人也知道从淋过海草灰的汁液中提取碱。可是，随 着18世纪中期工业革命从英国开始后，纺织、印染、造 纸、制皂和玻璃等工业需求的碱量剧增，单靠从天然碱 和植物灰中提取的碱明显不足，这就需要人工制造。
许多工业部门，尤其是纺织、肥皂、造纸、玻 璃、火药等行业都需要大量用碱。古代那种从草木 灰中提取碱液，从盐湖水中取得天然碱的方法是远 远不能满足需求的。为此，1775年法国科学院用10 万法郎的悬赏征求可工业化的制碱方法。
掌握氨碱法的资本家为了独享此项技术成果，他们采取 了严密的保密措施，使外人对此新技术一无所知。一些 技术专家想探索此项技术秘密，大都以失败告终。不料 这一秘密竟被一个中国人运用智慧摸索出来了。
这个中国人就是侯德榜！！！
侯德榜 1890年8月9日 出生于福建的一个农民家庭
1910年 考入清华留美预备学堂
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
【提出问题】 ： 是不是所有的化合物在一起都可以进行 复分解反应呢？
2NaNO3 + BaCl2 = 2NaCl + Ba（NO3)2 这个反应能不能进行呢？为什么？
复分解反应
复分解反应的实质： 酸、碱、盐所电离出的离子相互结
合生成沉淀、气体或水的过程。
温度/℃
氨碱法制纯碱的温度要控制在28～35℃。
盐水
精制
吸氨
饱和食盐水
饱和氨盐水
纯碱
过滤、热解
碳 酸 化
碳酸氢钠
明确原理
——海水制碱的反应方程式 NaCI+NH3+CO2+H2O=NaHCO3 +NH4CI
2NaHCO3 = Na2CO3+H2O+CO2↑
选择原料的原则是:
原料来源丰富 成本低廉
复分解反应的条件： 二者必须同时
满足
1、反应物必须溶于水或者溶于酸
2、生成物必须有沉淀、气体或者 水
例如：
•氢氧化铜与碳酸钠不反应，因为氢氧化铜 是沉淀。
2NaNO3 + BaCl2 = 2NaCl + Ba（NO3)2 这个反应能不能进行呢？为什么？
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【思考】以下反应能否进行，能进行写出化学方程 式，不行说出理由？
阅读P71 “多识一点” 侯氏制碱法----向母液中加入食盐，使氯化铵单独 结晶析出。
优点：
1.原料易得 2.氯化钠溶液可循环使用 3.副产品氯化铵是一种可利用的氮肥
海水“制碱”过程中母液成分的探究。
1、海水制碱过程中，会有 晶体析出，过滤后母液是 的
饱和溶液。
2、母液中的离子有 种，分别是
。
3、母液中的溶质有 种，分别是
2、与盐酸和稀硫酸的反应
2HCl + Na2CO3 = 2NaCl + H2O + CO2↑ H2SO4 + Na2CO3 = Na2SO4 + H2O + CO2↑
3、与氢氧化钙的反应
Ca(OH)2 + Na2CO3= CaCO3 ↓+ 2NaOH 4、与氯化钡的反应
Na2CO3 + BaCl2 = BaCO3↓+ 2NaCl
1913年 公费赴美留学
1917～1921年 先后获得麻省理工学院化学工程学学士学位、
哥伦比亚大学硕士学位和该校哲学博士学位。
侯氏制碱法的诞生
• 1921年10月侯德榜接受了永利碱业公司的聘请， 毅然从美国启程回国，决心自己开发制碱新工艺。 经过600多次研究实验，分析了2000多个样品，历 时5年，于1942年发明并创立了举世闻名的“侯氏 制碱法”。
控制适宜条件使碳酸氢钠结晶析出
氨气极易溶于水，在
100
20℃时，1体积水可
90
溶解700体积氨，溶
80
液显碱性。
70
在20℃时，1体积水可溶 解约1体积二氧化碳，二
\
60
溶 50 解 度 40 克 30
20
氯化铵 碳酸氢钠
氧化碳溶于水生成碳酸。 10
0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
。
4、母液中物质共含有
种元素，分别是
。
5、氨碱法制纯碱的过程中，先向食盐水中通入氨气再通入二氧化
碳的原因是
。
6、氨盐水吸收二氧化碳后生成碳酸氢钠和氯化铵， 先结晶
析出，原因是
。
阅读课本71-72页内容， 认识碳酸钠和碳酸氢钠。
1、纯碱 ，化学式 2、碳酸氢钠，
为 Na2CO3 ，俗称苏打 ，又称 酸式碳酸钠，化学式
实验探究3-2
二、纯碱的性质
2、与酸反应
实验：取少量碳酸钠固体，加入试管中，然后滴加稀盐酸，
观察现象。迅速将燃着的木条伸进试管口，观察现象。
现象：固体迅速溶解，产生大量气体，该气体能使燃着的木条熄灭.
实验结论：碳酸钠 能与酸反应，生成二氧化碳
。
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实验探究3-2
二、纯碱的性质
3、与氢氧化钙反应
D.滴加稀盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的 气体
三、复分解反应发生的条件 及其应用
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书写下列反应的化学方程式 1、盐酸和氢氧化钠反应
HCl + NaOH = NaCl + H2O
2、稀盐酸和硝酸银溶液反应 HCl + AgNO3 =HNO3 + 2AgCl
3、实验室制取二氧化碳的原理
想一想：由NaCl转变为Na2CO3，物质的元素组成发 生了什么变化？
元素 守恒
CO2
加C、O;去Cl
中和反 应原理！
向饱和食盐水中
通入CO2
向饱和食盐水中先通入
NH3制成饱和氨盐水
加压
氨气溶于水显碱 性，氨盐水比食 盐水更易吸收CO2
海水“制碱”原理
增大二氧化碳的吸收率，即要增大二氧化碳的溶解度。
第三节 海水“制碱”
你知道是什么物质让这些 食品松软可口吗?
纯碱，又名苏打（soda）， 化学成分是含有一定量结 晶水的碳酸钠，化学式为
Na2CO3。
西藏碱湖
碱湖
天然碱
纯碱在自然界中广泛存在，分布于世界各地。它们 大都蕴藏在地表碱湖和露出地表的矿床中，如非洲埃及开 罗附近的碱旱谷、美国怀俄明州西南部的天然碱矿床，欧 洲匈牙利的碱湖，都是闻名的纯碱产地。
碳酸盐：碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙等
•碳酸根离子的检验： 取样品溶液于试管中，加入稀盐酸,有气体 产生，该气体能使澄清石灰水变浑浊，证 明原溶液中含有碳酸根离子。
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通常是 白色粉末，易 溶于水。
为 NaHCO3，俗称 小苏打， 通常是 白色晶体， 能 溶
主要用途
于水。
有： 制玻璃等
。 主要用途有 发酵粉，制饮料。等
二、纯碱的性质
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化学式 俗名 颜色、状态 溶解性 水溶液酸碱性 热稳定性
用途
碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质
碳酸钠
碳酸氢钠
Na2CO3 纯碱、苏打
NaHCO3
小苏打、酸式碳酸钠
白色 粉末
白色 晶体
易溶
可溶
显碱性
显弱碱性
受热不易分解
石油精炼、洗涤剂、制 造玻璃等。
受热易分解
灭火器、制饮料、 发酵粉、治疗胃酸
实验探究3-2
二、纯碱的性质
1、与指示剂的作用
实验：用试管取适量的碳酸钠溶液，向试管中滴加酚酞试
液。
现象： 溶液颜色变红 . 实验结论：碳酸钠 易 (难、易)溶于水，溶液呈 碱 性。
工艺过程、设备简单 对环境无污染 ○过程安全
海水“制碱”原理
• 海水制碱的原料:
食盐、石灰石和氨气
↓
↓
↓
NaCI CO2 使CO2更易被食盐水吸收
索尔维的氨碱法制纯碱----向母液中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ入熟石灰
优点：
原料经济易得 二氧化碳和氨气可回收使用
缺点： 产生大量的氯化钙，用处不大，且污染环境。 原料利用率不高
实验：向盛有澄清石灰水的试管中滴加碳酸钠溶液，观察
现象。
现象：有白色沉淀生成。 .
实验结论：碳酸钠能与氢氧化钙反应，生成碳酸钙沉淀。。
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实验探究3-2
二、纯碱的性质
4、与氯化钡反应
实验：向盛有少量碳酸钠溶液的试管中滴加氯化钡溶液，
观察现象。
现象：有白色沉淀生成。 . 实验结论：碳酸钠能与氯化钡反应，生成碳酸钡沉淀。。
3.小明学习化学后，在家里想用化学方法 来鉴别碱面（主要成分是碳酸钠）和食盐， 你认为下列方法可行的是（ B ） A.观察它们的颜色
B.取少量分别倒入食醋
C.分别倒入水中观察是否溶解
D.分别尝它们的味道
4.检验碳酸盐的正确方法是( A )
A.滴加盐酸，产生使木条火焰熄灭的气体
B.滴加BaCl2溶液产生白色沉淀 C.加热，产生使澄清石灰水变浑浊的气体
1862年，比利时化学家索尔维实现了氨碱法的工业化。 这种方法能连续生产，产量大，质量高，省劳动力，成 本低廉。
信息分析 海水中含量最多的盐就是食盐（NaCl）,我国 海岸线漫长，可采用盐田法晒制而得。原料来 源广，成本低，且和纯碱（Na2CO3）都属钠盐， 在组成上都含钠元素。
提出猜想: 食盐（NaCl）可以转化为纯碱（Na2CO3）
Na2CO3
1、在发酵面团中加入下列某种物质的溶液 揉和，既能除去面团中的酸，又能使蒸发 出的馒头疏松多孔。这种物质是（ A ）
A Na2CO3 B Ca（OH）2
C NaCl
D CaO
2.下面是一些常见盐的俗称或主要成分，
其中错误的是（A ）
A.苏打 碳酸氢钠 B.大理石 碳酸钙
C.食盐 氯化钠 D.纯碱 碳酸钠
1、AgNO3 + HCl -------2、 K2CO3+ Ca(OH)2--3、Na2CO3+ CaCl2 ----4、Na2SO4 + HCl -------
5、H2SO4 + BaCl2------6、Ba(OH)2+ KCl -----7、CuSO4 + NH4NO3--8、HNO3 + NaOH -----
可采取措施：
1、在低温加压条件下通入 二氧化碳
2、先向饱和食盐水中通 入氨气，制成饱和氨盐水
原因是气体在水中的溶解度随压 强的增大，温度的降低而增大。
原理是氨气溶于水形成氨水， 二氧化碳与水反应生成碳酸， 氨水和碳酸发生中和反应。
海水“制碱”原理
饱和食盐水吸收氨气、通入过量二氧化碳后，溶液中含 有Na+、Cl-、HCO32-、NH4+的离子。 生成的碳酸氢钠和氯化铵，哪种物质首先结晶析出？为什么？ 相同温度下，碳酸氢钠的溶解度比氯化铵的的溶解度小，先达到 饱和进而结晶析出。且产生的碳酸氢钠的质量比氯化铵多。
我国内蒙古的鄂托克旗碱 湖群也很有名，在那些地方全 年下不了几场雨，一到秋天整 日整夜刮大风，冬天寒冷季节 来临后，湖水中所含的碱都结 成了冰，上面铺盖了一层碱霜。 人们把它刮取下来，就近进行 一些粗加工，制成块状，运集 到张家口和古北口，然后运往 全国各地。这就是曾经闻名全 国的“口碱”。
许多植物体内含有碳酸钾和 碳酸钠，当它们腐烂或被烧成 灰烬后，其中含有一定量的碳 酸钠，其质量分数高达30%。 400多年前我国明朝医学家李时 珍的《本草纲目》中就写到： “采蒿蓼之属，晒干，烧灰， 以原水淋汁。”这里蒿和蓼都 是草名。