人教版高中化学必修一《研究与实践：了解纯碱的生产历史》PPT课件

或化肥。食盐溶液又可以循环使用。所谓“联合制碱法” 中的“联合”,指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一 起,利用了生产氨时的副产品CO2,革除了用石灰石分解来 生产,简化了生产设备。此外,联合制碱法也避免了生产 氨碱法中用处不大的副产物氯化钙,而用可作化肥的氯化 铵来回收,提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对 环境的污染,降低了纯碱的成本。
材料二:索尔维制碱法 1861年,比利时人索尔维以食盐、石灰石和氨为原料, 制得了碳酸钠和氯化钙,此为氨碱法。其反应步骤如下: NCaaCClO+3 N高=H=3温=+=CCOa2+OH+2COO=2=↑==,N2aNHHC4OCl3++NCHa4OC=l=,==2NH3↑+CaCl2 +H2O,
【迁移应用】 侯氏制碱法是我国化学工程专家侯德榜于1943年独立 发明,它打破了当时外国的技术封锁。某化学小组模拟 侯氏制碱法,以NaCl、NH3、CO2和水等为原料以及如图 所示装置制取NaHCO3,反应的化学方程式为 NH3+CO2+H2O+NaCl====NaHCO3+NH4Cl。然后再将NaHCO3 制成Na CO 。
(1)装置乙的作用是__________。 (2)由装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时,需要进行的 实验操作有________、洗涤、灼烧。NaHCO3制取Na2CO3 的化学方程式为_________________。 (3)侯氏制碱法制取NaHCO3时,应先通NH3,后通CO2,目的 是____________________。
2NaHCO3 高==温== Na2CO3+CO2 +H2O。 反应生成的CO2和NH3可重新作为原料使用。 总反应式为CaCO3+2NaCl 高==温== CaCl2+Na2CO3 这种制碱法的原料利用率低,并产生大量使用价值不高
的副产物CaCl2。
材料三:侯氏制碱法 联合制碱法又称侯氏制碱法,用于在工业上制取纯碱 (Na2CO3),由侯德榜于1943年发明,是世界上广泛采用的 制纯碱法。具体过程为:在饱和氨盐水中(氨气、氯化 钠都达到饱和的溶液)通入二氧化碳从而发生如下反应: 反应化学方程式为:
①第一步:利用浓硫酸将食盐转变为硫酸钠:2NaCl+ H2SO4(浓)====Na2SO4+2HCl↑。 ②第二步:将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉 中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳: Na2SO4+4C 高==温== Na2S+4CO↑。
③第三步:硫化钠与石灰石进行反应,生成碳酸钠和硫 化钙:Na2S+CaCO3 高==温== Na2CO3+CaS。
3.相对于索尔维制碱法,侯氏制碱法做了哪些改进?
提示:针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低,制 碱成本高,废液、废渣污染环境和难以处理等不足,侯 德榜先生经过上千次试验,在1943年成功研究出联合制 碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起,联合生 产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的 氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来,作为化工产品
(1)NH3+H2O+CO2====NH4HCO3。
(2)NH4HCO3+NaCl====NH4Cl+NaHCO3↓。
(3)2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑。
反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而析出,可以进一步煅
烧分解为碳酸钠、水和二氧化碳,其中二氧化碳可以再
次进入反应重复利用。
【思考提升】 1.路布兰制碱法开创了历史的先河,为人类做出突出贡 献,但也存在很多缺点,你认为其缺点有哪些?
研究与实践: 了解纯碱的生产历史
【材料阅读】 材料一:路布兰制碱法 1783年,法国科学院以1 200法郎高额奖金悬赏征求制 造纯碱的方法。1789年,法国奥尔良地区封建主公爵的
侍从医生路布兰成功地创造了一种制碱的方法,1791年 获得专利,建立起日产250～300 kg的碱厂。路布兰制 碱法所用的原料除食盐外,还有浓硫酸、木炭和石灰石。 其生产工艺如下:
得到晶体,洗涤后加热灼烧得到碳酸钠。(3)氨气在水 中溶解度大,先通氨气可以吸收更多的CO2,提高HC O3 的生成率。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
答案:(1)吸收HCl (2)过滤
2NaHCO3
Na2CO3+H2O+CO2↑
(3)增大二氧化碳的溶解度
提示:(1)主要生产过程在固相中进行,难以连续生 产;(2)需浓硫酸作原料,设备腐蚀严重;(3)产品质量不 纯,硫化钙不易溶于水,沉淀成渣子被弃掉,原料利用不 充分,成本较高;(4)生成HCl、CO等气体,造成环境污染。
2.索尔维制碱法相对路布兰制碱法有哪些优点?还有什 么需要改进的地方? 提示:(1)优点:氨碱法使生产实现了连续性生产,食盐 的利用率得到很大程度提高,产品较纯净,因而被称为 纯碱,但最大的优点还在于成本低廉。 (2)缺点:原料利用率低,并产生大量使用价值不高的副 产物CaCl 。
【解析】(1)装置甲是制备二氧化碳气体的发生装置, 生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体,对制备碳酸氢 钠有影响,装置乙的作用是吸收氯化氢气体;最后的尾 气中含有氨气,不能排放到空气中,需要进行尾气吸 收;(2)由装置丙中产生NaHCO3发生的反应为NH3+CO2+ H2O+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl;制取Na2CO3时需要过滤