化學必修第一冊課件：第二章 研究與實踐1　了解純堿的生產歷史

1、第 頁研究與實踐1了解純堿的生產歷史【研究目的】純堿是一種重要的化工原料，具有廣泛的用途。通過查閱資料，了解純堿的生產歷史，感受化學工業(yè)發(fā)展過程中技術進步的重要性，以及建設生態(tài)文明的意義。【材料閱讀】1路布蘭制堿法1791年法國醫(yī)生路布蘭首先取得專利，以食鹽為原料，制得了純堿，稱為路布蘭制堿法。制取原理與步驟(1)先使氯化鈉與硫酸反應，生成硫酸鈉：2NaClH2SO4eq o(=,sup7()Na2SO42HCl。(2)然后用焦炭還原硫酸鈉得硫化鈉：Na2SO44Ceq o(=,sup7(高溫)Na2S4CO。(3)最后利用硫化鈉與石灰石的反應生產碳酸鈉：Na2SCaCO3=Na2CO3CaS

2、。2索爾維制堿法1861年比利時工程師索爾維發(fā)明的純堿制法，是以食鹽(氯化鈉)、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)、氨氣為原料來制取純堿。制取原理與步驟(1)在飽和食鹽水中先通入氨氣，再通入二氧化碳，析出碳酸氫鈉：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(2)過濾、洗滌、煅燒碳酸氫鈉晶體，得到純堿產品：2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3CO2H2O，反應產生的二氧化碳循環(huán)使用。(3)氯化銨濾液與石灰乳混合加熱：2NH4ClCa(OH)2eq o(=,sup7()CaCl22NH32H2O，反應產生的氨氣循環(huán)使用。3侯氏制堿法1943年我國化學工程專家侯德榜發(fā)明創(chuàng)

3、建了聯(lián)合制堿法，即將氨堿法(又稱索爾維制堿法)和合成氨法兩種工藝聯(lián)合起來，同時生產純堿和氯化銨兩種產品的方法。原料是食鹽、氨和二氧化碳，二氧化碳為合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣。制取原理與步驟侯氏制堿法，低溫下先向飽和食鹽水中通入氨氣，再通入二氧化碳可析出碳酸氫鈉，再加入細鹽末，因氯離子存在及低溫條件使氯化銨溶解度突然降低，而食鹽的溶解度變化不大，所以氯化銨析出而食鹽不析出；再用氨飽和后通二氧化碳，結果相繼析出NaHCO3和NH4Cl，該法生產的純堿質量優(yōu)良，純白如雪?！痉治鲇懻摗?根據(jù)所閱讀資料，分析后一種制堿法與前一種制堿法相比所具有的優(yōu)勢是什么？提示氨堿法(索爾維制堿法)相比于路布蘭制

4、堿法的優(yōu)點是：原料(食鹽和石灰石)便宜；產品純堿的純度高；副產品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產。侯氏制堿法與氨堿法相比較，其優(yōu)點是食鹽的利用率大大提高，用等量的食鹽可生產更多的純堿，同時得到氮肥氯化銨，不再產生廢渣氯化鈣，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產的優(yōu)越性。2從生態(tài)文明建設的角度，思考侯氏制堿法的意義。提示減少了對環(huán)境的污染，有助于環(huán)境保護和生態(tài)文明建設，利用率高，產率高，降低了成本，減少了資源的浪費和能源的消耗?！窘Y果與討論】1侯氏制堿法的原理反應能發(fā)生的原因是什么？提示碳酸氫鈉溶解度小，在此條件下可以生成沉淀

5、，從而使反應發(fā)生。2從原材料的角度綜合考慮，你認為制堿工廠可以與哪些工廠就近建設。提示合成氨、石灰、水泥廠等。3侯氏制堿法中先通氨氣至飽和再通二氧化碳的優(yōu)點是什么？提示氨氣易溶于水，且溶于水后顯堿性，有助于吸收二氧化碳，從而析出更多的碳酸氫鈉。1“NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl”是著名的“侯氏制堿法”的重要反應。下面是4位同學對該反應涉及的有關知識發(fā)表的部分見解。其中不正確的是()答案C解析侯氏制堿法的實質就是利用NaHCO3溶解度比其他物質小的原理，則A說法正確；析出晶體后的溶液一定為該物質的飽和溶液，則C說法錯誤；純堿是Na2CO3的俗名，而NaHCO3的俗名是小蘇打，

6、則B說法正確；NH4Cl是一種可用作氮肥的副產品，D說法正確。2下圖是侯氏制堿法在實驗室進行模擬實驗的生產流程示意圖，則下列敘述正確的是()AA氣體是CO2，B氣體是NH3B第步得到的晶體是Na2CO310H2OC侯氏制堿法的工藝過程中應用了物質溶解度的差異D第步操作的主要過程有溶解、蒸發(fā)、結晶答案C解析侯氏制堿法中應先在飽和食鹽水中通入NH3再通入CO2。因為CO2在飽和食鹽水中的溶解度很小，先通入NH3使食鹽水顯堿性，能夠吸收大量CO2氣體，產生高濃度的HCOeq oal(,3)，才能析出NaHCO3晶體。3已知碳酸氫鈉的溶解度較小。在飽和的氨和氯化鈉的混合溶液中通入二氧化碳，可析出碳酸氫

7、鈉固體：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。據(jù)此，我國杰出的化學家侯德榜設計出了生產純堿的方法：飽和NaCl溶液eq o(,sup7(通NH3),sdo5(通CO2)NaHCO3eq o(,sup7(加熱)Na2CO3，這種方法被人們稱為侯氏制堿法。試回答下列問題：(1)寫出由碳酸氫鈉固體制碳酸鈉的化學方程式：_。(2)如果碳酸鈉固體中混有碳酸氫鈉固體，應如何除去？_(寫出方法)；如果碳酸氫鈉溶液中混有碳酸鈉溶液，應如何除去？_(寫出化學方程式)。答案(1)2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2(2)加熱Na2CO3H2OCO2=2NaHCO3解析(1

8、)NaHCO3固體受熱容易分解生成Na2CO3，反應的化學方程式為2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2。(2)NaHCO3固體受熱容易分解生成Na2CO3，Na2CO3固體中混有NaHCO3固體可以通過加熱的方法除去；如果NaHCO3溶液中混有Na2CO3溶液，可以在溶液中通入過量二氧化碳氣體。4侯氏制堿法的步驟如下圖：試回答下列問題：(1)若上述的懸濁液是碳酸氫鈉和氯化銨的混合液，則和的總反應化學方程式為_。由這一反應可知氯化鈉比碳酸氫鈉的溶解度_。(2)的操作叫_。(3)的操作叫_。答案(1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl大(2)過濾(3)灼

9、燒解析(1)從生成物是NaHCO3和NH4Cl兩種物質不難寫出、的總反應化學方程式：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。顯然溶解度：NaClNaHCO3，所以在NaCl的飽和溶液中才會析出NaHCO3。(2)把不溶晶體與液體分離的方法稱為過濾。(3)的操作是對NaHCO3進行加熱，使其分解，同時使揮發(fā)性物質氣化而除去，該操作為灼燒。5“索爾維制堿法”工藝流程如圖所示，請回答下列問題：(1)向飽和氯化鈉溶液中先通入_，效果更好。反應制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化學方程式為_。(2)索爾維制堿法除了得到純堿外，還會產生一種廢渣_。侯氏制堿法在此工藝上改進，不再使用碳酸鈣制

10、備CO2，而是在制備NH3的過程中制得CO2，則侯氏制堿法在得到純堿的同時還制得了_，此物質在農業(yè)上的用途是_。答案(1)NH3NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(2)CaCl2NH4Cl作氮肥解析(1)由于氨氣極易溶于水，所以向飽和NaCl溶液中先通入氨氣，效果更好。反應制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化學方程式為NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(2)根據(jù)原子守恒可知反應后還有氯化鈣生成。根據(jù)化學方程式NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl可知侯氏制堿法在得到純堿的同時還制得氯化銨。銨鹽在農業(yè)上可作氮肥。6.(2020北京101中學高一質

11、檢)某化學興趣小組模擬“侯氏制堿法”制純堿并進行后續(xù)實驗。.制備純堿：先以NaCl、NH3、CO2和水等為原料，用下圖所示裝置制取NaHCO3，然后再將NaHCO3制備成Na2CO3。(1)裝置甲中反應的離子方程式為_；裝置乙的作用是_，反應的化學方程式為_。(2)反應進行一段時間后，觀察到裝置丙中試劑瓶內溶液中有白色固體析出，經(jīng)檢驗該白色固體是NaHCO3。裝置丙中可得兩種產物，分別是NaHCO3和另一種鹽，裝置丙中反應的化學方程式為_。(3)用裝置丙中產生的NaHCO3制取Na2CO3時，需要進行的實驗操作有_、洗滌固體、_，最后一步發(fā)生反應的化學方程式為_。.測定所得產品的組成和純度(4

12、)檢驗純堿樣品中是否混有NaHCO3，請選擇下列裝置設計實驗，并完成下表：選擇的裝置(填編號)實驗現(xiàn)象實驗結論樣品中含NaHCO3(5)測定該純堿樣品的純度：稱取m1 g樣品，置于小燒杯中，加水溶解，滴加足量CaCl2溶液。將反應混合物過濾、洗滌、干燥、稱量，得到固體的質量為m2 g。則該純堿樣品的純度為_。答案(1)CaCO32H=Ca2CO2H2O 除去CO2中的HCl氣體NaHCO3HCl=NaClH2OCO2(2)NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl(3)過濾灼燒 2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2(4)A、B B中澄清石灰水變渾濁(或A、C

13、C中物質變藍或A、C、BC中物質變藍，B中澄清石灰水變渾濁)(5) eq f(106m2,m1)%解析(1)裝置甲中碳酸鈣與稀鹽酸反應生成氯化鈣、二氧化碳和水，反應的離子方程式是CaCO32H=Ca2CO2H2O；裝置乙中碳酸氫鈉與氯化氫反應放出二氧化碳，裝置乙的作用是用碳酸氫鈉除去二氧化碳中的氯化氫，反應的化學方程式為為NaHCO3HCl=NaClH2OCO2。(2)裝置丙中氯化鈉、二氧化碳、氨氣反應可得兩種產物，分別是NaHCO3和另一種鹽，根據(jù)元素守恒，另一種鹽是氯化銨，反應的化學方程式是NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl。(3)用裝置丙中產生的NaHCO3制取Na2CO3時，需要進行的實驗操作有過濾、洗滌固體、灼燒生成碳酸鈉，灼燒碳酸氫鈉發(fā)生反應的化學方程式為2NaHCO3eq o(=,sup7()Na2CO3H2OCO2。(4)用裝置A加熱分解 NaHCO3，用澄清石灰水檢驗是