人教版高中化學(xué)必修一 研究與實(shí)踐了解純堿的生產(chǎn)歷史 鈉及其化合物

研究與實(shí)踐:了解純堿的生產(chǎn)歷史

【材料閱讀】材料一:路布蘭制堿法1783年,法國科學(xué)院以1200法郎高額獎金懸賞征求制造純堿的方法。1789年,法國奧爾良地區(qū)封建主公爵的侍從醫(yī)生路布蘭成功地創(chuàng)造了一種制堿的方法,1791年獲得專利,建立起日產(chǎn)250～300kg的堿廠。路布蘭制堿法所用的原料除食鹽外,還有濃硫酸、木炭和石灰石。其生產(chǎn)工藝如下:①第一步:利用濃硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕c:2NaCl+

H2SO4(濃)====Na2SO4+2HCl↑。②第二步:將硫酸鈉與木炭、石灰石在爐中共熱。爐中硫酸鈉與木炭作用后生成硫化鈉和一氧化碳:Na2SO4+4C

Na2S+4CO↑。====高溫③第三步:硫化鈉與石灰石進(jìn)行反應(yīng),生成碳酸鈉和硫化鈣:Na2S+CaCO3

Na2CO3+CaS。====高溫材料二:索爾維制堿法1861年,比利時人索爾維以食鹽、石灰石和氨為原料,制得了碳酸鈉和氯化鈣,此為氨堿法。其反應(yīng)步驟如下:NaCl+NH3+CO2+H2O====NaHCO3+NH4Cl,CaCO3

CaO+CO2↑,2NH4Cl+CaO====2NH3↑+CaCl2+H2O,====高溫2NaHCO3

Na2CO3+CO2+H2O。反應(yīng)生成的CO2和NH3可重新作為原料使用?？偡磻?yīng)式為CaCO3+2NaCl

CaCl2+Na2CO3這種制堿法的原料利用率低,并產(chǎn)生大量使用價值不高的副產(chǎn)物CaCl2。====高溫====高溫材料三:侯氏制堿法聯(lián)合制堿法又稱侯氏制堿法,用于在工業(yè)上制取純堿(Na2CO3),由侯德榜于1943年發(fā)明,是世界上廣泛采用的制純堿法。具體過程為:在飽和氨鹽水中(氨氣、氯化鈉都達(dá)到飽和的溶液)通入二氧化碳從而發(fā)生如下反應(yīng):反應(yīng)化學(xué)方程式為:(1)NH3+H2O+CO2====NH4HCO3。(2)NH4HCO3+NaCl====NH4Cl+NaHCO3↓。(3)2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑。反應(yīng)中的碳酸氫鈉由于溶解度低而析出,可以進(jìn)一步煅燒分解為碳酸鈉、水和二氧化碳,其中二氧化碳可以再次進(jìn)入反應(yīng)重復(fù)利用。

【思考提升】1.路布蘭制堿法開創(chuàng)了歷史的先河,為人類做出突出貢獻(xiàn),但也存在很多缺點(diǎn),你認(rèn)為其缺點(diǎn)有哪些?提示:(1)主要生產(chǎn)過程在固相中進(jìn)行,難以連續(xù)生產(chǎn);(2)需濃硫酸作原料,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重;(3)產(chǎn)品質(zhì)量不純,硫化鈣不易溶于水,沉淀成渣子被棄掉,原料利用不充分,成本較高;(4)生成HCl、CO等氣體,造成環(huán)境污染。2.索爾維制堿法相對路布蘭制堿法有哪些優(yōu)點(diǎn)?還有什么需要改進(jìn)的地方?提示:(1)優(yōu)點(diǎn):氨堿法使生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn),食鹽的利用率得到很大程度提高,產(chǎn)品較純凈,因而被稱為純堿,但最大的優(yōu)點(diǎn)還在于成本低廉。(2)缺點(diǎn):原料利用率低,并產(chǎn)生大量使用價值不高的副產(chǎn)物CaCl2。3.相對于索爾維制堿法,侯氏制堿法做了哪些改進(jìn)?提示:針對索爾維制堿法生產(chǎn)純堿時食鹽利用率低,制堿成本高,廢液、廢渣污染環(huán)境和難以處理等不足,侯德榜先生經(jīng)過上千次試驗(yàn),在1943年成功研究出聯(lián)合制堿法。這個新工藝是把氨廠和堿廠建在一起,聯(lián)合生產(chǎn)。由氨廠提供堿廠需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化銨用加入食鹽的辦法使它結(jié)晶出來,作為化工產(chǎn)品或化肥。食鹽溶液又可以循環(huán)使用。所謂“聯(lián)合制堿法”中的“聯(lián)合”,指該法將合成氨工業(yè)與制堿工業(yè)組合在一起,利用了生產(chǎn)氨時的副產(chǎn)品CO2,革除了用石灰石分解來生產(chǎn),簡化了生產(chǎn)設(shè)備。此外,聯(lián)合制堿法也避免了生產(chǎn)氨堿法中用處不大的副產(chǎn)物氯化鈣,而用可作化肥的氯化銨來回收,提高了食鹽利用率,縮短了生產(chǎn)流程,減少了對環(huán)境的污染,降低了純堿的成本?！具w移應(yīng)用】侯氏制堿法是我國化學(xué)工程專家侯德榜于1943年獨(dú)立發(fā)明,它打破了當(dāng)時外國的技術(shù)封鎖。某化學(xué)小組模擬侯氏制堿法,以NaCl、NH3、CO2和水等為原料以及如圖所示裝置制取NaHCO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為NH3+CO2+H2O+NaCl====NaHCO3+NH4Cl。然后再將NaHCO3制成Na2CO3。(1)裝置乙的作用是__________。

(2)由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3制取Na2CO3時,需要進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作有________、洗滌、灼燒。NaHCO3制取Na2CO3的化學(xué)方程式為_________________。

(3)侯氏制堿法制取NaHCO3時,應(yīng)先通NH3,后通CO2,目的是____________________。

【解析】(1)裝置甲是制備二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置,生成的二氧化碳?xì)怏w中含有氯化氫氣體,對制備碳酸氫鈉有影響,裝置乙的作用是吸收氯化氫氣體;最后的尾氣中含有氨氣,不能排放到空氣中,需要進(jìn)行尾氣吸收;(2)由裝置丙中產(chǎn)生NaHCO3發(fā)生的反應(yīng)為NH3+CO2+

H2O+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl;制取Na2CO3時需要過濾得到晶體,洗滌后加熱灼燒得到碳酸鈉。(3)氨氣在水中溶解度大,先通氨氣可以吸收更多的CO2,提高HC的生成率。答案:(1)吸收HCl

(2)過濾2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑(3)增大二氧化碳的溶解度

第一章物質(zhì)及其變化第三節(jié)氧化還原反應(yīng)第1課時氧化還原反應(yīng)

自主預(yù)習(xí)探新知C、CO氧化反應(yīng)CuO、Fe2O3

還原反應(yīng)氧化反應(yīng)降低還原升高氧化降低還原升高氧化化合價升降失去＋1氧化氧化得到0－1還原還原得失獲得偏向0－1