化學(xué)課件（人教版）：選修2《純堿的生產(chǎn)》

歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 課題3純堿的生產(chǎn) 1 了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)展過(guò)程 2 了解天然堿的生產(chǎn)與化工生產(chǎn)之間的聯(lián)系及了解技術(shù)的發(fā)展過(guò)程 3 掌握路布蘭法 索爾維法 聯(lián)合制堿法 侯氏制堿 的基本原理 一 純堿及其用途碳酸鈉的俗名叫 可用來(lái)制 和 碳酸鈉作為原料可用來(lái)生產(chǎn)鈉的化合物 還大量應(yīng)用于中 我國(guó)素有 之稱 二 路布蘭制堿法1 原料 2 生產(chǎn)原理路布蘭制堿法的生產(chǎn)原理用化學(xué)反應(yīng)方程式表示為 純堿 玻璃 制皂 造紙 紡織 漂染 生活 口堿 硫酸 食鹽 木炭 石灰石 1 生成Na2SO4 2 生成Na2CO3 3 缺點(diǎn) 路布蘭制堿法生產(chǎn)純堿具有 等缺點(diǎn) 原料利用不充分 成分較高 設(shè)備腐蝕嚴(yán)重 三 氨堿法生產(chǎn)純堿1 原料氨堿法是以和為原料生產(chǎn)碳酸鈉的過(guò)程 但因二者不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng) 故而實(shí)際上 索爾維發(fā)明的氨堿法是以 和為原料 通過(guò)一系列反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)碳酸鈉 碳酸鈉 氯化鈉 食鹽 氨 二氧化碳 2 生產(chǎn)原理氨堿法是由比利時(shí)人發(fā)明的 所以也稱為法 其生產(chǎn)原理用化學(xué)方程式表示為 索爾維 索爾維 制堿 四 聯(lián)合制堿法1 原料聯(lián)合制堿法 即將與聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝 原料為 和 其中和來(lái)自于合成氨 2 反應(yīng)原理聯(lián)合制堿法的主要化學(xué)反應(yīng)方程式是 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 氨堿法 合成氨 氯化鈉 氨氣 二氧化碳 氨氣 二氧化碳 一 索爾維制堿法 氨堿法 索爾維法制堿生產(chǎn)的主要過(guò)程可劃分為哪幾個(gè)階段 師生互動(dòng) 提示 1 鹽水的精制 在配制的飽和食鹽水中 加入熟石灰和純堿 以除去食鹽水中的Mg2 和Ca2 2 鹽水氨化 在精制鹽水中 通入氨氣制成氨鹽水 3 氨鹽水碳酸化 使氨鹽水吸收二氧化碳 生成碳酸氫鈉和氯化銨 NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 索爾維法制堿的工藝流程是怎樣的 學(xué)生交流 提示 索爾維制堿法的工藝流程 氨堿法有何優(yōu) 缺點(diǎn) 師生互動(dòng) 提示 優(yōu)點(diǎn) 氨堿法生產(chǎn)純堿具有原料 食鹽和石灰石 便宜易得 產(chǎn)品純度高 氨和部分二氧化碳可循環(huán)使用 制造步驟簡(jiǎn)單 生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)且規(guī)模大等 缺點(diǎn) 大量CaCl2用途不大 NaCl利用率只有70 約30 的NaCl留在母液中 以下關(guān)于索爾維制堿法的描述正確的是 A 使用的原料為食鹽 CO2 氨B 精制鹽水后應(yīng)先通入CO2再通入過(guò)量的NH3C 析出NaHCO3后的母液中已無(wú)NaCl 只有NH4ClD 索爾維法的缺點(diǎn)是鹽利用率只有70 生成的CaCl2難處理 解析 索爾維制堿法又叫氨堿法 主要原料有食鹽 氨和CO2 反應(yīng)的原理為NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 而NH3與CO2為1 1時(shí)才能生成NaHCO3 但CO2在水中溶解度小 先通入CO2 CO2溶解度小 再通入NH3時(shí) NH3過(guò)量而CO2太少 析出NaHCO3后母液中仍有NaHCO3 NaCl NH4Cl 加入石灰后回收NH3 但生成的CaCl2吸水性強(qiáng) 呈黏稠狀無(wú)法處理 答案 AD 1 1892年比利時(shí)人索爾維以NaCl CO2 NH3 H2O為原料制得了純凈的Na2CO3 該法又稱氨堿法 其主要生產(chǎn)流程如下 下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 A 從理論上看 循環(huán)生產(chǎn)時(shí)不需要再補(bǔ)充NH3B 從綠色化學(xué)原料的充分利用的角度看 該方法有兩個(gè)明顯的缺陷是 氯化鈉未能充分利用和產(chǎn)生CaCl2廢棄物C 將NH4Cl作為一種化工產(chǎn)品 不再生產(chǎn)NH3來(lái)循環(huán)使用D 從理論上看 每再生產(chǎn)1molNa2CO3 再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是補(bǔ)充2molNaCl和1molCO2 解析 本題屬于實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題 工業(yè)制堿的原理涉及反應(yīng) NaCl NH3 CO2 H2O NaHCO3 NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 H2O 索爾維法用生成的氯化銨制備氨氣 將氯化銨進(jìn)行了循環(huán)利用 所以從理論上講 是不需要補(bǔ)充氨的 但是在生產(chǎn)過(guò)程中NaCl母液被棄去 氯化銨制備氨氣生成了無(wú)用的氯化鈣 這兩點(diǎn)是索爾維法的缺陷 根據(jù)反應(yīng)關(guān)系式及原子守恒 從理論上看每生產(chǎn)1molNa2CO3 2NaCl 2NH3 2CO2 2NaHCO3 Na2CO3 CO2 再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是2molNaCl和1molCO2 答案 C 二 侯德榜制堿法 聯(lián)合制堿法 聯(lián)合制堿法的主要生產(chǎn)過(guò)程有哪些 師生互動(dòng) 提示 聯(lián)合制堿法是將氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝 制堿過(guò)程中所需的CO2和NH3都是由合成氨廠提供 其主要過(guò)程如下 1 鹽水精制 加入熟石灰和純堿除去Ca2 Mg2 2 鹽水氨化 精制鹽水中通入NH3 侯氏制堿法的工藝流程是怎樣的 師生互動(dòng) 提示 侯氏制堿法的工藝流程 侯氏制堿法比索爾維制堿法有何優(yōu)越性 學(xué)生交流 提示 保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn) 消除了它的缺點(diǎn) 使食鹽的利用率提高到96 NH4Cl可作氮肥 可與合成氨廠聯(lián)合 使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2 革除了CaCO3制CO2這一工序 我國(guó)著名化學(xué)家侯德榜先生發(fā)明的 侯氏制堿法 因原料利用率高 并能進(jìn)行連續(xù)生產(chǎn) 從而享譽(yù)中外 侯氏制堿法 的基本做法是向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳 獲得碳酸氫鈉晶體 再將所得碳酸氫鈉晶體加熱分解后即可得到純堿 它的反應(yīng)原理可用下列化學(xué)方程式表示 某課外興趣小組同學(xué)按照 侯氏制堿法 原理 設(shè)計(jì)了如下一套實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)室可供選用的藥品有 濃氨水 純堿 大理石 稀鹽酸 稀硫酸 熟石灰 氯化銨 氯化鈉 1 A D中最合適的試劑 填名稱 為 A D 2 本實(shí)驗(yàn)具體操作過(guò)程中 應(yīng)先通 氣體 再通 氣體 原因是 3 指出該裝置中的錯(cuò)誤 至少兩處 4 在改進(jìn)裝置后 該同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)所用的飽和NaCl溶液中含溶質(zhì)58 5g 實(shí)驗(yàn)最后得到無(wú)水碳酸鈉26 0g 則其產(chǎn)率為多少 該同學(xué)針對(duì)其實(shí)驗(yàn)結(jié)果 認(rèn)真分析了造成損失的原因 發(fā)現(xiàn)其操作步驟并沒(méi)有錯(cuò)誤 則主要原因是 5 在 侯氏制堿法 工業(yè)生產(chǎn)中 原料的利用率高 大大降低了成本 請(qǐng)問(wèn)本實(shí)驗(yàn)中哪些物質(zhì)可重復(fù)利用 解析 根據(jù)反應(yīng)原理 實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程為 先制得NH3 左邊裝置 和CO2 右邊裝置 再將制得的氣體依次通入飽和食鹽水中即得碳酸氫鈉晶體 再加熱碳酸氫鈉晶體就可以得到純堿 答案 1 氯化銨和熟石灰稀鹽酸 2 NH3CO2CO2在水中溶解度小 先通NH3至飽和 有利于NaHCO3析出 3 B C之間缺少止水夾 B裝置應(yīng)與大氣相通 不能為密閉裝置 通NH3的導(dǎo)管不應(yīng)伸入液面以下 任填兩種即可 4 根據(jù)鈉元素守恒 得關(guān)系式 2NaCl Na2CO3 m Na2CO3 106 58 5 117 53 0g 則Na2CO3的產(chǎn)率為26 0g 53 0g 100 49 0 NaHCO3在水中有較大的溶解度 未能全部沉淀出來(lái) 5 NH4Cl CO2 點(diǎn)評(píng) 本題以侯氏制堿法的原理為切入點(diǎn) 分別考查藥品的選用 操作過(guò)程分析 實(shí)驗(yàn)裝置評(píng)價(jià) 化學(xué)計(jì)算 化工生產(chǎn)原理等 A A氣體是NH3 B氣體是CO2B 第 步得到的晶體是發(fā)酵粉的主要成分C 第 步操作用到的主要玻璃儀器是燒杯 漏斗 玻璃棒D 第 步操作的主要過(guò)程有溶解 蒸發(fā) 結(jié)晶 解析 侯氏制堿法 是中學(xué)階段常研究的四大工業(yè)生產(chǎn)知識(shí)之一 主要應(yīng)注重對(duì)其反應(yīng)原理的理解 它是先制得氨化的飽和食鹽水 再往其中通入CO2 即是往飽和食鹽水中依次通入足量的NH3 CO2 不能依次通入CO2 NH3 因?yàn)镹H3在水中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CO2 先將溶液氨化后 吸收CO2的效果更好 第 步即得到NaHCO3懸濁液 第 步應(yīng)將NaHCO3加熱分解 以得到Na2CO3 答案 D 在中國(guó)化學(xué)工業(yè)史上 有一位杰出的科學(xué)家 他為祖國(guó)的化學(xué)工業(yè)事業(yè)奮斗終生 并以獨(dú)創(chuàng)的制堿工藝聞名于世界 他就像一塊堅(jiān)硬的基石 托起了中國(guó)現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)的大廈 這位先驅(qū)者就是被稱為 國(guó)寶 的侯德榜 曾以10科1000分的好成績(jī)被北平清華留美預(yù)備學(xué)堂錄取 侯德榜一生勤奮好學(xué) 雖工作繁忙卻還著書(shū)立說(shuō) 純堿制造 一書(shū)于1933年在紐約列入美國(guó)化學(xué)會(huì)叢書(shū)出版 這部化工巨著第一次徹底公開(kāi)了索爾維法制堿的秘密 被世界各國(guó)化工界公認(rèn)為制堿工業(yè)的權(quán)威專著 同時(shí)被相繼譯成多種文字出版 對(duì)世界制堿工業(yè)的發(fā)展起了重要作用 美國(guó)的威爾遜教授稱這本書(shū)是 中國(guó)化學(xué)家對(duì)世界文明所作的重大貢獻(xiàn) 思考 侯先生奉獻(xiàn)了畢生的精力制備純堿 碳酸鈉 為什么要制備碳酸鈉 它到底有什么重要用途呢 提示 碳酸鈉是一種非常重要的化工原料 在玻璃 肥皂 合成洗滌劑 造紙 紡織 石油 冶金 食品等工業(yè)中有著廣泛的用途 在日常生活和生產(chǎn)中常用熱的純堿溶液來(lái)除去物品表面的油污 1 在下列科學(xué)家中 為我國(guó)的化學(xué)工業(yè)做出重大貢獻(xiàn)的是 A 鄧稼先B 李四光C 華羅庚D 侯德榜 解析 這四位都是我國(guó)在世界上享有盛譽(yù)的著名科學(xué)家 鄧稼先是核物理學(xué)家 李四光是地質(zhì)學(xué)家 華羅庚是數(shù)學(xué)家 侯德榜是化工學(xué)家 答案 D 下列說(shuō)法正確的是 A 兩步都是氧化還原反應(yīng)B 只有第 步是氧化還原反應(yīng)C 該方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備基本沒(méi)有腐蝕D 該方法對(duì)環(huán)境污染較小 解析 依據(jù)氧化還原反應(yīng)是有化合價(jià)變化的反應(yīng)可知 第 步是氧化還原反應(yīng) 故A錯(cuò) B對(duì) 該生產(chǎn)中產(chǎn)生HCl 對(duì)生產(chǎn)設(shè)備嚴(yán)重酸蝕 第 步產(chǎn)生的CO是大氣污染物 故C D錯(cuò) 答案 B 3 聯(lián)合制堿法中關(guān)鍵的一步是把NH4Cl從幾乎飽和的NaHCO3溶液里分離出來(lái) 為此根據(jù)NaCl和NH4Cl溶解度的差異 向混合溶液中通入某種氣體 同時(shí)加入磨細(xì)的食鹽 可析出不夾帶NaHCO3的NH4Cl NaCl和NH4Cl共同存在時(shí)的溶解度曲線如下圖所示 以下操作正確的是 解析 由題圖可知 溶液的溫度在0 10 的范圍內(nèi) 有利于NaCl的溶解和NH4Cl的析出 向溶液中加NaCl就是加Na 和Cl 向溶液中加NH3就是加OH 和NH4 這些都有利于NH4Cl的析出和NaHCO3的溶解 答案 D 解析 氨堿法 將NH4Cl和Ca OH 2再反應(yīng) 使NH3循環(huán)利用 聯(lián)合制堿法 是制得純堿和副產(chǎn)品氯化銨 答案 B 5 蘇打和小蘇打有著廣泛的應(yīng)用 試從消耗反應(yīng)物的量等角度 回答下列問(wèn)題 1 做面條時(shí)防止面粉較長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存變酸味 常加入適量的面堿 選用 因?yàn)?2 作為泡沫滅火器的藥品 選用 因?yàn)?3 用于洗滌餐具及實(shí)驗(yàn)室的玻璃儀器等 選用 因?yàn)?4 胃潰瘍 胃壁潰爛或穿孔 病人的胃酸過(guò)多 醫(yī)生給病人服用Al OH 3膠乳 既不用蘇打也不用小蘇打 是因?yàn)?解析 解答第 2 題可從下面的反應(yīng)比較有關(guān)量的關(guān)系 Al3 3HCO3 Al OH 3 3CO2 2Al3 3CO32 3H2O 2Al OH 3 3CO2 答案 1 蘇打中和等量的H Na2CO3比NaHCO3的用量少 質(zhì)量比為53 84 2 小蘇打產(chǎn)生等量的CO2 NaHCO3比Na2CO3的用量少 質(zhì)量比為84 106 3 蘇打Na2CO3的水解程度比NaHCO3大 產(chǎn)生等量的OH 需Na2CO3的量較少 4 Na2CO3 NaHCO3與胃液中的鹽酸反應(yīng)生成CO2氣體會(huì)加速胃壁穿孔 6 我國(guó)化學(xué)家侯德榜 如圖 改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下 1 上述生產(chǎn)純堿的方法稱 副產(chǎn)品的一種用途為 2 沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 3 寫(xiě)出上述流程中X物質(zhì)的化學(xué)式 4 使原料氯化鈉的利用率從70 提高到90 以上 主要是設(shè)計(jì)了 填上述流程中的編號(hào) 的循環(huán) 從沉淀池中取出沉淀的操作是 5 為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉 可取少量試樣溶于水后 再滴加 6 向母液中通氨氣 加入細(xì)小食鹽顆粒 冷卻析出副產(chǎn)品 通氨氣的作用有 a 增大NH4 的濃度 使NH4Cl更多地析出b 使NaHCO3更多地析出c 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3 提高析出的NH4Cl純度 要檢驗(yàn)Na2CO3中是否混有NaCl 只需向其溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液看是否有白色沉淀即可 在向母液中通入NH3時(shí)發(fā)生反應(yīng)HCO3 NH3 NH4 CO32 c NH4 增大 NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3 答案 1 聯(lián)合制堿法 或侯德榜制堿法 化肥 或電解液或焊藥等 2 NH3 CO2 H2O NaCl NH4Cl NaHCO3 或NH3 CO2 H2O NH4HCO3 NH4HCO3 NaCl NaHCO3 NH4Cl 3 CO2 4 過(guò)濾 5 稀硝酸和硝酸銀溶液 6 a c 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全