2020-2021学年新教材高中化学第3章物质在水溶液中的行为微项目课件鲁科版必修1.ppt

1、微项目揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法化学平衡思想的创造性应用1.1.碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质碳酸钠和碳酸氢钠的物理性质必备知识必备知识素养奠基素养奠基化学式化学式学名学名俗名俗名颜色状态颜色状态溶解度溶解度比较比较应用应用NaHCONaHCO3 3_小苏打小苏打细小的细小的_较较_作发作发酵粉、酵粉、胃药胃药NaNa2 2COCO3 3_苏打、苏打、_粉末粉末较较_制玻璃、制玻璃、造纸造纸碳酸氢钠碳酸氢钠白色晶体白色晶体小小碳酸钠碳酸钠纯碱纯碱白色白色大大2.2.碳酸钠和碳酸氢钠之间的相互转化碳酸钠和碳酸氢钠之间的相互转化涉及反应涉及反应:_:_。NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+

2、COO+CO2 2=2NaHCO=2NaHCO3 33.3.侯氏制碱法侯氏制碱法(1)(1)原理原理:在饱和氨盐水中在饱和氨盐水中(氨气氨气,氯化钠都达到饱和的溶液氯化钠都达到饱和的溶液)通入通入_从而从而发生如下反应发生如下反应 :反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而析出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可以进一步煅烧分解为碳酸钠为碳酸钠,水和二氧化碳水和二氧化碳,其中二氧化碳可以再次进入反应重复利用。其中二氧化碳可以再次进入反应重复利用。(2)(2)主要反应主要反应:NHNH3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=NH=NH4 4HCOHCO3 3NHNH4 4HCOHC

3、O3 3+NaCl=_+NaCl=_2NaHCO2NaHCO3 3(加热加热)=_)=_二氧化碳二氧化碳NHNH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2即即:NaCl(:NaCl(饱和溶液饱和溶液)+NH)+NH3 3(先加先加)+H)+H2 2O(O(溶液中溶液中)+CO)+CO2 2(后加后加)=NH)=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3 (溶解度一般溶解度一般,因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀)【情境情境思考思考】背景材料背景材料【思考交流思考交流】(1)(1)向向NaN

4、a2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3溶液中同时加入相同浓度的盐酸溶液中同时加入相同浓度的盐酸,有何现象有何现象?试用离子方程试用离子方程式说明其原因。式说明其原因。提示提示:向向NaNa2 2COCO3 3溶液中逐滴加入盐酸溶液中逐滴加入盐酸,开始时无气体生成开始时无气体生成,继续滴加则出现大量无继续滴加则出现大量无色气泡色气泡;向向NaHCONaHCO3 3溶液中滴加盐酸溶液中滴加盐酸,立即产生大量无色气泡。有关的离子方程式立即产生大量无色气泡。有关的离子方程式为为 +H+H+=,+H=,+H+=H=H2 2O+COO+CO2 2。23CO3HCO3HCO(2)(2)向向NaN

5、a2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3溶液中滴加同浓度的溶液中滴加同浓度的CaClCaCl2 2溶液溶液,产生的实验现象相同吗产生的实验现象相同吗?原原因是什么因是什么?提示提示:不相同不相同;图图1 1中有白色沉淀生成中有白色沉淀生成,因为发生反应因为发生反应:Na:Na2 2COCO3 3+CaCl+CaCl2 2=2NaCl=2NaCl+CaCO+CaCO3 3。图。图2 2中无明显现象中无明显现象,因为因为NaHCONaHCO3 3与与CaClCaCl2 2不反应。不反应。(3)(3)能否用氢氧化钡溶液或澄清石灰水鉴别碳酸钠和碳酸氢钠溶液能否用氢氧化钡溶液或澄清石灰水鉴别碳

6、酸钠和碳酸氢钠溶液?提示提示:不能。因为不能。因为NaNa2 2COCO3 3、NaHCONaHCO3 3均能与均能与Ba(OH)Ba(OH)2 2或或Ca(OH)Ca(OH)2 2反应反应,产生白色沉淀。产生白色沉淀。(4)NaHCO(4)NaHCO3 3溶液和溶液和NaOHNaOH反应吗反应吗?如何来证明如何来证明?提示提示:发生反应发生反应NaHCONaHCO3 3+NaOH=Na+NaOH=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O,O,但现象不明显但现象不明显,可通过检验反应后溶可通过检验反应后溶液中存在液中存在 的方法加以证明。的方法加以证明。23CO关键能力关键能力素养形成素养形成

7、项目活动项目活动1:1:解读索尔维制碱法解读索尔维制碱法索尔维是比利时工业化学家。索尔维是比利时工业化学家。18611861年他用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成年他用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠碳酸钠(称为氨碱法称为氨碱法)。当年他获得比利时政府给他的专利。当年他获得比利时政府给他的专利,在布鲁塞尔开设一在布鲁塞尔开设一个小厂从事试验。个小厂从事试验。18631863年创办一个正式的制碱工厂年创办一个正式的制碱工厂,实现了氨碱法的工业化实现了氨碱法的工业化,使制碱生产实现了连续化使制碱生产实现了连续化,食盐的利用率也提高了很多。产品由于质量纯净食盐的利用率也提高了很多。产品由于质量纯净

8、,而被称为纯碱。索尔维制碱法在世界上获得迅速发展而被称为纯碱。索尔维制碱法在世界上获得迅速发展,到到2020世纪世纪2020年代年代,已完已完全取代吕布兰制碱法。全取代吕布兰制碱法。索尔维制碱法的原理有哪些索尔维制碱法的原理有哪些?为什么碳酸氢钠虽然溶于水但是可以以沉淀的形为什么碳酸氢钠虽然溶于水但是可以以沉淀的形式析出式析出?【活动探究活动探究】一、实验室模拟索尔维制碱法一、实验室模拟索尔维制碱法1.1.实验装置实验装置根据以上图示回答下列问题根据以上图示回答下列问题:(1)(1)仪器仪器A A的名称的名称:分液漏斗。分液漏斗。(2)(2)锥形瓶中发生反应的化学方程式为锥形瓶中发生反应的化学

9、方程式为CaCOCaCO3 3+H+H2 2SOSO4 4=CaSO=CaSO4 4+CO+CO2 2+H+H2 2O O。2.2.实验现象实验现象(1)(1)图示图示:(2)(2)表述表述:通入通入COCO2 2后后,试管中一开始呈现澄清状态试管中一开始呈现澄清状态,15 min,15 min之后逐渐有沉淀析出之后逐渐有沉淀析出,随后随着随后随着通入通入COCO2 2时间的变长时间的变长,溶液最终完全变浑浊。溶液最终完全变浑浊。3.3.理论解释理论解释二、索尔维制碱法基本工艺流程二、索尔维制碱法基本工艺流程【思考讨论思考讨论】(1)(1)碳酸氢钠可溶于水碳酸氢钠可溶于水,而索尔维制碱法却能得

10、到碳酸氢钠沉淀而索尔维制碱法却能得到碳酸氢钠沉淀,试用平衡的原试用平衡的原理进行解释。理进行解释。提示提示:可溶性的碳酸氢钠也是有一定的溶解限度的可溶性的碳酸氢钠也是有一定的溶解限度的,所以在溶液中存在沉淀溶所以在溶液中存在沉淀溶解平衡解平衡2Na2Na+H+H2 2O+COO+CO2 2 2NaHCO 2NaHCO3 3,当增加当增加NaNa+和和 的浓度时的浓度时,沉淀沉淀溶解平衡正向移动溶解平衡正向移动,NaHCO,NaHCO3 3就会以沉淀的形式出现。就会以沉淀的形式出现。23CO 23CO(2)(2)碳酸氢钠和纯碱中不含氮元素碳酸氢钠和纯碱中不含氮元素,为什么使用吸收了氨气的饱和食盐

11、水作为为什么使用吸收了氨气的饱和食盐水作为反应物反应物?提示提示:事先向饱和食盐水中通入氨气事先向饱和食盐水中通入氨气,可以促进碳酸的电离可以促进碳酸的电离,促进二氧化碳的溶促进二氧化碳的溶解解,从而增大从而增大 的浓度的浓度,使使NaHCONaHCO3 3析出。析出。3HCO【探究总结探究总结】1.1.工艺流程工艺流程2.2.发生的主要反应发生的主要反应NaCl+NHNaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NH+NH4 4Cl,Cl,CaCOCaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2 2,2NH2NH4 4Cl+CaO=2NHCl+CaO=2

12、NH3 3+CaCl+CaCl2 2+H+H2 2O,O,2NaHCO2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O高温高温=【迁移应用迁移应用】1.“1.“索尔维制碱法索尔维制碱法”工艺流程如图所示工艺流程如图所示,请回答下列问题请回答下列问题:(1)(1)合成氨工业生产中所用的合成氨工业生产中所用的-Fe-Fe催化剂的主要成分是催化剂的主要成分是FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3,若某若某-Fe-Fe催化剂中催化剂中FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3的物质的量相等的物质的量相等,则其中则其中FeFe2+2+与与FeFe3+3+的物质的

13、量之比的物质的量之比是多少是多少?(2)(2)向饱和向饱和NaClNaCl溶液中先通入何种气体溶液中先通入何种气体,效果更好效果更好?反应制得反应制得NaHCONaHCO3 3沉淀和沉淀和NHNH4 4ClCl溶液的化学方程式是什么溶液的化学方程式是什么?(3)(3)索尔维制碱法除了得到纯碱外索尔维制碱法除了得到纯碱外,还会产生一种废渣是什么还会产生一种废渣是什么?侯氏制碱法在此侯氏制碱法在此工业上改进工业上改进,不再使用不再使用CaCOCaCO3 3制备制备COCO2 2,而是在制备而是在制备NHNH3 3的过程中制得的过程中制得COCO2 2,则侯则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了什么氏

14、制碱法在得到纯碱的同时还制得了什么?此物质在农业上的用途是什么此物质在农业上的用途是什么?【解析解析】(1)(1)某某-Fe-Fe催化剂中催化剂中FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3的物质的量相等的物质的量相等,则其中则其中FeFe2+2+与与FeFe3+3+的的物质的量之比为物质的量之比为1212。(2)(2)为了增大二氧化碳的溶解性为了增大二氧化碳的溶解性,所以向饱和所以向饱和NaClNaCl溶液溶液中先通入中先通入NHNH3 3,后通入后通入COCO2 2,效果更好效果更好,发生反应的方程式为发生反应的方程式为NaCl+NHNaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O

15、=NaHCO=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl。(3)(3)根据索尔维制碱法的流程使用根据索尔维制碱法的流程使用CaCOCaCO3 3制备制备COCO2 2,最后用最后用氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气循环氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气循环,同时生成氯化钙废渣同时生成氯化钙废渣;而侯氏制碱法不而侯氏制碱法不再使用再使用CaCOCaCO3 3制备制备COCO2 2,在得到纯碱的同时还制得了在得到纯碱的同时还制得了NHNH4 4Cl,Cl,所以此物质在农业上所以此物质在农业上的用途是可以作氮肥。的用途是可以作氮肥。答案答案:(1)12(1)12(2)NH(2)NH3 3NaCl+NHNaCl+

16、NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl(3)CaCl(3)CaCl2 2NHNH4 4ClCl作氮肥作氮肥2.2.碳酸氢钠俗称碳酸氢钠俗称“小苏打小苏打”,是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物是氨碱法和联合制碱法制纯碱的中间产物,可用可用作膨松剂、制酸剂、灭火剂等。工业上用纯碱溶液碳酸化制取碳酸氢钠。某作膨松剂、制酸剂、灭火剂等。工业上用纯碱溶液碳酸化制取碳酸氢钠。某溶液组成如表一溶液组成如表一:表一表一化合物化合物NaNa2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3NaClNaCl质量质量(kg)(kg)814.8814.84

17、00.3400.397.397.3向该溶液通入二氧化碳向该溶液通入二氧化碳,析出碳酸氢钠晶体。取出晶体后溶液组成如表二析出碳酸氢钠晶体。取出晶体后溶液组成如表二:表二表二计算析出的碳酸氢钠晶体的质量计算析出的碳酸氢钠晶体的质量(保留保留1 1位小数位小数)。化合物化合物NaNa2 2COCO3 3NaHCONaHCO3 3NaClNaCl质量质量(kg)(kg)137.7137.7428.8428.897.397.3【解析解析】根据表一和表二信息根据表一和表二信息,反应的反应的NaNa2 2COCO3 3质量为质量为814.8 kg-137.7 kg=814.8 kg-137.7 kg=677

18、.1 kg677.1 kg。NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=2NaHCO=2NaHCO3 3106106 168168677.1 kg677.1 kg m(NaHCO m(NaHCO3 3)m(NaHCOm(NaHCO3 3)=1 073.1 kg)=1 073.1 kg。因此析出因此析出NaHCONaHCO3 3晶体的质量为晶体的质量为1 073.1 kg+400.3 kg-428.8 kg=1 044.6 kg1 073.1 kg+400.3 kg-428.8 kg=1 044.6 kg。答案答案:1 044.6 kg1 044.6 kg项目活动项目活动2

19、:2:体会侯氏制碱法的创新体会侯氏制碱法的创新侯德榜侯德榜,著名科学家著名科学家,杰出化学家杰出化学家,侯氏制碱法的创始人侯氏制碱法的创始人,中国重化学工业的开中国重化学工业的开拓者。拓者。近代化学工业的奠基人之一近代化学工业的奠基人之一,是世界制碱业的权威。是世界制碱业的权威。2020世纪世纪2020年代年代,突突破氨碱法制碱技术的奥秘破氨碱法制碱技术的奥秘,主持建成亚洲第一座纯碱厂主持建成亚洲第一座纯碱厂;20;20世纪世纪3030年代年代,领导建领导建成了中国第一座兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业成了中国第一座兼产合成氨、硝酸、硫酸和硫酸铵的联合企业;20;20世纪世纪40405

20、050年代年代,又发明了连续生产纯碱与氯化铵的联合制碱新工艺又发明了连续生产纯碱与氯化铵的联合制碱新工艺,以及碳化法合成氨以及碳化法合成氨流程制碳酸氢铵化肥新工艺流程制碳酸氢铵化肥新工艺;并使之在并使之在2020世纪世纪6060年代实现了工业化和大面积推年代实现了工业化和大面积推广。广。侯氏制碱法的主要理论依据是什么侯氏制碱法的主要理论依据是什么?其主要生产过程中发生的主要反应有哪些其主要生产过程中发生的主要反应有哪些?【活动探究活动探究】【产生背景产生背景】1.1.历史原因历史原因:制碱厂由海边迁往四川制碱厂由海边迁往四川,生产成本增加。生产成本增加。2.2.技术因素技术因素:索尔维制碱法的

21、食盐利用率偏低索尔维制碱法的食盐利用率偏低,成本增加。成本增加。【探究过程探究过程】1.1.索尔维制碱法原料利用率偏低的原因索尔维制碱法原料利用率偏低的原因由于索尔维制碱法母液没有循环使用由于索尔维制碱法母液没有循环使用,母液中仍含有大量的铵根离子和氯离子母液中仍含有大量的铵根离子和氯离子,以及较多的以及较多的NaNa+和和 。3HCO2.2.改进的主要结果改进的主要结果(1)(1)循环利用母液循环利用母液,充分利用产品构成组分充分利用产品构成组分NaNa+和和 。(2)(2)利用沉淀溶解平衡的原理利用沉淀溶解平衡的原理,回收氯化铵。回收氯化铵。3HCO【结论总结结论总结】联合制碱法与氨碱法比

22、较联合制碱法与氨碱法比较,其最大的优点是使食盐的利用率提高到其最大的优点是使食盐的利用率提高到98%,98%,应用同应用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子厂的氯离子,同时同时,生产出两种可贵的产品生产出两种可贵的产品纯碱和氯化铵。将氨厂的废气纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱转变为碱厂的主要原料来制取纯碱,这样就节省了碱厂里用于制取这样就节省了碱厂里用于制取二氧化碳的庞大的石灰窑二氧化碳的庞大的石灰窑;将碱厂的无用的成分氯离子将碱厂的无用的成分氯

23、离子(Cl(Cl-)来代替价格较高的来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨硫酸固定氨厂里的氨,制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有多大用处制取氮肥氯化铵。从而不再生成没有多大用处,又难于又难于处理的氯化钙处理的氯化钙,减少了对环境的污染减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分充分体现了大规模联合生产的优越性。体现了大规模联合生产的优越性。【思考讨论思考讨论】(1)(1)利用平衡思想解释氯化铵的析出过程。利用平衡思想解释氯化铵的析出过程。提示提示:母液的主要成分是碳酸氢钠和氯化铵的混合溶液母液的主要成分是碳酸氢钠和氯化铵的混合溶液,由于碳酸氢钠的溶解由于碳酸

24、氢钠的溶解度随温度的变化较小而氯化铵的溶解度随着温度的变化较大度随温度的变化较小而氯化铵的溶解度随着温度的变化较大,温度低时溶解度温度低时溶解度较小较小,所以可以用降低温度从而降低溶解度的方式回收母液中的氯化铵。所以可以用降低温度从而降低溶解度的方式回收母液中的氯化铵。(2)(2)侯氏制碱法中主要涉及哪些平衡思想侯氏制碱法中主要涉及哪些平衡思想?提示提示:侯氏制碱法中主要涉及的是沉淀溶解平衡的思想。当离子浓度变大侯氏制碱法中主要涉及的是沉淀溶解平衡的思想。当离子浓度变大时时,QK,QKspsp,导致沉淀溶解平衡正向移动导致沉淀溶解平衡正向移动,离子向生成沉淀的方向移动。离子向生成沉淀的方向移动

25、。【探究总结探究总结】【迁移应用迁移应用】1.“NaCl+CO1.“NaCl+CO2 2+NH+NH3 3+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NH+NH4 4Cl”Cl”是著名的是著名的“侯氏制碱法侯氏制碱法”的重要的重要反应。下面是反应。下面是4 4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是的是()【解析解析】选选C C。该反应的机理是。该反应的机理是COCO2 2+NH+NH3 3+H+H2 2O=NHO=NH4 4HCOHCO3 3、NaCl+NHNaCl+NH4 4HCOHCO3 3=NaHCONaHC

26、O3 3+NH+NH4 4Cl,NaHCOCl,NaHCO3 3的溶解度相对较小的溶解度相对较小,A,A项正确项正确;纯碱是纯碱是NaNa2 2COCO3 3,B,B项正确项正确;析析出出NaHCONaHCO3 3后的溶液仍是后的溶液仍是NaHCONaHCO3 3的饱和溶液的饱和溶液,C,C项错误项错误;NH;NH4 4ClCl是一种氮肥是一种氮肥,D,D项正确。项正确。2.2.联合制碱法生产纯碱的工艺流程如下图所示。下列说法正确的是联合制碱法生产纯碱的工艺流程如下图所示。下列说法正确的是()A.A.氨化与碳酸化的先后顺序可以交换氨化与碳酸化的先后顺序可以交换B.B.操作操作和操作和操作是两种

27、不同的分离方法是两种不同的分离方法C.C.该工艺流程中循环利用的物质是该工艺流程中循环利用的物质是NHNH3 3和和COCO2 2D.D.流程中的流程中的“一系列操作一系列操作”包括通氨气、冷却、加食盐包括通氨气、冷却、加食盐【解析解析】选选D D。A.A.氨气极易溶于水氨气极易溶于水,二氧化碳溶解度不大二氧化碳溶解度不大,先通入氨气先通入氨气,碱溶液碱溶液中通入二氧化碳中通入二氧化碳,二氧化碳溶解度增大二氧化碳溶解度增大,可以生成碳酸氢钠晶体可以生成碳酸氢钠晶体,氨化与碳酸化氨化与碳酸化的先后顺序不可以交换的先后顺序不可以交换,A,A错误错误;B.;B.操作操作和操作和操作是相同的分离方法是

28、相同的分离方法,为过滤为过滤操作操作,B,B错误错误;C.;C.分析可知分析可知COCO2 2 可以在工艺流程中循环利用可以在工艺流程中循环利用,C,C错误错误;D.;D.流程中的流程中的“一系列操作一系列操作”包括通氨气增大铵根离子浓度、冷却、加食盐增大氯离子浓包括通氨气增大铵根离子浓度、冷却、加食盐增大氯离子浓度度,目的是得到氯化铵晶体目的是得到氯化铵晶体,D,D正确。正确。3.Na3.Na2 2COCO3 3的制取方法及综合实验探究。的制取方法及综合实验探究。(1)(1)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,其生产流程可简要表示如下其生产流程可简要

29、表示如下:往饱和食盐水中依次通入足量的往饱和食盐水中依次通入足量的NHNH3 3、COCO2 2(氨碱法氨碱法),),而不先通而不先通COCO2 2再通再通NHNH3 3的原的原因是什么因是什么?从生产流程图可知从生产流程图可知,可循环利用的物质是什么可循环利用的物质是什么?写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式有哪些写出沉淀池中、煅烧炉中反应的化学方程式有哪些?(2)(2)如何用如何用COCO2 2和和50 mL 2 molL50 mL 2 molL-1-1 NaOH NaOH溶液制取溶液制取50 mL 1 molL50 mL 1 molL-1-1的的NaNa2 2COCO3 3溶溶液液?写

30、出简要的实验步骤。写出简要的实验步骤。写出有关反应的化学方程式。写出有关反应的化学方程式。【解析解析】(1)(1)氨气极易溶于水氨气极易溶于水,而二氧化碳微溶于水而二氧化碳微溶于水,先通入氨气先通入氨气,溶液呈碱溶液呈碱性性,再通入二氧化碳气体可以更多地转化为再通入二氧化碳气体可以更多地转化为 ;在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物,可以循环利可以循环利用用;在沉淀池中氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵在沉淀池中氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵,反应方程式为反应方程式为NHNH3

31、3+H+H2 2O+COO+CO2 2+NaCl=NH+NaCl=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3;碳酸氢钠不稳定碳酸氢钠不稳定,在加热在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,反应方程式为反应方程式为 2NaHCO2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2。3HCO=(2)(2)由于由于COCO2 2气体在通入气体在通入NaOHNaOH溶液过程中极易生成溶液过程中极易生成NaHCONaHCO3 3,且无明显现象且无明显现象,而而NaHCONaHCO3 3+NaOH=Na+NaOH=Na2 2COC

32、O3 3+H+H2 2O,O,故可以取故可以取25 mL NaOH25 mL NaOH溶液通入过量的溶液通入过量的COCO2 2气体使其气体使其转化为转化为NaHCONaHCO3 3,在排出二氧化碳后在排出二氧化碳后,然后在得到的溶液中加入另一半然后在得到的溶液中加入另一半(25 mL)(25 mL)NaOHNaOH溶液溶液,使溶液充分混合即得纯的碳酸钠使溶液充分混合即得纯的碳酸钠;根据实验步骤可知根据实验步骤可知,在在NaOHNaOH溶液中通入过量的溶液中通入过量的COCO2 2气体时发生反应气体时发生反应:NaOH+CO:NaOH+CO2 2=NaHCO=NaHCO3 3;得到的溶液中加入

33、另一半得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH(25 mL)NaOH溶液时溶液时,发生反应发生反应:NaHCO:NaHCO3 3+NaOH=Na+NaOH=Na2 2COCO3 3+H+H2 2O O。答案答案:(1)(1)由于由于COCO2 2在在NaClNaCl溶液中的溶解度很小溶液中的溶解度很小,先通入先通入NHNH3 3使食盐水呈碱性使食盐水呈碱性,能能够吸收大量够吸收大量COCO2 2气体气体,产生较高浓度的产生较高浓度的 ,使平衡使平衡2Na2Na+H+H2 2O+COO+CO2 2 2NaHCO2NaHCO3 3向正向移动向正向移动,从而析出从而析出NaHCONaHCO3 3

34、晶体。晶体。食盐水、食盐水、COCO2 2NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl、2NaHCO2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O23CO3HCO=(2)(2)将将50 mL 2 mol50 mL 2 molL L-1-1 NaOH NaOH溶液等分成两份溶液等分成两份,在一份在一份NaOHNaOH溶液中通入过量溶液中通入过量的的COCO2 2气体气体,再将两溶液混合再将两溶液混合,即得即得50 mL 1 mol50 mL 1 molL L-1-1的的Na

35、Na2 2COCO3 3溶液。溶液。NaOH+CONaOH+CO2 2=NaHCONaHCO3 3、NaHCONaHCO3 3+NaOH+NaOH=NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O O课堂检测课堂检测素养达标素养达标1.(20201.(2020苏州高二检测苏州高二检测)1861)1861年比利时人索尔维以年比利时人索尔维以NaClNaCl、COCO2 2、NHNH3 3、H H2 2O O为原为原料制得了纯净的料制得了纯净的NaNa2 2COCO3 3,该法又称氨碱法该法又称氨碱法,其主要生产流程如下其主要生产流程如下:下列有关说法不正确的是下列有关说法不正确的是()A.A.从理论

36、上看从理论上看,循环生产时不需要再补充循环生产时不需要再补充NHNH3 3B.B.从绿色化学原料充分利用的角度看从绿色化学原料充分利用的角度看,该方法有两个明显的缺陷是氯化钠未能该方法有两个明显的缺陷是氯化钠未能充分利用和产生充分利用和产生CaClCaCl2 2废弃物废弃物C.C.将将NHNH4 4ClCl作为一种化工产品作为一种化工产品,不再生产不再生产NHNH3 3来循环使用来循环使用D.D.从理论上看从理论上看,每生产每生产1 mol Na1 mol Na2 2COCO3 3,再补充的物质及其物质的量分别是再补充的物质及其物质的量分别是2 mol 2 mol NaClNaCl和和1 mo

37、l CO1 mol CO2 2【解析解析】选选C C。工业制碱的原理涉及反应。工业制碱的原理涉及反应:NaCl+NH:NaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NHNH4 4Cl,2NaHCOCl,2NaHCO3 3 Na Na2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气,将氯化铵进行了循环利用将氯化铵进行了循环利用,所以从理论上讲所以从理论上讲,是不需要补充氨的。但是在生产是不需要补充氨的。但是在生产过程中过程中,NaCl,NaCl母液被弃去母液被弃去,氯化铵制备氨气生

38、成了无用的氯化钙氯化铵制备氨气生成了无用的氯化钙,这两点是索尔这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系式及原子守恒维法的缺陷。根据反应关系式及原子守恒,从理论上看每生产从理论上看每生产1 mol Na1 mol Na2 2COCO3 3,再再补充补充2 mol NaCl2 mol NaCl和和1 mol CO1 mol CO2 2。=2.(20202.(2020泉州高二检测泉州高二检测)我国化工专家侯德榜根据我国化工专家侯德榜根据NaHCONaHCO3 3溶解度比溶解度比NaClNaCl、NaNa2 2COCO3 3、NHNH4 4HCOHCO3 3、NHNH4 4ClCl溶解度都小的性质溶解度都

39、小的性质,运用运用COCO2 2+NH+NH3 3+H+H2 2O+NaCl=O+NaCl=NaHCONaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图程示意图:则下列叙述错误的是则下列叙述错误的是()A.AA.A气体是气体是NHNH3 3,B,B气体是气体是COCO2 2B.B.第第步得到的晶体是发酵粉的主要成分步得到的晶体是发酵粉的主要成分C.C.第第步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D.D.第第步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶

40、步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶【解析解析】选选D D。侯氏制碱法是先制得氨化的饱和食盐水。侯氏制碱法是先制得氨化的饱和食盐水,再往其中通入再往其中通入COCO2 2(即往即往饱和食盐水中依次通入足量的饱和食盐水中依次通入足量的NHNH3 3、COCO2 2,不能依次通入不能依次通入COCO2 2、NHNH3 3,因为因为NHNH3 3在水中在水中的溶解度远远大于的溶解度远远大于COCO2 2的溶解度的溶解度,先将溶液氨化后先将溶液氨化后,吸收吸收COCO2 2的效果更好的效果更好),),第第步步即得到即得到NaHCONaHCO3 3悬浊液悬浊液,第第步应将步应将NaHCONaHCO3 3加

41、热分解加热分解,以得到以得到NaNa2 2COCO3 3。3.(20203.(2020济南高二检测济南高二检测)我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,生产流生产流程可简要表示如下程可简要表示如下:(1)(1)上述生产纯碱的方法中上述生产纯碱的方法中,副产品的一种用途为副产品的一种用途为 _。(2)(2)沉淀池中发生的化学反应方程式是沉淀池中发生的化学反应方程式是 _。(3)(3)写出上述流程中写出上述流程中X X物质的分子式物质的分子式_。(4)(4)使原料氯化钠的利用率从使原料氯化钠的利用率从70%70%提高到提高到90%90%以上以上,主要是设计了主

42、要是设计了_(_(填上填上述流程中的编号述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是_。(5)(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后可取少量试样溶于水后,再滴加再滴加_。(6)(6)向母液中通氨气向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品冷却析出副产品,通氨气的作用有通氨气的作用有_。a.a.增大增大 的浓度的浓度,使使NHNH4 4ClCl更多地析出更多地析出b.b.使使NaHCONaHCO3 3更多地析出更多地析出c.c.使使NaHCONaHCO3 3转化为转化为NaNa2

43、2COCO3 3,提高析出的提高析出的NHNH4 4ClCl纯度纯度4NH【解析解析】(1)(1)该方法中的副产品是氯化铵该方法中的副产品是氯化铵,主要用途是作化肥或电解液等。主要用途是作化肥或电解液等。(2)(2)在碱性条件下在碱性条件下COCO2 2的溶解度增大的溶解度增大,所以可以生成碳酸氢钠而析出所以可以生成碳酸氢钠而析出,反应的化学反应的化学方程式是方程式是NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NHO+NaCl=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3。(3)(3)碳酸氢钠分解生成碳酸碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水和钠、水和COCO2 2,所以所以X X的化

44、学式是的化学式是COCO2 2。(4)(4)母液中含有氯化钠母液中含有氯化钠,所以通过循环所以通过循环可可以提高氯化钠的利用率。从沉淀池中取出沉淀的操作应该是过滤。以提高氯化钠的利用率。从沉淀池中取出沉淀的操作应该是过滤。(5)(5)检验产检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠的实质是氯离子的检验品碳酸钠中是否含有氯化钠的实质是氯离子的检验,所以需要的试剂是稀硝酸所以需要的试剂是稀硝酸和硝酸银溶液。和硝酸银溶液。(6)(6)氨气溶于水生成氨水氨气溶于水生成氨水,增大溶液中增大溶液中 的浓度的浓度,可以使可以使NHNH4 4ClCl更多地析出更多地析出;同时溶液中氨气和同时溶液中氨气和 反应反应,反应的

45、化学方程式是反应的化学方程式是 4NH3HCO3HCO+NH+NH3 3=+,=+,的浓度增大的浓度增大,碳酸氢钠转化为碳酸钠碳酸氢钠转化为碳酸钠,所以答案所以答案选选acac。答案答案:(1)(1)作化肥或电解液等作化肥或电解液等(其他合理答案均可其他合理答案均可)(2)NH(2)NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NHO+NaCl=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3或或NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NHO=NH4 4HCOHCO3 3、NHNH4 4HCOHCO3 3+NaCl=NaHCO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4C

46、lCl(3)CO(3)CO2 2(4)(4)过滤过滤(5)(5)稀硝酸和硝酸银溶液稀硝酸和硝酸银溶液(6)a(6)a、c c23CO4NH4NH【补偿训练补偿训练】(2020(2020大连高二检测大连高二检测)我国制碱工业的先驱我国制碱工业的先驱侯德榜先生侯德榜先生,1941,1941年发明了著名年发明了著名的侯氏制碱法的侯氏制碱法,其核心反应原理可用如下化学方程式表示其核心反应原理可用如下化学方程式表示:NH:NH3 3+CO+CO2 2+NaCl+H+NaCl+H2 2O O=NH=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3(晶体晶体),),依据此原理依据此原理,欲制得碳酸氢钠晶体欲

47、制得碳酸氢钠晶体,某校学生设计了某校学生设计了如下实验装置如下实验装置,其中其中B B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的溶液,且二者均已达且二者均已达到饱和。到饱和。(1)A(1)A装置中所发生反应的离子方程式为装置中所发生反应的离子方程式为_。C C装置中稀硫酸的作用为装置中稀硫酸的作用为_。(2)(2)下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据(g/100 g(g/100 g水水)参照表中数据参照表中数据,请分析请分析B B装置中使用冰水的目的是装置中使用冰水的目的是 _。(3)(3)该校学生在检查完此

48、套装置气密性后进行实验该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验,结果没有得到碳酸氢钠晶结果没有得到碳酸氢钠晶体体,指导教师指出应在指导教师指出应在 _装置之间装置之间(填写字母填写字母)连接一个盛有连接一个盛有_的洗气装置的洗气装置,其作用是其作用是_。(4)(4)若该校学生进行实验时若该校学生进行实验时,所用饱和食盐水中含所用饱和食盐水中含NaClNaCl的质量为的质量为5.85 g,5.85 g,实验后实验后得到干燥的得到干燥的NaHCONaHCO3 3晶体的质量为晶体的质量为5.04 g,5.04 g,则则NaHCONaHCO3 3的产率为的产率为_。【解析解析】(1)A(1)A装置是制

49、取二氧化碳气体的装置装置是制取二氧化碳气体的装置,是碳酸钙和盐酸发生反应生成是碳酸钙和盐酸发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳氯化钙、水和二氧化碳;反应的离子方程式为反应的离子方程式为CaCOCaCO3 3+2H+2H+=Ca=Ca2+2+CO+CO2 2+H+H2 2O;CO;C装置稀硫酸是尾气处理装置吸收过量的氨气装置稀硫酸是尾气处理装置吸收过量的氨气,防止污染环境防止污染环境;(2)B(2)B装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的饱和溶液装置中的试管内是溶有氨和氯化钠的饱和溶液,通入二氧化碳气体会发生通入二氧化碳气体会发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵反应生成碳酸氢钠和氯化铵,依据图示分析可知温度越低依

50、据图示分析可知温度越低,碳酸氢钠的溶解度碳酸氢钠的溶解度越小越小,所以温度越低越有利于碳酸氢钠的晶体析出所以温度越低越有利于碳酸氢钠的晶体析出;(3)(3)二氧化碳气体中含有氯化氢气体二氧化碳气体中含有氯化氢气体,通入后和氨气反应不能生成碳酸氢钠通入后和氨气反应不能生成碳酸氢钠,所所以得不到碳酸氢钠晶体以得不到碳酸氢钠晶体,所以需要加一个洗气装置所以需要加一个洗气装置,用饱和碳酸氢钠溶液除去用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢气体二氧化碳中的氯化氢气体;(4)(4)饱和食盐水中含饱和食盐水中含NaClNaCl的质量为的质量为5.85 g,5.85 g,依据化学方程式计算依据化学方程式计算N