1、纯碱的生产纯碱的生产 教学目的： 1.了解我国纯碱工业的现状，掌握相关的化学原理； 2.结合侯氏制碱法，对学生进行爱国主义教育； 3.了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发 展概况。 教学重点、难点：掌握与纯碱工业相关的化学原理； 探究建议： 1、实验：用碳酸氢铵和氯化钠制取碳酸钠，对产品进行检验； 2、查阅资料：侯德榜制碱法。 课时划分：一课时 教学过程： 课堂练习 1、盛放 NaOH 溶液的试剂瓶口部，时间长了会有白色固体附着， 这固体的成分是 B A.NaOH B.Na2CO3 C.NaHCO3 D.Na2CO310H2O 2.下列实验中，没有白色沉淀或晶体析出的是 CD
2、 A.饱和石灰水中加入少量 NaOH 固体 B.饱和碳酸钠溶液中通入 足量的 CO2 C.氯化钙溶液中通入少量 CO2 D.碳酸氢钠溶 液中加入氯化钡溶液 3.下列关于 NaHCO3 的叙述，不正确的是 AD A它是一种白色粉末，溶解度大于 Na2CO3 B加热至 200左右，可完全分解，利用这种性质，可由 NaHCO3 制取纯碱 C与 Na2CO3 相似，当质量相同，分别跟足量盐酸反应后，NaHCO3 可得到较多的二氧化碳 D其分子为 NaHCO310H2O 在空气中会风化 4.下列物质中，可用于治疗胃酸过多的是 A A.碳酸钠 B.氢氧化钠 C.氧化钠 D.碳酸钡 5.纯碱和小苏打是厨房中
3、两种常见的用品，它们都是白色固体， 下列区分这两种物质的说法正确的是 C A.分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小 苏打 B.用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生 明显变化的是小苏打 C.用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食 醋，产生气泡快的是小 苏打 D.先将两样品配成溶液，分别加入石灰水，无白色沉淀生成的是 小苏打 6.某学生拟用NaOH溶液吸收 2 CO 气体，制备 32CO Na 溶液，为了防 止通入的 2 CO 气 体过量生成 3 NaHCO ，他设计了如下的实验步骤： 25mLNaOH溶液吸收过量的 2 CO 气体，至 2 CO
4、 气体不再溶解； 12 分钟； 25mL 相同的 NaOH溶液， 使溶液充分混 合。 按他的设计，第步实验装置如下图： A B C （1）他能否制得较纯净的 32CO Na ，理由是 （2）装置 A 使用的试剂是石灰石和稀盐酸，可否用纯碱代替石灰 石 原因是 （3）装置 B 使用的试剂是 作用是 （4）有人认为实验步骤的顺序对调，即先混合，再煮沸，更 合理，你认为对吗？为什么？ _。 答案： （1）能 理由是：实验生成 3 NaHCO ，其中溶解的 2 CO 气 体煮沸时除去，在实验 3 NaHCO 恰好被 NaOH 中和完全，转化生成 32CO Na （2）不能 原因是：实验中使用的 2 C
5、O 气体发生器，只适用于 块状固体和液体反应， 32CO Na 是粉末状固体， 反应过于剧烈 （3） 3 NaHCO 饱和溶液 除去 2 CO 中的 HCl 气体（4）不合理若不先驱除溶液中溶 解的 2 CO 气体，实验加入 NaOH 将有一部分消耗于与 2 CO 气体的反应， 使 3 NaHCO 不能完全转化为 32CO Na 7 化学活动课上， 三组学生分别用图示甲、 乙两装置探究 “NaHCO3 和 Na2CO3 与稀盐酸的反应” ，按表中的试剂用量，在相同条件下，将 两个气球中的固体粉末同时倒入试管中(装置的气密性已检查)。 请回答： 各组反应开始时，_装置中的气球体积先变大，该装置中
6、反 应的离子方程 式是_。 当试管中不再有气体生成时，三组实验出现不同现象，填写下 表的空格。 数 试剂用量 实 验 现 象 (气球体 积变化) 分析原因 0.42 g NaHCO3 0.53g Na2CO3 3mL 4 mol L1 盐酸 甲 中 气 球与乙中 气 球 的 体积相等 甲、乙盐酸 均过量 n(NaHCO3)= n(Na2CO3) 甲(CO2)= 乙(CO2) 0.3 g NaHCO3 0.3 g Na2CO3 3mL4 mol L1 盐酸 甲 中 气 球比乙中 气 球 的 体积大 0.6 g NaHCO3 0.6 g Na2CO3 3mL2 mol L1 盐酸 甲 中 气 球比
7、乙中 气 球 的 体积大 片刻后， 乙中气球 又缩小， 甲中气球 的 体 积 基本不变 ( 用 离 子 方 程式表示) 答案： 甲 HCO3+H=CO2 +H2O 甲、乙盐酸 均过量 n(NaHCO3) n(Na2CO3) V 甲(CO2) V 乙 (CO2) 甲、 乙盐酸均不足量 消耗的 n(NaHCO3) n(NaCO3) V 甲(CO2) V 乙(CO2)；CO2+ CO32+H2O=2HCO3 解析：根据化学方程式计算可知第组中 NaHCO3 和 Na2CO3 都 已完全反应。对比第组数据知第组中盐酸一定过量，NaHCO3 和 Na2CO3 一定完全反应，且 NaHCO3 产生的 CO
8、2 比 Na2CO3 的多。第组 中， n(Na2CO3)=0.0057mol， n(NaHCO3)=0.0071mol， n(HCI)=0.006mol。 把 Na2CO3 缓慢加入到盐酸中，在盐酸反应完以前，盐酸是过量的而 Na2CO3 是少量的。因此开始发生的反应是： Na2CO3+2HCI =2NaCI+CO2+H2O，根据化学方程式，有： Na2CO3 + 2HCI = 2NaCI + CO2+H2O 0.003mol 0.006mol 0.003mol NaHCO3 + HCI = NaCI + CO2+H2O 0.006mol 0.006mol 0.006mol 说明 Na2CO
9、3、NaHCO3 都过量，NaHCO3 产生的 CO2 较 Na2CO3 的多。 因为气体收集于气球中，乙中 CO2 又与过量的 Na2CO3 溶液反应。 8、根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱 Na2CO3 的主要步骤是：将配制好的饱和 NaCl 溶液倒入烧杯中加热，控 制温度在 3035，搅拌下分批加入研细的 NH4HCO3 固体，加料完 毕后，继续保温 30 分钟，静置、过滤得 NaHCO3 晶体。用少量蒸馏水 洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧 2 小时，制得 Na2CO3 固 体。 四种盐在不同温度下的溶解度（g / 100 g 水）表 0 1 0 2 0 3
10、 0 4 0 5 0 6 0 1 00 NaCl 3 5.7 3 5.8 3 6.0 3 6.3 3 6.6 3 7.0 3 7.3 3 9.8 NH4H CO3 1 1.9 1 5.8 2 1.0 2 7.0 NaHC O3 6 .9 8 .1 9 .6 1 1.1 1 2.7 1 4.5 1 6.4 NH4C l 2 9.4 3 3.3 3 7.2 4 1.4 4 5.8 5 0.4 5 5.3 7 7.3 35NH4HCO3 会有分解 请回答： （1）反应温度控制在 3035，是因为若高于 35， 则 ，若低于 30，则 ； 为控制此温度范围，采取的加热方法为 。 （ 2 ） 加 料 完
11、 毕 后 ， 继 续 保 温30分 钟 ， 目 的 是 。静置后只析出 NaHCO3 晶体的原 因是 。用蒸馏水洗涤 NaHCO3 晶体的目的是 除去 杂质（以化学式表示） 。 温度 溶解度 盐 （3）过滤所得的母液中含有 （以化学式表 示） ，需加入 ，并作进一步处理，使 NaCl 溶液循环使用， 同时可回收 NH4Cl。 （4）测试纯碱产品中 NaHCO3 含量的方法是：准确称取纯碱样品 W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加 1 滴2 滴酚酞指示剂，用物质的 量浓度为 c(mol / L)的 HCl 溶液滴定至溶液由红色到无色 （指示 2 3 CO H 3 HCO 反应的终点） ，所用 H
12、Cl 溶液体积为 V1 mL，再加 1 滴2 滴 甲基橙指示剂，继续用 HCl 溶液滴定至溶液由黄变橙，所用 HCl 溶液 总体积为 V2 mL。写出纯碱样品中 NaHCO3 质量分数的计算式：NaHCO3 （） 答案： （1）NH4HCO3 分解； 反应速率降低； 水浴加热 （2） 使反应充分进行； NaHCO3 的溶解度最小； NaCl、 NH4Cl、 NH4HCO3 （3）NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3； HCl （4） %100 1000 )( 12 W M vvc 侯氏制碱法 碳酸钠用途非常广泛。虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳 酸钠，但仍不能满足工业生产的需
13、要。 1862 年，比利时人索尔维（Ernest Solvay 18381922）发 明了以食盐、 氨、 二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法” （又 称氨碱法） 。此后，英、法、德、美等国相继建立了大规模生产纯碱的 工厂，并组织了索尔维公会，对会员以外的国家实行技术封锁。 第一次世界大战期间，欧亚交通梗塞。由于我国所需纯碱都 是从英国进口的，一时间，纯碱非常缺乏，一些以纯碱为原料的民族 工业难以生存。1917 年，爱国实业家范旭东在天津塘沽创办了永利碱 业公司,决心打破洋人的垄断，生产出中国的纯碱。他聘请正在美国留 学的侯德榜先生出任总工程师。 1920 年，侯德榜先生毅 然回国任职。
14、他全身心地投入制碱 工艺和设备的改进上， 终于摸索出 了索尔维法的各项生产技术。 1924 年 8 月,塘沽碱厂正式投产。1926 年，中国生产的“红三角”牌纯碱在 美国费城的万国博览会上获得金质奖章。产品不但畅销国内，而且远 销日本和东南亚。 针对索尔维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 年研究成功了联合制碱法。这种方法把合成氨和纯碱两种产品联合生 产，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。联合制碱法很快为世界所采用。 由于侯德榜对制碱技术做出了重大贡献，所以人们把他所发
15、明的联合制碱法称做“侯氏制碱法”。他本人也荣获“中国工程学会 化工贡献最大者奖”，并被聘为英国化学工业学会名誉会员，以及英 国皇家学会和美国化学工程学会荣誉会员。 侯德榜先生对英、法、德、美等国垄断技术十分愤慨，将自 己多年来研究制碱技术的心得写成纯碱制造一书，于 1933 年在美 国出版， 将保密达 70 年之久的索尔维法公诸于世， 为中外学者所钦佩。 该书被誉为首创的制碱名著， 为祖 国争得了荣誉 附： “索尔维法”和“侯氏制碱法” 十九世纪六十年代，比利时人苏尔维，发明用氨、二氧化碳和食 盐饱和液共同作用，制得碳酸氢钠。经分滤并煅烧分解，得到高纯度 的碳酸钠，这就是有名的氨碱法，又称为苏
16、尔维法。氨碱法产出的碳 酸钠的质量，比天然碱和路布兰法产的碱都好得多，因此，人们把它 叫作“纯碱” 。 苏尔维法比过去的路布兰法有明显的优点。但是，它对原料氯化 钠的利用率却比较低（仅 28%左右） ，氯化钠中的氯完全没有被利用， 全变为废物氯化钙无法处理，占用土地，污染环境。我国著名的化学 家侯德榜，1938 年发明了“联合制碱法” ，较好地解决了这个问题。它 是联合氨碱法与合成氨法，同时制造纯碱和氯化氨的方法。它以食盐 和二氧化碳（合成氨工业的副产品）为原料，将氨与二氧化碳先后通 人饱和的食盐溶液中，生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、煅烧等工序而得 产品纯碱。在滤液中，再通入氨，并加食盐，将它所含的氯化氨析出， 经过滤、干燥，就得到氯化铵。采用这种方法，盐的饱和溶液可循环 使用。同氨碱法比较，它的优点是能充分利用食盐中的钠和氯，避免 产生大量的氯化钙的废液和废渣，并可节省一些设备。
