1、課題3 3純堿的生產-1-目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN1.能記住索爾維制堿法和侯氏制堿法的化學反應原理、主要原2.能說出純堿的重要性質和用途。料和生產過程。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二三一、純堿的存在與用途1.純堿的存在碳酸鈉,俗名純堿,在自然界中存在相當廣泛。生長于 鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳酸鈉。大量的碳酸鈉主要來自于地表 堿湖,由湖水可得到天然堿。2.純堿的用

2、途很多工業都要用到碳酸鈉 ,如玻璃、制皂、造紙、紡織和漂染等。碳酸鈉作為原料還可以用于生產其他含 鈉的化合物;碳酸鈉也被大量地應用于生活中。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二三(1)從天然堿的形成推測 Na2CO3在水中結晶析出主要受到哪些因素的影響?(2)根據天然堿的存在及其主要化學成分 ,請你設想工業生產Na2CO3的主要原料是什么 ?為什么?提示(1)根據固體物質在水中溶解度的影響因素 ,溫度、結晶水合物的組成及溶劑的質量等因素影響 Na2CO3在水中的結晶析出。-+ (2)Na

3、2CO3含有 Na+和CO2。由Na 可推知,原料之一是自然界中3-大量存在且最常見的 NaCl。由CO23可推知,原料之二是 CO2或能夠產生 CO2的碳酸鹽,而 NaCl 溶液呈中性,Na2CO3溶液呈堿性,因此可選用 CaCO3提供 CO2。 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二三二、氨堿法生產純堿氨堿法也稱索爾維制堿法,其原料是食鹽、氨和二氧化碳。1.生成碳酸氫鈉和氯化銨將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中 ,可得到碳酸氫鈉和氯化銨。NH4HCO3; 化學方程式為 NH3+CO2+

4、H2ONaCl+NH4HCO3NaHCO3+NH4Cl。 2.制取碳酸鈉(1)將析出的NaHCO3晶體煅燒,即得Na2CO3。化學方程式:2NaHCO3 Na2CO3+H2O+CO2。(2)母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨 ,以便循環使用。化學方程式為2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二三3.優、缺點(1)優點:原料便宜易得、產品純度高、氨和部分二氧化碳可以循環使用、制造步驟簡單。(2)缺點:食鹽的利用率低 ,只有70%;產

5、生了當時認為無用的氯化鈣。氨堿法中飽和食鹽水先氨化再通 CO2的原因是什么?能否先向食鹽水中通入CO2使之飽和,再通入氨氣?提示不能先碳酸化后氨化。在常溫下 ,氨在飽和食鹽水中的溶解度很大,二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。先氨化后碳酸化 ,是向高濃度的氨水中通入易溶于氨水的二氧化碳 ,能產生高濃度的HCO-3,有利于析出NaHCO3沉淀。若先碳酸化后氨化 ,溶液里只有-濃度很小的 CO2,只能產生低濃度的 HCO3,不利于生成NaHCO3沉淀。 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二三

6、氨堿法的生產流程中 ,有哪些物質參與循環利用 ?提示氯化銨與石灰乳反應 ,生成的NH3參與循環利用;二氧化碳參與循環利用。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二三三、聯合制堿法聯合制堿法是將氨堿法與合成氨聯合生產純堿和氯化銨的方法 ,它是由我國化工專家侯德榜研究成功的 ,故也稱侯氏制堿法。(1)生成碳酸氫鈉和氯化銨。將原料(精制食鹽水)與原料(來自合成氨的NH3和CO2)反應,化學方程式為NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl。(2)制取碳酸鈉,化學方程式為2NaHCO

7、3 Na2CO3+CO2+H2O。聯合制堿法與氨堿法的主要區別在哪里 ?有哪些優點?提示聯合制堿法利用合成氨生產中的氨和二氧化碳 ,生產過程中回收氯化銨。聯合制堿法使 NaCl中的Cl-也得以利用,減少了原料CaO,不再產生廢渣CaCl2,增加了新產品 NH4Cl,既免于廢渣CaCl2對環境的污染,又使各原料得到充分利用。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二一、氨堿法生產純堿1.氨堿法生產純堿的主要過程(1)食鹽水的精制:CaO+CO2。 高溫煅燒 CaCO3:CaCO3Ca(OH)2。

8、 CaO 溶于水得石灰乳:CaO+H2O在配制的飽和食鹽水中加入石灰乳和純堿 ,以除去食鹽水中的Mg2+和Ca2+。(2)食鹽水氨化:在精制食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CO2,生成NaHCO3和NH4Cl:NaCl+NH3+CO2+H2O NaHCO3+NH4Cl。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二(4)碳酸氫鈉的轉化 :濾出碳酸氫鈉后煅燒得純堿 ,同時回收近一半的 CO2再利用。2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2 (5)氨的循環:將NH4Cl加

9、石灰乳加熱,回收氨循環利用。2NH4Cl+Ca(OH)22NH3+CaCl2+2H2O 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二2.飽和NaCl溶液和NaHCO3溶液混合產生白色沉淀的原因20 時一些物質在水中的溶解度 /g氯化鈉 35.9 氯化銨 37.2 碳酸鈉 21.5 碳酸氫鈉 碳酸氫銨 9.6 21.7 NaCl和NH4HCO3都是可溶性的強電解質 ,在水溶液里發生電離 :+NaClNa+Cl-,NH4HCO3NH4+ HCO-3。 從離子在電解質溶液里“ 陰陽結合、自由對應” 的

10、規律來說,Na+、+Cl-、NH4、HCO-3四種離子可對應出NaCl、NH4HCO3、NaHCO3、 NH4Cl四種物質。其中NaCl、NH4HCO3和NH4Cl的溶解度較大,NaHCO3的溶解度較小,所以Na+與HCO-3反應生成了NaHCO3 沉淀。 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二3.氨堿法中加入氨的主要作用飽和NaCl溶液中Na+的物質的量濃度較大。二氧化碳在水中生成 HCO-3的化學原理: CO2+H2OH2CO3HCO-3+ H+ 二氧化碳的溶解度較小,化學反應和電離又

11、是可逆的且向右進行的程度小,所以向飽和 NaCl 溶液中通入二氧化碳后僅能產生很小物質的量濃度的 HCO-3。NaHCO3在水中不是不溶解,是溶解度 較小。因此,向飽和NaCl溶液中通入二氧化碳氣體不能生成 NaHCO3沉淀。 氨與水發生反應使溶液顯堿性 : +NH3+H2ONH3H2ONH4+ OH? 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二 OH-與 H+反應生成 H2O 而減小了 H+的濃度,從而使 CO2+H2OH2CO3HCO-3+ H+的平衡狀態向右移動,增大了二氧化碳 -的溶解

12、量和HCO-的濃度,因此Na+與HCO33結合能生成NaHCO3 沉淀。 誤區警示氨堿法制純堿時 ,應先向飽和食鹽水中通氨氣 ,后通二氧化碳氣體。因為氨氣在飽和食鹽水中的溶解度很大 ,二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二二、氨堿法與聯合制堿法的比較1.綜合比較 氨堿法(索爾維) 聯合制堿法(侯德榜) 原料利用率高,同時制得氮肥 NH4Cl 有時氯化銨產品會供過于求; 設備循環處理量大,加重了設備腐蝕 優點 原料便宜,步驟簡單 食鹽利用率低; 缺點 產生

13、大量 CaCl2 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二2.工藝流程比較氨堿法 聯合制 堿法 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN一二特別提醒(1)向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳的順序容易答反。應先通氨氣再通二氧化碳 ,因為氨氣在水中的溶解度大 ,先通氨氣可以吸收更多的二氧化碳 ,有利于生成較多的碳酸氫鈉而析出。(2)在氨堿法和聯合制堿法的過程中 ,CO2均可循環利用。目標導航Z知識梳

14、理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN知識點1知識點2氨堿法生產純堿【例題1】 根據氨堿法的原理 ,首先配制氨化飽和食鹽水 ,即向飽和食鹽水中加入氨水 (體積比11)并充分攪拌;再將二氧化碳通入氨化飽和食鹽水中 ,控制一定的溫度 ,直至有碳酸氫鈉析出。請回答下列問題:(1)用化學方程式分別表示出氨和二氧化碳在水中產生+NH4、HCO-3的原理: 。 (2)向飽和食鹽水中加入氨水和通入二氧化碳的先后順序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水 ?為什么?。(3)寫出氨堿法生成碳酸氫鈉的化學方程式 :

15、。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN知識點1知識點2解析：在通常狀況下,氨在1體積水中溶解近 700體積,二氧化碳在1體積水中僅溶解約 1體積。所以應先向飽和食鹽水中通入 NH3,-然后再通CO2,這樣會使溶液里 HCO3的濃度增大。 答案：(1)NH3+H2ONH3H2O+H2ONH4+ OH ? );CO2 + H2O或CO2+ H2OHCO-3+ H+) +NH4+ OH? (或NH3+H2CO3HCO-3+ H+ (2)不可以。在常溫下 ,氨在飽和食鹽水中的溶解度很大 ,二氧化碳在

16、飽和食鹽水中的溶解度較小。若先通二氧化碳后加氨水,溶液里只能產生很小濃度的 HCO-3,不利于生成NaHCO3沉淀 (3)NaCl+NH4HCO3NaHCO3+NH4Cl (或 NaCl+NH3+CO2+H2ONaHCO3+NH4Cl) 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN知識點1知識點2聯合制堿法【例題2】 侯德榜制堿法,也叫聯合制堿法,其生產流程可簡要表示為下圖:(1)向沉淀池中通入 CO2和NH3時,應先通入是。(2)沉淀池中發生反應的化學方程式是應的化學方程式是 。原因;煅燒爐中發生

17、反。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN知識點1知識點2(3)向母液中通氨氣并加入細小的食鹽顆粒 ,冷卻析出的副產品是,通入NH3的作用是(填選項)。+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轉化為Na2CO3,提高析出的NH4Cl純度(4)為提高原料氯化鈉的利用率 ,主要是設計了循環(填上述流程中的編號 ),物質X是。從沉淀池中分離沉淀的操作是。(5)CO2是制堿工業的重要原料 ,侯德榜制堿法和氨堿法中 CO2的來源有何不同?。(6)產品

18、純堿中含有碳酸氫鈉 ,可以用加熱分解的方法測定產品中純堿的質量分數 ,已知樣品質量為ag,加熱至質量不再改變時稱重為bg,則純堿的質量分數為。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN知識點1知識點2解析：(1)聯合制堿法的反應原理為 NH3+CO2+NaCl+H2O NaHCO3+NH4Cl,為能夠生成更多的 NaHCO3,可以利用氨氣極易溶于水的性質 ,先通入氨氣至飽和 ,再通入CO2,可以吸收較多的 CO2,否則若先通入 CO2,因CO2溶解度小,不能生成大量的 NaHCO3。(2)煅燒爐中

19、利用 NaHCO3的不穩定性,加熱使其分解為 Na2CO3、CO2和水,分解產生的CO2(X)可以循環使用。(3)母液為高濃度的 NH4Cl溶液和飽和NaHCO3溶液,通入氨氣提+-的濃度,且提供的堿性環境可以將 NaHCO 轉中NH和 高溶液OH43化為溶解度更大的 Na2CO3,得到更多、更純的 NH4Cl。(4)循環操作將Na2CO3循環使用,可以將Na2CO3再次轉化為NaHCO3,沉淀池中的碳酸氫鈉可通過過濾得到。(5)從圖可知,侯德榜制堿法中的 CO2來自合成氨廠,氨堿法制取純堿的生產中,CO2則是由石灰石分解制得的。目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJ

20、UJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN知識點1知識點2(6)設樣品中NaHCO3的質量為m2NaHCO3 Na2CO3+CO2+H2Om168 g62 gmag-bgm =84 (? -? )樣品中 Na2CO3的質量為:a g? g, 3184 ? -53 ?故樣品中 Na2CO3的質量分數為31 ?84 (? -? ) g 31100%。 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN知識點1知識點2答案：(1)NH3CO2在飽和食鹽水中溶解度小 ,而NH3易

21、溶于水,先通入NH3有利于CO2的吸收(2)NH3+CO2+NaCl+H2ONaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3+CO2+H2O (3)NH4ClAC(4)CO2過濾(5)前者CO2是由合成氨廠提供 ,后者CO2是由碳酸鈣分解得到84 ? -53 ?(6)31 ?100% 目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN1 2 3 4 51下列反應原理在索爾維制堿法中沒有使用的是 ()A.2NH4Cl+Ca(OH)2B.NH4ClCaCl2+2NH3+2H2O NH3+HCl C.2Na

22、HCO3Na2CO3+CO2+H2O D.NH3+CO2+NaCl+H2ONaHCO3+NH4Cl 解析：A項在索爾維制堿法中用于回收 NH3;C項用于制備純堿 ;D項用于制備NaHCO3。答案：B目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN1 2 3 4 52純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業主要有 “ 氨堿法” 和“ 聯合制堿法” 兩種工藝。下列說法錯誤的是 ()A.“ 聯合制堿法” 是在“ 氨堿法” 的基礎上進行技術革新的成果B.“ 聯合制堿法” 和“ 氨堿法” 所用的氨都取自合成氨廠C.

23、“ 聯合制堿法” 和“ 氨堿法” 所用的CO2都來自石灰石的分解D.“ 聯合制堿法” 的副產品是氯化銨 ,“ 氨堿法” 的副產品是氯化鈣解析：“ 氨堿法” 所用的CO2來自石灰石的分解 ;“ 聯合制堿法” 將合成氨廠和制堿廠聯合進行生產 ,利用合成氨廠制造氫氣時的副產品CO2作為制堿的原料。答案：C目標導航Z知識梳理Z重難聚焦HISHISHULIHONGNANJUJIAOD典例透析S隨堂演練IANLITOUXIUITANGYANLIAN1 2 3 4 53與索爾維制堿法相比 ,侯德榜制堿法最突出的優點是 ()A.原料利用率高B.設備少C.循環利用的物質多D.原料易得解析：聯合制堿法,生產了副產品NH4Cl,所