课题3　纯碱的生产课时教学实录

人教版化学选修二第一章第三节课题《纯碱的生产》教学设计

教

学

重

掌握氨碱法（索尔维法）的反应原理和化学方程式

点

难

点

识记纯碱生产工艺发展的三个阶段

理解氨碱法的实验操作步骤

分析复杂盐溶液体系中固体物质的析出结晶即离子反应的原理（纯碱产生的本质）

教学目标

（一）、知识与技能目标



识记制碱工艺的发展历程。

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熟练掌握氨碱法的反应原理和化工流程，能正确写出每一步的反应方程式。



能利用实验室模拟氨碱法制碱的过程，正确选择仪器并进行组装，观察并记录实验现象。

（二）、过程与方法目标



利用flash课件的实验动画交互，激起学生强烈的探究动机。

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学会运用观察、总结经验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳等方法对知识进行加工分析，逐步培养独立思考能力和提高自主学习化学的能力。

（三）、情感态度与价值观目标



通过分析实验的原理和过程，树立学生的科学探究精神。



通过了解制碱工艺的发展历程，学习科学家锲而不舍的探索精神和创新精神。



通过师生和生生之间的交流，加强与人合作的能力，同时引发学生积极思考、独立思考、独立解决问题的能力。



教学过程：1.展示资料

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要。

1862年，比利时人索尔维（Ernest Solvay 1838—1922）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。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。

2. 实验：用碳酸氢铵和氯化钠制取碳酸钠，对产品进行检验

小结

一、纯碱的存在和用途

1．存在

一些生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖。

2．用途

碳酸钠，俗名纯碱，是一种重要的化学基本工业产品。很多工业都要用到碳酸钠，如玻璃、制皂、造纸、纺织和漂染等。碳酸钠作为原料还可以用于生产其他含钠的化合物；碳酸钠也被大量地应用于生活中。

二、氨碱法生产纯碱

1．路布兰制碱

原料：硫酸、食盐、石灰石、木炭；缺点：原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等。

2．氨碱法生产纯碱

(1)原料：食盐、氨(来自炼焦副产品)和二氧化碳(来自碳酸钙)。

(2)主要反应原理(写方程式)：

①将CO2通入含氨的饱和食盐水中：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3，NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl。

△②碳酸钠的获取：2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。

索尔维法制碱的主要过程可划分为以下几个阶段：

(1)盐水的精制：在配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg2＋和Ca2＋。

(2)盐水氨化：在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水。

(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。

NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl (4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收二氧化碳再利用。

△2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑

(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。

△2NH4Cl＋Ca(OH)2=====2NH3↑＋CaCl2＋2H2O 氨碱法生产纯碱的优缺点：

(1)优点：氨碱法生产纯碱具有原料(食盐和石灰石)价廉易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可循环使用、制造步骤简单、生产过程连续且规模大等。

(2)缺点：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，约30%的NaCl留在母液中。

三、联合制碱法

1．原料

联合制碱法，即将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺。原料为食盐、氨气和CO2，其中氨气和CO2来自于合成氨。

2．反应原理

联合制碱法的主要化学反应方程式是NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋△NH4Cl，2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。