课题3　纯碱的生产教学内容

课题3 纯碱的生产

一、教材分析和建议

本课题是按照纯碱生产工艺发展的三个阶段（三种工艺流程）展开的。从化学技术发展的角度，体现了人类制碱工艺的演变历史，从而使学生从纵向发展来认识和体会化学技术发展的特点和趋势；从化学知识角度，主要学习如何根据纯碱的化学组成，推测其生产原料，进而选择和确定从原料转化为产品的化学反应原理，需要对一系列化学变化及其相互关系进行分析；从化工生产的角度，通过对几种工艺流程的逐一分析和比较，对其优点和不足进行评价和判断，其中也涉及到原料的合理利用、工艺路线的选择和优化、环境保护等不同的评价标准，有利于学生从多种方案中进行评价和决策，学会一些分析和解决问题的思路和方法。另外，从化学与技术的关系来看，只要原料中含有纯碱中的三种元素，化学反应原理可行，那么，可以有很多途径得到纯碱，可以形成多种工艺和技术过程，但作为实用的技术必须考虑原料的供应、成本、能耗和环境保护等因素，从这个角度，可以使学生对化学与技术的区别和联系有一个更深的理解。

教学中，建议以氨碱法为重点，学习物质之间相互转化的合理设计，通过科学探究活动，认识分离、提纯物质的方法。对于联合制碱法，则侧重于与氨碱法的比较，认识它们的区别和联系，不宜过多地涉及复杂盐溶液体系的分离和提纯问题。

教学重点：氨碱法的生产原理。

教学难点：复杂盐溶液体系中固体物质的结晶、分离和提纯。

二、问题交流

【思考与交流1】

1. 天然碱的生产主要是利用碳酸钠从水溶液中结晶析出，因此，根据固体物质在水中溶解度的影响因素，改变温度、结晶水合物的组成以及溶剂水的质量等因素，可以改变碳酸钠在水中的溶解情况，提高结晶析出的速率和质量（纯度）。

2. 天然碱的主要成分为碳酸钠，含有钠离子和碳酸根离子。碳酸盐是由自然界中的二氧化碳通过化学反应转化而来，因此，二氧化碳或者能够产生二氧化碳的碳酸盐是生产原料之一；含有钠离子的化合物很多，自然界中大量存在的、最常见的是氯化钠，因此，氯化钠是比较理想的生产原料之一。而氯化钠溶液为中性，碳酸钠溶液为碱性，由氯化钠转化为碳酸钠需要在碱性条件下进行，因此，原料中需要引入碱性物质，自然界中大量存在的碱性物质可以来自碳酸钙，它既含有碳酸根离子，又是一种碱性物质。

【思考与交流2】两种生产设计方案的主要区别在于，联合制碱法利用合成氨生产中的氨和二氧化碳，生产过程中回收氯化铵，没有像氨碱法那样引入碳酸钙后产生氯化钙而无法合理地回收利用，侯氏制碱法的优点在于综合利用了合成氨生产中的物料，提高了氯化钠的利用率，减少了环境污染，从绿色化学角度看，更加符合现代化工生产的设计要求。

【思考与交流3】人类制碱工艺的改进和发展，经历了几代人的努力，其中路布兰、索尔维和侯德榜是他们中的杰出代表。仅从三人的学习和工作经历可以看到，即使纯碱生产这样传统的基本化工生产，化学、化工的理论学习和生产实践经验都是同样重要的，相比较而言，在科学技术不够发达的古代，经验和尝试的成分多些，而现代工艺越来越需要较高的理论支持，越来越依赖高新科技的支撑作用，换言之，化工产品的科学技术含量越来越高，不管是过去还是将来，科学技术的进步永远需要创新精神和实践能力，从这个意义上，路布兰、索尔维和侯德榜都是值得我们永远学习的榜样。（如果同学有兴趣，教师可以结合教科书中提到的其他一些人物，如哈伯、齐格勒和纳塔等，提供一些参考资料引导学生进一步学习和了解，对一些有争议的人物，可以让学生们充分发表自己的意见。）

练习与实践参考

1. 只要举出三种并分析合理即可（略）。

2. 在厨房中区分食盐和纯碱可以有多种方法，如品尝味道、观察颗粒状态、用手触摸是否有滑腻的感觉、试验在水中的溶解性等方法；在实验室则可以利用它们与其他物质发生化学反应时的现象进行判断，如测定水溶液的酸碱性、分别与氯化钙溶液反应、分别与硝酸银溶液和稀硝酸反应等。

3. 以硫为原料制备二氧化硫S+O2＝SO2；利用催化氧化反应将二氧化硫转化为三氧化硫；三氧化硫转化为硫酸SO3+H2O====H2SO4。

4. 废气废渣废水（硫酸和合成氨中“三废”的治理参见教科书有关内容）

5. （1）——a；（2）——c；（3）——d；（4）——b；（5）——c。

6. A

7. CaO+H2O====Ca(OH) 2

；Ca(OH) 2+Na2CO3====CaCO3+2NaOH

8. 73吨

9. 0.49 提高