课题3　纯碱的生产主要内容及教案内容

第一单元 走进化学工业

课题3 纯碱的生产

教学目标

知识与技能

1.

了解纯碱工业的发展。

2.

了解路布兰法，掌握氨碱法（索尔维法）及联合制碱法（侯氏制碱法）。

3.

了解氨碱法和联合制碱法的优缺点。

过程与方法

利用多媒体演示氨碱法（索尔维法）及联合制碱法（侯氏制碱法）的，通过两种方法的对比使学生体会不同制碱法的优缺点。

情感、态度和价值观

在讨论与交流中培养学生对于化学学科的兴趣，逐步培养独立思考的能力和提高自主学习化学的能力。

教学重、难点

氨碱法的生产原理及优缺点

教学过程

课堂引入：在日常生产生活中纯碱广泛应用于医药（医疗上用于治疗胃酸过多）、造纸、冶金、玻璃、纺织、染料等工业,用作食品工业发酵剂，这一节课，我们一起来讨论“纯碱的生产”的相关问题。

纯碱的生产

纯碱的化学名称是什么？（碳酸钠）

自然界中存在天然的碳酸钠？

碱湖。

我们如何能够获得这些天然的纯碱呢？

（1）

一些生长在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。

（2）

当冬季来临时，碱湖中所含的碳酸钠结晶析出，经过简单的加工就可以使用。

[来随着工业发展，天然碱和从植物的灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。

世界上最早是通过路布兰（N.Leblanc，1742-1806）法实现碳酸钠的工业生产。

其生产原理：

1.

用硫酸将食盐转变成硫酸钠

120℃

NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑

600～700℃

[来源学科网Z.X.X.K] NaCl+NaHSO4==============Na2SO4+ HCl↑

2.

将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙

1000℃

Na2SO4+2C=========Na2S+2CO2↑

1000℃

Na2S+CaCO3=========Na2CO3+CaS 从反应原理上，同学们分析一下这个方法有哪些缺点？

原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等

正是因为如此，促使人们研究新的制碱方法，直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。

一、氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）

氨碱法是由比利时人索尔维发明的，所以，氨碱法也称为索尔维制碱法。

原料：CaCO3、NaCl 、NH3 过程:先使氨气通入饱和食盐水中而成氨盐水，再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液。其化学反应原理是：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2＝NaHCO3↓＋NH4Cl

将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体，再加热煅烧制得纯碱产品。2NaHCO3＝Na2CO3＋H2O＋CO2↑放出的二氧化碳气体可回收循环使用。含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热，所放出的氨气可回收循环使用。CaO＋H2O＝Ca(OH)2，2NH4Cl＋Ca(OH)2＝CaCl2＋2NH3↑＋2H2O其工业生产的简单流程如图所示。

现在我们来分析氨碱法流程中的物料转化:

CaCO3===CaO+CO2

CaO+H2O===Ca(OH)2

NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl

2NaHCO3====Na2CO3+CO2+H2O

2NH4Cl +Ca(OH)2==CaCl2+NH3+H2O

氨碱法的优点：

原料便宜易得，氨和部分二氧化碳可循环利用，产品纯度高，步骤简单。

氨碱法的缺点：

副产物氯化钙的处理问题，氯化钠的利用率低。

为解决这两个问题，我国化学家侯德榜发明了联合制碱法，也称为侯氏制碱法。

二、联合制碱法[来（）源:Zxxk.Com]

侯德榜个人简历：

1890年

出生

1911年

考入清华留美预备学校，后以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学

1916年

获美国麻省理工学院学士学位

1919年

获美国哥伦比亚大学硕士学位

1921年

获博士学位

联合制碱法是什么样的呢？

联合制碱法的原理和氨碱法一样，但是氨碱法一直被西方的一些国家所控制，当时并为公布于世。

联合制碱法与氨碱法有自己的不同之处：氨碱法的原料来自于合成氨（二氧化碳、氨气），同时得到的副产品是氯化铵，氯化铵有什么用途呢？（氮肥，焊药，电解液）这里面氯化铵是以溶液的形式存在的，如何让它析出呢？氯化铵析出和溶解存在溶解平衡。所以，加入氯离子或者铵根离子均可以使其析出。事实工业上也是这么做的，向里面通入氨气或者加入食盐颗粒，析出氯化铵后的溶液含有氨水和氯化钠，又可以作什么呢？（返回做反应物）这样的话，氯化钠的利用率怎么样了呢？提高到了96%。

NH3 CO2

NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl

2NaHCO3====Na2CO3+CO2+H2O

综合以上的分析，联合制碱法有哪些优点呢？

综合利用了合成氨的原料，提高了氯化钠的利用率，减少了环境污染。

综合以上内容，联合制碱法与氨碱法有哪些异同？相同点：原理相同

不同点：原料来源不同，副产物不同

思考题：在生产过程中，是先通入氨气，还是先通入二氧化碳？

提示：考虑氨气和二氧化碳的溶解度大小。

先通入二氧化碳，溶液中存在碳酸，碳酸的量比较少；再通入氨气，氨气易溶于水，一水合氨的量比较多；此时产物应该是碳酸铵而不是碳酸氢铵。反过来，如果我们先通入氨气，溶液中会存在较多的一水合氨，再通入二氧化碳时，二氧化碳和一水合氨反应，通入的二氧化碳过量就会生成碳酸氢铵，也就是说，此时二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制，而是受反应控制。那么，先通入氨气起到的作用就是为了更多的溶有二氧化碳。[来源:Z*xx*k.Com][来源学+科+网]

课堂小结：综合这节课的学习，我们了解了路布兰法，掌握氨碱法（索尔维法）及联合制碱法（侯氏制碱法），并知道了它们各自的优缺点，在这几种方法中，联合制碱法是最优的一条制碱路线。

课堂练习：

1.与氨碱法相比较，联合制碱法最突出的优点是（

）

A．

设备少

B．

原料易得

C．

循环利用的物质多

D．

NaCl利用率高

2. 下列有关侯氏制碱法的描述正确的是（

）

A．

该反应条件下，碳酸氢钠难溶于水

B．

氨气和二氧化碳均来自合成氨工厂

C．

侯氏制碱法实现了对氨气循环利用

D．

生产时，应先通二氧化碳再通氨气

3为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），取少量样品进行实验，可以采用的方法是（ A）

A.加热后通入澄清石灰水，观察现象

B.滴加盐酸，观察现象

C.溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，观察现象

D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象