课题3　纯碱的生产教案及板书设计

1.3 纯碱的生产

知识

教

学

目

的

与

技能

过程

与

方法

情感

态度

价值观

教材分析

本节介绍了纯碱生产工艺发展的三个阶段，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，对工艺流程逐一分析比较，判断其优缺点。

学生已经学习了有关纯净的课程，掌握了纯碱的相关性质与基本结构，但对现实中的制碱工艺缺乏了解，无法将理论与实际应用结合起来。

培养学生绿色化学、节约能源、环境保护、科学发展的意识

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

1、了解纯碱的生产及发展过程

2、了解路布兰法，掌握索尔维制碱法

学情分析

重

点

氨碱法的生产原理

难

点

复杂盐溶液体系中固体物质的结晶、分离和提纯

教具

多媒体课件、教材，教辅

教学过程

[引入] 纯碱的性质

纯碱化学名为碳酸钠，分子式Na2CO3,相对分子质量106，熔点为840~852 ℃。易溶与水。在35.4℃是溶解度最大，100克水可以溶解49.7克碳酸钠。纯碱易吸潮，在空气中吸收水蒸气和二氧化碳而结块：Na2CO3+CO2+H2O = 2NaHCO3 纯碱加热分解：Na2CO3 

Na2O+CO2↑ 纯碱与酸类：Na2CO3+H2SO4 =

Na2SO4+ CO2↑+H2O

纯碱与石灰水反应：Na2CO3+Ca(OH)2 =

2NaOH+CaCO3 纯碱与盐类复分解反应：Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3↓+ Na2SO4

[自主学习并回答问题] 1、纯碱的用途及自然界分布

（1）玻璃、制皂、造纸、纺织、漂染等

（2）咸水湖、盐碱地

2、从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响？

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）

3、根据天然碱的存在及其主要化学成分，请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？为什么？

结构分析：Na+、CO32- 自然界中存在的含钠离子的化合物很多，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。碳酸根可以有碳酸盐直接提供，也可有由二氧化碳制取，较为理想的原料是碳酸钙。

原料：食盐、石灰石

[路布兰法] 世界上最早实现纯碱的工业生产

原理步骤：

1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠

120℃

NaCl+H2SO4

=

NaHSO4+HCl↑

600～700℃

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 缺点：原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重

[氨碱法（索尔维制碱法）] 科学探究

20℃时一些物质在水中的溶解度/g NaCl

NH4Cl

Na2CO3

NaHCO3

NH4HCO3

35.9

37.2

21.5

9.6

21.7 提问：20℃时，由NH4HCO3、NaCl和H2O配制成一混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至20℃

，首先

析出的物质是什么？

NaHCO3

原理步骤：

1.盐水的精制：在饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去水中的Ca2+和Mg2+

2.盐水氨化：将氨气通入精制盐水中，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 3.

碳酸氢铵的转化：过滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同时回收二氧化碳再利用

∆

2NaHCO3 = Na2CO3+ H2O↑+ CO2↑

5.氨的循环：将氯化铵加石灰乳反应，生成氨回收利用

2NH4Cl＋Ca(OH)2=CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 示意图：

交流谈论：

1、用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生NH4+、HCO3-的原理吗？

NH3 + H2ONH3·H2O＋NH4+ + OH- CO2 + H2OH2CO32、氨的作用是什么？

H

+ HCO3- NH3·H2O－＋氨跟水发生反应使溶液显碱性：NH3＋H2O了H的浓度，从而使CO2＋H2O－＋＋NH4＋OH，OH与H反应生成H2O而减小＋－－＋H2CO3HCO3＋H的平衡状态向右移动，增大了二氧化碳的溶解－量和HCO3的浓度，因此Na可以与大量的HCO3结合生成NaHCO3沉淀。

3、向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺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？为什么？

不能。在常温下，氨在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能产生很小浓度的HCO3-，不利于生成NaHCO3沉淀

优缺点：

优点：1、原料便宜易得

2、产品纯度高

3、氨和部分二氧化碳可循环使用

4、制作步骤简单

缺点：1、氯化钠利用率低，大约只有70% 2、产生了当时认为无用的氯化钙

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.Na2CO3·10H2O 2.下列实验中，没有白色沉淀或晶体析出的是（CD）

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NaHCO3·10H2O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