课题3　纯碱的生产优秀教学实录

第一章

走

进

化

学

工

业

课题3 纯碱的生产(第一课时)

主备老师：陈

翠

梅

2018 年04月

05 日

【三维目标】

(1)知识与技能

1.

了解纯碱的生产及发展过程。

2.

了解体验天然碱的生产与化工生产之间的联系及体验技术的发展过程。

3.

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）。

(2)过程与方法

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。

(3)情感态度与价值观

在讨论与交流中培养与别人合作的能力，培养团队精神，并且注意加强化学与生活的联系，激发学生学习化学的兴趣，从而提高学化学、爱化学的自觉性。

【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析出结晶即离子反应的实质

【知识链接】

1.纯碱的化学名称是？（碳酸钠）

2.那碳酸钠有哪些用途呢？（图片）

发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。

3.自然界中是否存在天然的碳酸钠？（图片）

碱湖。

【合作探究】

一、

氨碱法生产硫酸

1

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。氨碱法的原料也是氯化钠和碳酸钙，不同的是它还使用了炼焦的副产品氨。

原料：CaCO3、NaCl 、NH3 【过渡】为了更好的理解氨碱法的原理，我们进行这样一个探究：

【科学探究】

1、

向AgNO3溶液中滴加KCl溶液会有什么现象？

会有白色沉淀生成。

白色沉淀是什么？（氯化银）

反应的离子方程式为：Ag++Cl-==AgCl↓

2、20℃时，把碳酸氢铵、氯化钠和水配制成一混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至20℃，首先析出的物质是什么？

（是溶解度较小的那种物质。）

[解析] NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl

离子方程式为：

HCO3-+Na+=NaHCO3↓

通过这两个反应，大家谈一下你对物质的溶解性和离子反应的实质的认识？

物质溶和不溶是相对的，离子反应的实质就是向着离子浓度减小的方向进行。

（小结）2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑

CO2+H2O+NH3=== NH4HCO3 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl 反应原理的方程式分布写和写总反应式都可以。

【过渡】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

2

3.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。

【过渡】这两个问题被我国化学家侯德榜解决了，他发明了联合制碱法，也称为侯氏制碱法。

二、联合制碱法

1、侯德榜简介

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

【过渡】现在让我们一起来认识这个伟大的发明，解开它神秘的面纱？

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，大家很失望吧？其实，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？（提高了）提高到了96%。

综合以上的分析，大家总结一下，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。

【过渡】综合以上内容，大家总结一下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？

3

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。

【思考与交流】人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰（1791）、索尔维（1862）和侯德榜（1924）的名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关系有哪些新的认识？

【课堂练习】

1.下列属于侯氏制碱法的优点的是（

）

A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供

B.母液可回收氯化铵[来源学科网ZXXK]

C.氯化钠的利用率达96% D.以上全是

2.工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（

）

A.KHCO3溶解度较大

B.KHCO3溶解度较小

C.K2CO3溶解度较大

D.K2CO3溶解度较大

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.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

【课后作业】

4

一、单选题（共10题；共20分）

1.下列与化学有关的说法中错误的是（

）

A. 侯氏制碱、肥皂的制取工艺过程中均应用了物质溶解度的差异

B. 可用蘸浓氨水的棉棒检验输送氯气的管道是否漏气

C. 石油分馏、煤的气化、海水晒盐、碱去油污、花生中提取花生油等过程都是物理变化

D. 利用钠的性质制造的高压钠灯，可发出射程远、透雾能力强的黄光

2.纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。下列说法不正确的是

(

)

A. “联合制碱法”和“氨碱法”的化学反应原理中都有下列化学反应NH3＋CO2＋NaCl＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3

Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑

B. “联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺

C. “氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺

D. “联合制碱法”和“氨碱法”都有一定的局限性

3.下列说法正确的是（ ）

A. 联合制碱法的优点是减少了对设备的腐蚀

B. 工业生产硫酸时，用98%硫酸的来吸收三氧化硫，可以避免形成酸雾并提高吸收率

C. 合成氨是天然固氮的方法之一

D. 碳酸钠俗称小苏打,甲烷是一种清洁能源

4.与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是（

）

A. 提高了原料利用率 B. 降低了生产成本 C. 减少了环境污染 D. 减轻了对设备的腐蚀

5.我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质，运用CO2+NH3+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱．如图是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：气体A的饱和溶液悬浊液晶体A和食盐的饱和溶液纯碱，则下列叙述错误的是（

）

5

A. A气体是NH3

，

B气体是CO2

B. 第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分

C. 第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒

D. 第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶

7.我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

（1）上述生产纯碱的方法称________ ，副产品的一种用途为________ ．

（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是________ ．

（3）写出上述流程中X物质的分子式

________ ．

（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________ （填上述流程中的编号）的循环．从沉淀池中取出沉淀的操作是________ ．

（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加________ ．

6