课题3　纯碱的生产教学设计思路

纯碱的生产

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1.了解纯碱的生产及发展过程。

2.了解天然碱的生产与化工生产之间的联系及生产纯碱技术的发展过程。

3.掌握路布兰法—索尔维法—联合制碱法(侯氏制碱)。

一、氨碱法生产纯碱

1.纯碱的存在和用途

(1)存在

一些生长于

和

附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的

中提取。大量的碳酸钠主要来自一些地表

。

(2)用途

碳酸钠，俗名

，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

、

、

、纺织和漂染等。碳酸钠作为原料还可以用于生产

；碳酸钠也被大量地应用于生活中。

2.路布兰制碱

原料：

、

、

、木炭；

缺点：原料利用

、成本

、设备

等。

3.氨碱法生产纯碱

(1)原料：

、

(来自炼焦副产品)和

(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：

。

②碳酸钠的获取：

。

议一议

1.索尔维法生产纯碱的过程，经过了哪几个阶段，简述氨碱法的优缺点。

答案

索尔维法制碱的主要过程可分为以下几个阶段：

(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。

2.根据氨碱法的原理，首先配制氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中加入氨水(体积比1∶1)并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。

请思考回答下列问题

(1)在析出NaHCO3的过程中涉及哪些化学平衡？

(2)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？___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

二、联合制碱法

联合制碱法，即将

与

联合生产的改进工艺。

1.原料

原料为

、

和

，其中

和

来自于合成氨。

2.反应原理

联合制碱法的主要反应化学方程式是

。

议一议

简述联合制碱法的过程，获取副产品NH4Cl晶体的方法是什么？主要优点有哪些？

答案

(1)盐水精制：加入熟石灰和纯碱除去Ca2＋、Mg2＋。

(2)盐水氨化：精制盐水中通入NH3。

(3)氨盐水碳酸化：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。

(4)制Na2CO3回收CO2：2NaHCO3

Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。

(5)循环制NH4Cl：析出NaHCO3后的母液中吸收NH3，降温加食盐，析出NH4Cl，滤出NH4Cl后再经氨化、碳酸化制碱。

优点：使食盐的利用率提高到96%，NH4Cl可作化肥，革除了CaCO3制CO2的工序，降低了生产成本。

例

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图所示。

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

解析

本题主要考查侯氏制碱法的生产原理及生产工艺和Cl－的检验等。

侯氏制碱法的副产物是NH4Cl，可作化肥等。

(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是

。

解析

根据联合制碱法的生产原理，可知向食盐水中通入氨气是为了得到碱性溶液，以吸收更多的CO2，当CO2过量时发生反应：NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3，NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl。

(3)写出上述流程中物质X的分子式________。

解析

在煅烧炉中NaHCO3受热分解，发生2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑，故X为CO2。

(4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到96%以上，主要是设计了________(填上述流程中的编号)循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是________。

解析

因为氯化钠最后剩余在母液中，所以要提高NaCl的利用率必须将过滤出NaHCO3后的母液循环利用。

(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______________________。

解析

要检验碳酸钠中是否混有NaCl，只需向溶液中加硝酸酸化的AgNO3溶液，看是否有白色沉淀生成即可。

(6)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有________。

a.增大NH

的浓度，使NH4Cl更多地析出

b.使NaHCO3更多地析出

c.使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度

解析

增大铵根离子的浓度有利于氯化铵的析出，所以选项a正确；通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转化为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，所以选项c正确，选项b错误。