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1、2022年高中化學(xué)《純堿的生產(chǎn)》教案5 新人教版選修2
目標(biāo)要求：
了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)展過(guò)程
了解體現(xiàn)天然堿的生產(chǎn)與化工生產(chǎn)之間的聯(lián)系及體現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程
掌握路布蘭法－索爾維法－聯(lián)合制堿法（候氏制堿）
教學(xué)過(guò)程：
一、 純堿
純堿化學(xué)名為碳酸鈉，俗名蘇打。無(wú)水碳酸鈉是白色粉末，熔點(diǎn)851℃，密度2.532g／cm，易溶于水，吸濕結(jié)塊。它是強(qiáng)酸弱堿鹽，容易水解，水溶液呈堿性。它常以水合物形式存在，常見(jiàn)如，十水合物Na2CO3·10H2O，后者是白色晶體，容易風(fēng)化，是日常食用堿的主要成分。純堿在二氧化碳過(guò)量時(shí)，轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉Na2CO3+CO2+H2O = 2NaHCO3
2、
純堿加熱至400℃時(shí)開(kāi)始分解，生成氧化鈉和二氧化碳：Na2CO3 Na2O+CO2↑
純堿與酸類反應(yīng)生成鹽，并放出二氧化碳： Na2CO3+H2SO4 = Na2SO4+ CO2↑+H2O
純堿與石灰水作用生成氫氧化鈉------燒堿的反應(yīng)： Na2CO3+Ca(OH)2 = 2NaOH+CaCO3↓
純堿與鹽類起復(fù)分解反應(yīng)-----氯化鈉精制反應(yīng)之一：Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3↓+ Na2SO4
二、氨堿法生產(chǎn)純堿
1、生產(chǎn)碳酸氫鈉和氯化銨：將CO通入含氨的飽和食鹽水中即可。其主要反應(yīng)式是
NH3＋CO2＋H2O=.NH4HCO3 、
3、 NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3ˉ＋NH4Cl 。
2、制取碳酸鈉：碳酸氫鈉（重堿）煅燒制得純堿；分解出二氧化碳循環(huán)使用：
其反應(yīng)方程式是 2NaHCO3 Na2 CO3＋CO2↑＋H2O 。
【實(shí)驗(yàn)】（1）
將2ml NH4HCO3和2ml飽和食鹽水混合、振蕩
現(xiàn)象
反應(yīng)式
（2）用食鹽水洗滌煤氣（廢水中含氨和二氧化碳）時(shí)，可能會(huì)有白色沉淀，請(qǐng)用化學(xué)方程式表示 、 。
【師、生】（1）有白色晶體析出 NaCl＋NH4HCO3=
4、 NaHCO3ˉ＋NH4Cl
（2）NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3 NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3↓＋NH4Cl
3、注意的問(wèn)題：
（1）氨堿法中加入氨的主要作用 ：主要作用是讓氨與二氧化碳作用NH3＋CO2＋H2O=.NH4HCO3 ，然后再與飽和食鹽水反應(yīng) NaCl＋NH4HCO3= NaHCO3↓NH4Cl，進(jìn)而制純堿2NaHCO3 Na2 CO3＋CO2↑＋H2O-
（2）氨堿法制純堿的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn)是：原料食鹽和石灰石易得，產(chǎn)品純度高，氨和部分二氧化碳可循環(huán)使用，制造步驟簡(jiǎn)單。
缺點(diǎn)是：生成的氯化鈣不易處理，食鹽利用率較低，只有約70%
5、 。
三、聯(lián)合制堿法（侯氏制堿法）
1、聯(lián)合制堿法是將氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝。侯氏制堿是根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在278K～283K(5℃～10℃)時(shí)，向母液中加入食鹽細(xì)粉，而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。
第一步是將NH3和CO2通入飽和NaCl中獲得晶體：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NaCl+NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl
第二步：將析出的NaHCO3晶體分離后煅燒，即得Na2CO3；
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
第三步：母液中的NH4Cl加消石灰可回收
6、氨，以便循環(huán)使用：
2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑＋2H2O
2、根據(jù)聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理，總結(jié)聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)
聯(lián)合制堿法主要用氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)，氨堿法生產(chǎn)純堿雖然具有原料普遍易得，產(chǎn)品純度高，適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，而聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿則有更大的優(yōu)勢(shì)：
一是原料的利用率高。聯(lián)合制堿法生產(chǎn)中母液循環(huán)使用、氯化鈉中的鈉離子用來(lái)制造堿，氯化鈉用來(lái)制造氯化銨。這樣鹽的利用率可達(dá)96％以上。而氨堿法鈉的利用率僅70％，氯利用率為零，整體利用率只有28％左右；另外聯(lián)合制堿法利用合成氨生產(chǎn)排出的二氧化碳制堿，節(jié)省了石灰石、焦炭等原料。
二是廢物排放少。聯(lián)合制堿法在生
7、產(chǎn)過(guò)程中無(wú)大量廢液、廢渣排出，每噸只有幾千克到幾十千克，選擇廠址自由度較大；而氨堿法每噸純堿約10立方米的廢液排出，難以處理，不宜在內(nèi)陸建廠。
三是能源消耗低，可比單位綜合能耗，聯(lián)合制堿法為7100～8200MJ，而氨堿法為1xx～14000MJ。
四是成本低，聯(lián)合制堿法同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨，因此單位成本較低。
3、聯(lián)合制堿法與氨堿法之主要不同處在于：把過(guò)濾碳酸氫鈉后的母液中的氯化銨分離出來(lái)，因此，聯(lián)堿法的特點(diǎn)是同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品。
四、通過(guò)比較聯(lián)合制堿法與氨堿法的原理,試說(shuō)明聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn)
1、氨堿法(索爾維制堿法)
向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和，然后在加壓下通
8、入CO2（由CaCO3煅燒而得），因
NaHCO3溶解度較小，故有下列反應(yīng)發(fā)生：NH3 + CO2 + H2O ==== NH4HCO3
NaCl + NH4HCO3 ==== NaHCO3↓ + NH4Cl
將析出的NaHCO3晶體煅燒，即得Na2CO3：
２NaHCO3 === Na2CO3 ＋ H2O ＋ CO2↑
母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用：
2NH4Cl ＋ Ca(OH)2 ==== CaCl2 + 2NH3↑ ＋2H2O
此法優(yōu)點(diǎn)：原料經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)生產(chǎn)，CO2和NH3能回收使用。
缺點(diǎn)：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70﹪，約有30﹪的NaCl留在母液中。
2、聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法)
根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在
278K～283 K(5℃～10℃)時(shí)，向母液中加入食鹽細(xì)粉，而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。
此法優(yōu)點(diǎn)：保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，消除了它的缺點(diǎn)，使食鹽的利用率提高到96﹪；NH4Cl可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。
2022年高中化學(xué)《純堿的生產(chǎn)》教案5 新人教版選修2
