《純堿的生產(chǎn)》

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1、高二化學(xué)組 自然界中哪些地自然界中哪些地方存在純堿？方存在純堿？碳酸鈉在自然界存在相當(dāng)廣泛碳酸鈉在自然界存在相當(dāng)廣泛n一些生長于鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳一些生長于鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳酸鈉，可以從植物的灰燼中提取。酸鈉，可以從植物的灰燼中提取。n大量的碳酸鈉主要來自一些地表堿湖，這些地大量的碳酸鈉主要來自一些地表堿湖，這些地區(qū)大多干旱、少雨，圖我國的內(nèi)蒙古、吉林、區(qū)大多干旱、少雨，圖我國的內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江、青海和寧夏等地，當(dāng)冬季到來時(shí)，湖黑龍江、青海和寧夏等地，當(dāng)冬季到來時(shí)，湖水中所含的碳酸鈉結(jié)晶析出，經(jīng)簡單的加工就水中所含的碳酸鈉結(jié)晶析出，經(jīng)簡單的加工就得到天然堿，得到天然

2、堿，n18世紀(jì)中期工業(yè)革命以后，天然堿和從植物灰世紀(jì)中期工業(yè)革命以后，天然堿和從植物灰燼中提取的堿已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，燼中提取的堿已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，純堿工業(yè)隨之發(fā)展起來。純堿工業(yè)隨之發(fā)展起來。思考與交流思考與交流 1.從天然堿的形成推測碳酸從天然堿的形成推測碳酸鈉在水中結(jié)晶析出主要受到鈉在水中結(jié)晶析出主要受到哪些因素的影響？哪些因素的影響？2.根據(jù)天然堿的存在及其主根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分，請你設(shè)想工業(yè)要化學(xué)成分，請你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什么？為什么？么？為什么？寸草不生的鹽堿地寸草不生的鹽堿地中國最大的內(nèi)陸湖泊，也是國內(nèi)最大的咸水湖

3、中國最大的內(nèi)陸湖泊，也是國內(nèi)最大的咸水湖青海湖青海湖1.1.從天然堿的形成推測碳酸鈉在水中結(jié)晶從天然堿的形成推測碳酸鈉在水中結(jié)晶析出主要受到哪些因素的影響？析出主要受到哪些因素的影響？2.2.根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分，根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分，請你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什請你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什么？為什么？么？為什么？路布蘭法路布蘭法世界上最早實(shí)現(xiàn)純堿的工業(yè)生產(chǎn)世界上最早實(shí)現(xiàn)純堿的工業(yè)生產(chǎn)1.1.用硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕c用硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕cNaCl+H2SO4 NaHSO4+HClNaCl+NaHSO4 Na2SO4+HCl 1206007002.2.將

4、硫酸鈉與木炭、石灰石一起加熱，反應(yīng)生成碳酸將硫酸鈉與木炭、石灰石一起加熱，反應(yīng)生成碳酸鈉和硫化鈣鈉和硫化鈣Na2SO4+2C Na2S+2CO2Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS10001000路布蘭法路布蘭法缺點(diǎn)資料卡片：資料卡片：n世界上最早是通過路布蘭（N.Leblanc，1742-1806）法實(shí)現(xiàn)碳酸鈉的工業(yè)生產(chǎn)。n缺點(diǎn)：原料利用不充分、成本較高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等。直到19世紀(jì)60年代后逐漸被氨堿法所取代。（索爾維索爾維制堿制堿法法）比利時(shí)化學(xué)家比利時(shí)化學(xué)家索爾維索爾維1.生成碳酸氫鈉和氯化銨生成碳酸氫鈉和氯化銨 將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中，可得將二氧化碳通入含氨的飽和食

5、鹽溶液中，可得到碳酸氫鈉和氯化銨：到碳酸氫鈉和氯化銨：NH3CO2H2O=NH4HCO3 NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl 2.制取碳酸鈉制取碳酸鈉 2NaHCO3=Na2CO3CO2H2O（索爾維制堿法）（索爾維制堿法）CaCO3=CO2+CaONaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2OCaO+H2O=Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O產(chǎn)品產(chǎn)品副產(chǎn)品副產(chǎn)品圖111 氨堿法生產(chǎn)原理示意圖表表1-4 20 時(shí)一些物質(zhì)在水中的溶解度時(shí)一些物質(zhì)在水中的溶解度/g氯化鈉氯化鈉氯化銨氯化銨碳

6、酸鈉碳酸鈉碳酸氫鈉碳酸氫鈉碳酸氫銨碳酸氫銨35.937.221.59.621.71.兩支試管分別盛有兩支試管分別盛有2mLNH4HCO3和和2mL飽和食鹽飽和食鹽水。將兩支試管的溶液混合于一支試管中，振蕩，水。將兩支試管的溶液混合于一支試管中，振蕩，觀察現(xiàn)象。觀察現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：原料便宜易得，產(chǎn)品純度高，氨和部原料便宜易得，產(chǎn)品純度高，氨和部分二氧化碳可以循環(huán)使用，制作步驟簡單。分二氧化碳可以循環(huán)使用，制作步驟簡單。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：副產(chǎn)物氯化鈣的處理，食鹽的利用率副產(chǎn)物氯化鈣的處理，食鹽的利用率不高，大約只有不高，大約只有70%。個(gè)人簡歷：個(gè)人簡歷：1890年年 出生出生1911年年 考入清華留

7、美預(yù)備學(xué)校，后以考入清華留美預(yù)備學(xué)校，后以10門功門功課課1000分的優(yōu)異成績被保送到美國留學(xué)分的優(yōu)異成績被保送到美國留學(xué)1916年年 獲美國麻省理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位獲美國麻省理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位1919年年 獲美國哥倫比亞大學(xué)碩士學(xué)位獲美國哥倫比亞大學(xué)碩士學(xué)位1921年年 獲博士學(xué)位獲博士學(xué)位n合成氨工藝中需要將合成氨工藝中需要將CO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO2除去，排除去，排空的二氧化碳空的二氧化碳使使原料的利用不盡合理，還會(huì)對原料的利用不盡合理，還會(huì)對大氣造成一定影響。為解決這一問題，我國化大氣造成一定影響。為解決這一問題，我國化工專家侯德榜提出了將氨堿法與聯(lián)合生產(chǎn)的改工專家侯德榜提出了將氨堿法與聯(lián)合生產(chǎn)

8、的改進(jìn)工藝，這就是進(jìn)工藝，這就是聯(lián)合制堿法，也稱侯氏制堿法聯(lián)合制堿法，也稱侯氏制堿法。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：生產(chǎn)過程中所需的氨和二氧化碳都是由生產(chǎn)過程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨廠提供的，從濾出碳酸氫鈉后所得的母合成氨廠提供的，從濾出碳酸氫鈉后所得的母液中可回收氯化銨，因此，它保留了氨堿法的液中可回收氯化銨，因此，它保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)使氯化鈉的利用率提高優(yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)使氯化鈉的利用率提高到了到了96以上，盡管增加了設(shè)備循環(huán)處理的量，以上，盡管增加了設(shè)備循環(huán)處理的量，也會(huì)加重設(shè)備的腐蝕，但經(jīng)濟(jì)上完全可以補(bǔ)償也會(huì)加重設(shè)備的腐蝕，但經(jīng)濟(jì)上完全可以補(bǔ)償此法的不足。此法的不足。n聯(lián)合制

9、堿法既體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合制堿法既體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性，生產(chǎn)的優(yōu)越性，也是綜合利用原料、降低成本、減少環(huán)境污染也是綜合利用原料、降低成本、減少環(huán)境污染的典型代表。的典型代表。（侯氏制堿法）（侯氏制堿法）NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O原料原料NH3CO2（原料（原料，來自合成氨），來自合成氨）（副產(chǎn)品）（副產(chǎn)品）圖112聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖兩種著名的制堿技術(shù)(1)(1)氨堿法制純堿氨堿法制純堿(索爾維制堿法索爾維制堿法)(2)(2)聯(lián)合制堿法聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法侯氏制堿法)閱讀圖閱讀圖1-11和圖和圖1-12,

10、總結(jié)這兩種總結(jié)這兩種方法的有何相同方法的有何相同?根據(jù)聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖，分析比較根據(jù)聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖，分析比較它與氨堿法的有哪些異同？它與氨堿法的有哪些異同？相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：原理相同原理相同NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O原料的來源和副產(chǎn)物不同原料的來源和副產(chǎn)物不同 在純堿的生產(chǎn)過程中在純堿的生產(chǎn)過程中NaClNaCl是否被充分利用？是否被充分利用？在純堿的生產(chǎn)過程中哪些物質(zhì)得到了循環(huán)使用？在純堿的生產(chǎn)過程中是在純堿的生產(chǎn)過程中是先通入先通入NH3還是還是CO2？氨堿法的生產(chǎn)原理氨堿法的生產(chǎn)原

11、理重點(diǎn)：重點(diǎn)：難點(diǎn)：難點(diǎn)：離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是使離子的濃離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是使離子的濃度減小度減小NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O1.1.下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)的是（下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)的是（）A.氨和二氧化碳由合成氨廠提供氨和二氧化碳由合成氨廠提供B.母液可回收氯化銨母液可回收氯化銨C.氯化鈉的利用率達(dá)氯化鈉的利用率達(dá)96%D.以上全是以上全是D2.2.工業(yè)上常用氨堿法制碳酸鈉，但卻不能用氨工業(yè)上常用氨堿法制碳酸鈉，但卻不能用氨堿法制碳酸鉀，這是因?yàn)樵谌芤褐校▔A法制碳酸鉀，這是因?yàn)樵谌芤褐校ǎ〢.KHCO3溶解度較大溶解

12、度較大B.KHCO3溶解度較小溶解度較小C.K2CO3溶解度較大溶解度較大D.K2CO3溶解度較大溶解度較大A3.3.為了檢驗(yàn)純堿的質(zhì)量（可能含有少量小蘇打），為了檢驗(yàn)純堿的質(zhì)量（可能含有少量小蘇打），取少量樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以采用的方法是（取少量樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以采用的方法是（）A.加熱后通入澄清石灰水，觀察現(xiàn)象加熱后通入澄清石灰水，觀察現(xiàn)象B.滴加鹽酸，觀察現(xiàn)象滴加鹽酸，觀察現(xiàn)象C.溶于水中，滴加少量溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，觀察現(xiàn)象溶液，觀察現(xiàn)象D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，觀察現(xiàn)象溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，觀察現(xiàn)象A4.(20054.(2005上海高考，上海高考，26

13、,1326,13分分)我國化學(xué)家侯德我國化學(xué)家侯德榜，改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡榜，改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下：要表示如下：(1)副產(chǎn)品的一種用途為副產(chǎn)品的一種用途為 。(2)使原料氯化鈉的利用率從使原料氯化鈉的利用率從70%提高到提高到90%以以上，主要是設(shè)計(jì)了上，主要是設(shè)計(jì)了 的循環(huán)。的循環(huán)。用作化肥或焊藥或電解用作化肥或焊藥或電解液液(3)為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加溶于水后，再滴加 。(4)向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出

14、副產(chǎn)品，通氨氣的作用有品，通氨氣的作用有 。(a)增大增大NH4+的濃度，使的濃度，使NH4Cl更多地析出更多地析出(b)使使NaHCO3更多地析出更多地析出(c)使使NaHCO3轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的，提高析出的NH4Cl純度純度稀稀HNO3和和AgNO3溶液溶液AC5.5.（2005年天津）根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿的主年天津）根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿的主要步驟是：將配制好的飽和要步驟是：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在3035，攪拌下分批加入研細(xì)的攪拌下分批加入研細(xì)的NH4H

15、CO3 固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、分鐘，靜置、過濾得過濾得NaHCO3 晶體，用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，晶體，用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒兩小時(shí)，得到灼燒兩小時(shí)，得到Na2CO3固體。固體。(1)(1)反應(yīng)溫度控制在反應(yīng)溫度控制在30353035，是因?yàn)槿舾哂冢且驗(yàn)槿舾哂?535，則，則 ；若低于；若低于3030則則 ；為控制此溫度范圍，應(yīng)采取的加熱方法是；為控制此溫度范圍，應(yīng)采取的加熱方法是 。(2)2)加料完畢后，繼續(xù)保溫加料完畢后，繼續(xù)保溫3030分鐘，目的是分鐘，目的是 ；只析出；只析出NaHCO

16、3 晶晶體的原因是體的原因是 ；用蒸餾水洗滌用蒸餾水洗滌NaHCO3 晶體的目的是除晶體的目的是除去去 雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）四種鹽在不同溫度下的溶解度（四種鹽在不同溫度下的溶解度（g100gg100g水水)表：表：010 20 30 40 50 60 100 NaCI35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0_NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4_NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3 35 NH4HCO3會(huì)有分解會(huì)有分解NH4HCO3分解分解反應(yīng)速率降低反應(yīng)速率降低水浴加熱水浴加熱使反應(yīng)充分進(jìn)行使反應(yīng)充分進(jìn)行NaHCO3的溶解度最小的溶解度最小NaHCO3;NaCl;NH4HCO3;NH4Cl