化學與技術人教課題純堿的生產(chǎn)第1頁/共37頁學習目標1.了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)過程。2.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)技術的發(fā)展過程。3.掌握路布蘭法—索爾維法—聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法)。第2頁/共37頁課前自主學案一、氨堿法生產(chǎn)純堿氨堿法是由比利時人_______發(fā)明的，氨堿法是以________和______為原料生產(chǎn)碳酸鈉的過程。1．制取碳酸氫鈉和氯化銨(1)生成碳酸氫鈉和氯化銨的過程：索爾維碳酸鈣食鹽第3頁/共37頁將2mLNH4HCO3和2mL飽和食鹽水混合、振蕩現(xiàn)象有白色晶體析出反應方程式NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl第4頁/共37頁3．氨堿法制純堿的優(yōu)點是原料食鹽和石灰石易得，產(chǎn)品純度高，氨和部分CO2可循環(huán)使用，制造步驟簡單。缺點是生成的氯化鈣不易處理，食鹽利用率才70%。第5頁/共37頁思考提示氨堿法中加入氨的主要作用是什么？第6頁/共37頁二、聯(lián)合制堿法第7頁/共37頁1．根據(jù)上圖，寫出生產(chǎn)純堿的化學方程式：__________________________________________、_________________________________________。2．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主要區(qū)別及優(yōu)勢？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，而聯(lián)堿法生產(chǎn)純堿則有更大的優(yōu)勢：一是原料的利用率高。聯(lián)第8頁/共37頁堿生產(chǎn)中母液循環(huán)使用，氯化鈉中的鈉離子用來制造堿，氯離子用來制造氯化銨。這樣鹽的利用率可達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)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)堿法在生產(chǎn)過程中無大量廢液、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，不宜在內陸建廠。三是能源消耗低?？杀鹊?頁/共37頁單位綜合能耗，聯(lián)堿法為7100～8200MJ，而氨堿法為12000～14000MJ。四是成本低。聯(lián)堿法同時生產(chǎn)純堿和氯化銨，因此成本較低。第10頁/共37頁核心要點突破氨堿法與聯(lián)合制堿法的比較1．原料氨堿法：食鹽、氨氣、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)。聯(lián)合制堿法：食鹽、氨氣、二氧化碳(合成氨廠的廢氣)。2．主要反應原理二者基本相同：第11頁/共37頁第12頁/共37頁第13頁/共37頁聯(lián)合制堿法：在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨結晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時濾出氯化銨沉淀后所得的濾液，已基本上是氯化鈉的飽和溶液，可循環(huán)使用。4．綜合評價(1)氨堿法：①優(yōu)點：原料(食鹽和石灰石)便宜；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。第14頁/共37頁②缺點：原料食鹽的利用率低，大約70%～74%，其余的食鹽隨CaCl2溶液作為廢液被拋棄；過程中產(chǎn)生了沒多大用途且難以處理的CaCl2。(2)聯(lián)合制堿法：使食鹽的利用率提高到96%以上，用同量的食鹽比氨堿法生產(chǎn)更多的純堿。另外它綜合利用了合成氨廠的二氧化碳和堿廠的氯離子，同時生產(chǎn)出兩種可貴的產(chǎn)品——純堿和氯化銨；過程中不生成沒多大用途、又難以處理的CaCl2，減少了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的成本，充分體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。第15頁/共37頁課堂互動講練要點純堿工業(yè)1．索爾維制堿法：此法所用的原料為食鹽、氨和二氧化碳，生產(chǎn)過程如下：(1)鹽水的精制：在飽和食鹽水中加入熟石灰和純堿，除去水中的Ca2＋和Mg2＋。(2)鹽水氨化：將氨氣通入精制鹽水中，制成氨鹽水。(3)氨鹽水碳酸化：使氨鹽水吸收二氧化碳，生成碳酸氫鈉和氯化銨。NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl第16頁/共37頁第17頁/共37頁(1)反應原理侯氏聯(lián)合制堿法，是將合成氨工業(yè)和制堿工業(yè)聯(lián)合起來，以煤為原料制得碳銨，碳銨再與氯化鈉進行復分解反應，生成碳酸氫鈉和氯化銨。根據(jù)氯化銨在常溫時的溶解度比氯化鈉大，而在低溫時卻比氯化鈉溶解度小的原理，在278K～283K(5℃～10℃)時，向母液中加入磨細的食鹽粉末，使氯化銨單獨析出。第18頁/共37頁(3)優(yōu)點保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。第19頁/共37頁例純堿是一種重要的化工原料。目前制堿工業(yè)主要有“氨堿法”和“聯(lián)合制堿法”兩種工藝。請按要求回答問題：(1)“氨堿法”產(chǎn)生大量CaCl2廢棄物，請寫出該工藝中產(chǎn)生CaCl2的化學方程式：___________________________________；第20頁/共37頁(2)寫出“聯(lián)合制堿法”有關反應的化學方程式：____________________________________；(3)CO2是制堿工業(yè)的重要原料，“聯(lián)合制堿法”與“氨堿法”中CO2的來源有何不同？___________________________________________________________________________；第21頁/共37頁(4)綠色化學的重要原則之一是提高反應的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應列出計算原子利用率的表達式：原子利用率(%)＝________________。第22頁/共37頁第23頁/共37頁第24頁/共37頁第25頁/共37頁第26頁/共37頁互動探究(1)如何檢驗產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉？(2)聯(lián)合制堿法中析出NaHCO3后，為了提取副產(chǎn)品NH4Cl，往往向母液中通入NH3，加入細小食鹽顆粒，再冷卻，通入NH3的作用是什么？【提示】

(1)取少量試樣溶于水，再滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則含有雜質NaCl，否則，不含有。(2)增大NH的濃度，使NH4Cl更多析出；使NaHCO3轉化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度。第27頁/共37頁變式訓練

(2011年臨沂高二測試)根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實驗室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30℃～35℃，攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質，抽干后，轉入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時，制得Na2CO3固體。第28頁/共37頁四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100g水)表第29頁/共37頁①＞35℃NH4HCO3會有分解請回答：(1)反應溫度控制在30℃～35℃，是因為若高于35℃，則______________，若低于30℃，則______________；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為________________。(2)加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是__________________。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是__________________________________。第30頁/共37頁用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去__________________雜質(以化學式表示)。(3)過濾所得的母液中含有________________(以化學式表示)，需加入________，并作進一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時可回收NH4Cl。第31頁/共37頁第32頁/共37頁解析：(1)溫度控制在30℃～35℃，若高于35℃，NH4HCO3會分解；若溫度低于30℃，則反應速率變慢；該溫度下可采用水浴加熱，溫度易于控制、受熱均勻。(4)根據(jù)題意可知：反應分為兩步，第一步Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，第二步為NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O