化學(xué)選修2純堿工藝

1、課前導(dǎo)入：碳酸鈉的俗名叫純堿，是重要的工業(yè)產(chǎn)品，可用來(lái)制玻璃、制堿、造紙、紡織和漂染，碳酸鈉作為原料可用來(lái)生產(chǎn)鈉的化合物，還大量應(yīng)用于生活中。我國(guó)素有 “口堿”之稱一、氨堿法生產(chǎn)純堿優(yōu)點(diǎn)：1、原料便宜 2、成品純度高 3、氨和部分二氧化碳可循環(huán)使用 4、制作步驟簡(jiǎn)單不足：1、氯化鈉利用率低，大約只有70%。 2、產(chǎn)生了當(dāng)時(shí)認(rèn)為無(wú)用的氯化鈣二、聯(lián)合制堿法（侯氏制堿法）模擬實(shí)驗(yàn)：其化學(xué)方程式可以歸納為以下三步反應(yīng)。(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先通入氨氣，然后再通入二氧化碳）(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3（NaHCO3溶解度最小，所以析出。）(

2、3) 2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O­ (NaHCO3熱穩(wěn)定性很差，受熱容易分解）注意：且利用NH4Cl的溶解度,可以在低溫狀態(tài)下向(2)中的溶液加入NaCl,則NH4Cl析出,得到化肥,提高了NaCl的利用率。優(yōu)點(diǎn)：綜合利用了合成氨反應(yīng)生產(chǎn)中的物料，提高了氯化鈉的利用率，減少了環(huán)境污染，更符合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)計(jì)要求相同點(diǎn)：原理相同 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O­不同點(diǎn)：原料的來(lái)源和副產(chǎn)物不同課堂練習(xí)：例題1、思考與交流（1）將2ml NH4HCO3和2ml飽和食鹽水混合、振蕩現(xiàn)象反應(yīng)方程式

3、（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 、 。（3）氨堿法中加入氨的主要作用是什么？例題2、我國(guó)化學(xué)家侯德榜改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下：(1) 上述生產(chǎn)純堿的方法稱，副產(chǎn)品的一種用途為。(2) 沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是。(3) 寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式。 (4) 使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了（填上述流程中的編號(hào)）的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是。(5)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 。(6) 向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用

4、有 。(a) 增大NH4+的濃度，使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出(c) 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度【課堂鞏固提高】1關(guān)于NaHCO3的性質(zhì)，下列說(shuō)法正確的是（ ） A和酸反應(yīng)放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3少B相同溫度下溶解度比Na2CO3要大C熱穩(wěn)定性比Na2CO3小 DNaHCO3只能和酸作用不能和堿作用2過(guò)量的NaHCO3與Na2O2在密閉容器中充分加熱，最后排出氣體物質(zhì)，殘留物是（ ）A.Na2O2、Na2O B.Na2O2、Na2CO3 C.Na2CO3 D.Na2CO3、NaOH3檢驗(yàn)小蘇打粉末中是否有蘇打的方法 是

5、（ ）A、溶于水，加Ca(OH) 2溶液 B、溶于水，加稀CaCl2溶液C、加稀鹽酸 D、溶于水，加入NaOH溶液4. 等質(zhì)量的下列物質(zhì)分別與足量的鹽酸反應(yīng)，放出二氧化碳?xì)怏w最多的是( )ACa(HCO3)2BNaHCO3CNa2CO3DCaCO35、下列有關(guān)Na2CO3和NaHCO3的比較中，正確的是（ ）A.在水中的溶解性：Na2CO3NaHCO3B.熱穩(wěn)定性：Na2CO3NaHCO3C.等質(zhì)量的Na2CO3和NaHCO3分別與足量酸反應(yīng)，前者產(chǎn)生的二氧化碳多D.等質(zhì)量、同濃度的鹽酸分別與足量的Na2CO3和NaHCO3反應(yīng)，兩者產(chǎn)生的二氧化碳一樣多6以下關(guān)于氨堿法與聯(lián)合制堿法的認(rèn)識(shí)，不正

6、確的是()A氨堿法生產(chǎn)純堿的原料便宜易得，步驟簡(jiǎn)單，是最早的制堿工藝B聯(lián)合制堿法又稱侯氏制堿法，是侯德榜在氨堿法的基礎(chǔ)上改造形成的C在聯(lián)合制堿法中，氯化鈉的利用率比氨堿法中的高D聯(lián)合制堿法避免了氨堿法中對(duì)氯化鈣的處理7下列工業(yè)生產(chǎn)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)不涉及氧化還原反應(yīng)的是()A用侯氏制堿法合成純堿B用二氧化硫制硫酸C工業(yè)合成氨D從海水中提取單質(zhì)溴8下列有關(guān)Na2CO3和NaHCO3性質(zhì)比較中，不正確的是()A熱穩(wěn)定性：Na2CO3>NaHCO3B常溫時(shí)，在水溶液中的溶解度：Na2CO3>NaHCO3C與稀鹽酸反應(yīng)快慢：Na2CO3>NaHCO3D物質(zhì)的量相同時(shí)，消耗鹽酸：Na2C

7、O3>NaHCO39. 將一定量的CO2氣體通入500 mL某NaOH溶液中，充分反應(yīng)后，將溶液在低溫下蒸發(fā)，得到不含結(jié)晶水的白色固體A。取三份質(zhì)量不同的A樣品分別與50 mL相同濃度的鹽酸反應(yīng)，得到氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）與固體A的質(zhì)量關(guān)系如下表所示：組別123鹽酸體積（Ml）505050A的質(zhì)量（g）3.806.207.20氣體體積（ mL）8961 3441 344（1）上表中第_組數(shù)據(jù)表明加入的50 mL鹽酸反應(yīng)后有剩余，理由是_。（2）試通過(guò)計(jì)算，推斷A的成分及各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。10純堿在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中用途廣泛，需求量很大，因此純堿的制備一直是科學(xué)家研究的一個(gè)重要問(wèn)題。19

8、世紀(jì)歐洲有個(gè)呂布蘭制堿法，其主要反應(yīng)原理是：Na2SO42CNa2S2CO2Na2SCaCO3CaSNa2CO3這種方法的最大缺點(diǎn)是：此反應(yīng)是高溫固體反應(yīng)，不能連續(xù)生產(chǎn)；浪費(fèi)原料，CO2不能回收利用；污染環(huán)境，CaS沒(méi)有任何用處，只能拋至野外。由于這些缺點(diǎn)的存在和后來(lái)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，呂布蘭法被索爾維法所代替。索爾維法的生產(chǎn)流程如下：氨水溶液A溶液B索爾維法能實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，但其食鹽利用率只有70%，且所得副產(chǎn)品CaCl2沒(méi)有用處，污染環(huán)境。我國(guó)化學(xué)家侯德榜發(fā)明的侯德榜制堿法能制得純堿和氯化銨兩種重要產(chǎn)品。氯化銨主要用作氮肥。侯德榜制堿法的原理是：在3035 的飽和食鹽水中，先通入氨至飽和再通入二

9、氧化碳得到碳酸氫鈉沉淀；過(guò)濾，將濾渣加熱而得到產(chǎn)品；濾液中加入細(xì)食鹽粉末，在1015 ，使NH4Cl沉淀，過(guò)濾，濾液為飽和食鹽水。據(jù)此回答下列問(wèn)題：(1)標(biāo)出反應(yīng)Na2SO42CNa2S2CO2的電子轉(zhuǎn)移方向和數(shù)目。(2)寫出索爾維制堿法的各步反應(yīng)的化學(xué)方程式：_；_；_；_。(3)寫出侯德榜制堿法第步反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(4)在索爾維制堿法中_物質(zhì)可循環(huán)利用。(5)在侯德榜制堿法中_物質(zhì)可循環(huán)利用。11.根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)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3035 ，攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體，加

10、料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過(guò)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，灼燒2小時(shí)，制得Na2CO3固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100 g水）表溫度0 10 20 30 40 50 60 100 溶解度鹽NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3>35 NH4HCO3會(huì)分解請(qǐng)完成下列問(wèn)題：（1）反應(yīng)溫度控制在3035 ，是因?yàn)槿舾哂?5

11、 ，則_，若低于30 ，則_；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為_(kāi)。（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_。用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去_雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）。（3）過(guò)濾所得的母液中含有_（以化學(xué)式表示），需加入_，并作進(jìn)一步處理，使NaCl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收NH4Cl。（4）測(cè)試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加12滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c( mol·L-1)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無(wú)色（指示+H+=HCO-3反應(yīng)的終點(diǎn)），所用HCl溶液體積為V1 m

12、L，再加12滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：w(NaHCO3)=_。實(shí)驗(yàn)題：12、（14分）我國(guó)化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)。他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物質(zhì)溶解度的差異，以食鹽、氨氣、二氧化碳等為原料先制得NaHCO3，進(jìn)而生產(chǎn)出純堿。下面是在實(shí)驗(yàn)室中模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的實(shí)驗(yàn)步驟：第一步：連接好裝置，檢驗(yàn)氣密性，在儀器內(nèi)裝入藥品。第二步：先讓一裝置發(fā)生反應(yīng)，直到產(chǎn)生的氣體不能再在C中溶解時(shí)，再通入另一裝置中產(chǎn)生的氣體，片刻后，C中出現(xiàn)

13、固體。繼續(xù)向C中通入兩種氣體，直到不再有固體產(chǎn)生。第三步：過(guò)濾C中所得的混合物，得到NaHCO3固體。第四步：向?yàn)V液中加入適量的NaCl粉末，有NH4Cl晶體析出。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)裝置的連接順序是：(a)接(  ) (  )接(  )；(b)接(   )(2)A中常選用的固體反應(yīng)物為_(kāi)；D中應(yīng)選用的液體為_(kāi) （填化學(xué)式）(3)第二步驟中必須先讓_裝置先發(fā)生反應(yīng)。(4)C中用球形干燥管而不用直導(dǎo)管，其作用是_，C中廣口瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生固體的總化學(xué)方程式為         

14、;                                         。(5)在第四步中分離NH4Cl晶體的操作是_（填操作名稱）；其所得的NH4Cl晶體中常含有少量的NaCl

15、和NaHCO3約占5%8%），請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明所得固體的成分中含有Na。簡(jiǎn)要寫出操作和現(xiàn)象                                        。作業(yè)：1、我國(guó)化工專家侯德榜的“侯氏制堿法”曾為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)。他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物質(zhì)溶解度的差異，以食鹽、氨氣、二氧化碳等為原料制得NaHCO3，進(jìn)而生產(chǎn)出純堿。以下A、B、C、D四個(gè)裝置可組裝成實(shí)驗(yàn)室模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的實(shí)驗(yàn)裝置。裝置中分別盛有以下試劑：B：稀硫酸C：鹽酸、碳酸鈣D：含氨的飽和食鹽水、水A B C D四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）表溫度鹽溶解度0102030405060100NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.91