課題3　純堿的生產(chǎn)

1、第一單元目標(biāo)導(dǎo)航1.了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)展過(guò)程。2.了解天然堿的生產(chǎn)與化工生產(chǎn)之間的聯(lián)系及生產(chǎn)純堿技術(shù)的發(fā)展過(guò)程。3.掌握路布蘭法索爾維法聯(lián)合制堿法(侯氏制堿)。課題3純堿的生產(chǎn)1自主學(xué)習(xí) 預(yù)習(xí)梳理記憶 2難點(diǎn)突破 理解深化探究3當(dāng)堂過(guò)關(guān) 鞏固應(yīng)用反饋欄目索引 CONTENTS PAGE 4 課題3純堿的生產(chǎn)自主學(xué)習(xí) 預(yù)習(xí)梳理記憶 一、氨堿法生產(chǎn)純堿1.純堿的存在和用途(1)存在一些生長(zhǎng)于 和 附近的植物中含有碳酸鈉，可以從植物的 中提取。大量的碳酸鈉主要來(lái)自一些地表 。鹽堿地海岸灰燼堿湖5 課題3純堿的生產(chǎn)(2)用途碳酸鈉，俗名 ，是一種重要的化學(xué)基本工業(yè)產(chǎn)品。很多工業(yè)都要用到碳酸鈉，如 、

2、、 、紡織和漂染等。碳酸鈉作為原料還可以用于生產(chǎn) ；碳酸鈉也被大量地應(yīng)用于生活中。純堿玻璃制皂造紙其他含鈉的化合物6 課題3純堿的生產(chǎn)2.路布蘭制堿原料： 、 、 、木炭；缺點(diǎn)：原料利用 、成本 、設(shè)備 等。3.氨堿法生產(chǎn)純堿(1)原料： 、 (來(lái)自煉焦副產(chǎn)品)和 (來(lái)自碳酸鈣)。硫酸食鹽石灰石不充分較高腐蝕嚴(yán)重食鹽氨二氧化碳7 課題3純堿的生產(chǎn)(2)主要反應(yīng)原理(寫方程式)：將CO2通入含氨的飽和食鹽水中： 。碳酸鈉的獲取： 。 NH3CO2H2O=NH4HCO3，NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl8 課題3純堿的生產(chǎn)議一議1.索爾維法生產(chǎn)純堿的過(guò)程，經(jīng)過(guò)了哪幾個(gè)階段，簡(jiǎn)述氨堿法

3、的優(yōu)缺點(diǎn)。答案索爾維法制堿的主要過(guò)程可分為以下幾個(gè)階段：(1)鹽水的精制：在配制的飽和食鹽水中，加入熟石灰和純堿，以除去食鹽水中的Mg2和Ca2。(2)鹽水氨化：在精制鹽水中，通入氨氣制成氨鹽水。(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。9 課題3純堿的生產(chǎn)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(4)碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化：濾出碳酸氫鈉后煅燒得到純堿，同時(shí)回收二氧化碳再利用。2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O(5)氨的循環(huán)：將氯化銨加石灰乳分解，回收氨循環(huán)利用。2NH4ClCa(OH)2 2NH3CaCl22H2O10 課題3純堿的生產(chǎn)氨堿法生產(chǎn)純堿的優(yōu)缺點(diǎn)：(

4、1)優(yōu)點(diǎn)：氨堿法生產(chǎn)純堿具有原料(食鹽和石灰石)價(jià)廉易得、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、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)且規(guī)模大等。(2)缺點(diǎn)：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，約30%的NaCl留在母液中。11 課題3純堿的生產(chǎn)2.根據(jù)氨堿法的原理，首先配制氨化飽和食鹽水，即向飽和食鹽水中加入氨水(體積比11)并充分?jǐn)嚢?；再將二氧化碳通入氨化飽和食鹽水中，控制一定的溫度，直至有碳酸氫鈉析出。請(qǐng)思考回答下列問(wèn)題(1)在析出NaHCO3的過(guò)程中涉及哪些化學(xué)平衡？_12 課題3純堿的生產(chǎn)(2)向飽和食鹽水中加入氨水和通入二氧化碳的先后順序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧

5、化碳后加氨水？為什么？_。不可以。在常溫下，氨在飽和食鹽水中的溶解度很大，二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能產(chǎn)生很小濃度的HCO ，不利于生成NaHCO3沉淀13 課題3純堿的生產(chǎn)二、聯(lián)合制堿法聯(lián)合制堿法，即將 與 聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝。1.原料原料為 、 和 ，其中 和 來(lái)自于合成氨。2.反應(yīng)原理聯(lián)合制堿法的主要反應(yīng)化學(xué)方程式是 。氨堿法合成氨食鹽氨氣CO2氨氣CO2 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl，2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O14 課題3純堿的生產(chǎn)議一議簡(jiǎn)述聯(lián)合制堿法的過(guò)程，獲取副產(chǎn)品NH4Cl晶體的方法是什么？主要優(yōu)點(diǎn)有哪

6、些？答案(1)鹽水精制：加入熟石灰和純堿除去Ca2、Mg2。(2)鹽水氨化：精制鹽水中通入NH3。(3)氨鹽水碳酸化：NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl。(4)制Na2CO3回收CO2：2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2。15 課題3純堿的生產(chǎn)(5)循環(huán)制NH4Cl：析出NaHCO3后的母液中吸收NH3，降溫加食鹽，析出NH4Cl，濾出NH4Cl后再經(jīng)氨化、碳酸化制堿。優(yōu)點(diǎn)：使食鹽的利用率提高到96%，NH4Cl可作化肥，革除了CaCO3制CO2的工序，降低了生產(chǎn)成本。16 課題3純堿的生產(chǎn)難點(diǎn)突破 理解深化探究氨堿法與聯(lián)合制堿法的比較17 課題3純堿的生產(chǎn)主要原料食鹽、

7、氨、二氧化碳、水食鹽、氨(來(lái)自煉焦廠)、二氧化碳(來(lái)自碳酸鈣)、水主要生產(chǎn)過(guò)程將精制食鹽水經(jīng)氨化、碳酸化反應(yīng)生成碳酸氫鈉。過(guò)濾出碳酸氫鈉，將碳酸氫鈉煅燒制得純堿，濾液(稱為母液)用于制氯化銨。使母液吸氨，降溫并加食鹽粉，使氯化銨逐步從母液中結(jié)晶析出，再經(jīng)過(guò)濾(濾液稱為母液)、干燥制得氯化銨產(chǎn)品。再將母液進(jìn)行氨化、碳酸化制成純堿鹽水的精制；鹽水氨化、碳酸化；碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化和二氧化碳的循環(huán)、氨的循環(huán)18 課題3純堿的生產(chǎn)主要優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)過(guò)程中所需要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到的母液中可回收氯化銨，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到了96%以

8、上。聯(lián)合制堿法既體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性，也是綜合利用原料、降低成本、減少環(huán)境污染的典型代表氨堿法生產(chǎn)純堿具有原料(食鹽和石灰石)便宜易得、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，生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)且規(guī)模大等優(yōu)點(diǎn)。19 課題3純堿的生產(chǎn)主要缺點(diǎn)設(shè)備循環(huán)處理量增大，加重了設(shè)備的腐蝕原料食鹽中的另一成分Cl和石灰石中的另一成分Ca2生成氯化鈣，如何處理它成為氨堿法生產(chǎn)的一個(gè)問(wèn)題；氨堿法生產(chǎn)中食鹽的利用率不高，大約只有70%，如何提高食鹽的利用率成為氨堿法的另一個(gè)問(wèn)題20 課題3純堿的生產(chǎn)例我國(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)要表示如圖所示。21 課題3純堿的生產(chǎn)(1)上

9、述生產(chǎn)純堿的方法稱_，副產(chǎn)品的一種用途為_(kāi)。解析本題主要考查侯氏制堿法的生產(chǎn)原理及生產(chǎn)工藝和Cl的檢驗(yàn)等。侯氏制堿法的副產(chǎn)物是NH4Cl，可作化肥等。聯(lián)合制堿法或侯氏制堿法作化肥或作電解液等(其他合理答案均可)22 課題3純堿的生產(chǎn)(2)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。解析根據(jù)聯(lián)合制堿法的生產(chǎn)原理，可知向食鹽水中通入氨氣是為了得到堿性溶液，以吸收更多的CO2，當(dāng)CO2過(guò)量時(shí)發(fā)生反 應(yīng) ： N H3 C O2 H2O = = = N H4H C O3， N a C l NH4HCO3=NaHCO3NH4Cl。NH3CO2H2ONaCl=NH4ClNaHCO323 課題3純堿的生產(chǎn)(3)寫出上述

10、流程中物質(zhì)X的分子式_。解析在煅燒爐中NaHCO3受熱分解，發(fā)生2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O，故X為CO2。CO224 課題3純堿的生產(chǎn)(4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到96%以上，主要是設(shè)計(jì)了_(填上述流程中的編號(hào))循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是_。解析因?yàn)槁然c最后剩余在母液中，所以要提高NaCl的利用率必須將過(guò)濾出NaHCO3后的母液循環(huán)利用。過(guò)濾25 課題3純堿的生產(chǎn)(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_。解析要檢驗(yàn)碳酸鈉中是否混有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。硝酸酸化的硝酸銀溶液26 課

11、題3純堿的生產(chǎn)(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，通氨氣的作用有_。a.增大NH 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純度解析增大銨根離子的濃度有利于氯化銨的析出，所以選項(xiàng)a正確；通入氨氣使溶液堿性增強(qiáng)，使碳酸氫鈉轉(zhuǎn)化為溶解度較大的碳酸鈉，可以提高氯化銨的純度，所以選項(xiàng)c正確，選項(xiàng)b錯(cuò)誤。ac27 課題3純堿的生產(chǎn)變式訓(xùn)練下圖是歷史上出現(xiàn)的兩種純堿制造方法工藝流程，根據(jù)流程圖回答有關(guān)問(wèn)題：28 課題3純堿的生產(chǎn)( 1 ) 下 列 反 應(yīng) 原 理 在 索 爾 維 制 堿 法 中 沒(méi) 有 使 用 到

12、 的 是_(填字母)。29 課題3純堿的生產(chǎn)30 課題3純堿的生產(chǎn)解析從索爾維制堿法的工藝流程圖可以看出，B選項(xiàng)的反應(yīng)沒(méi)有發(fā)生。答案B31 課題3純堿的生產(chǎn)(2)在兩種方法中都是先向鹽水中通入NH3，然后再通入CO2，其原因是：_。解析由于CO2在鹽水中溶解度小，若先通入NH3，則可以使溶液顯堿性，有利于CO2的吸收與反應(yīng)。 CO2在鹽水中溶解度小，先通入NH3可以使通入的CO2被充分吸收并反應(yīng)32 課題3純堿的生產(chǎn)(3)在兩種方法中都可以循環(huán)使用的物質(zhì)是_(填化學(xué)式)。解析從兩個(gè)流程圖可以看出，NaHCO3可分解，分解得到的CO2可以循環(huán)使用。CO233 課題3純堿的生產(chǎn)(4)侯氏制堿法中母

13、液轉(zhuǎn)化為母液的目的是_。解析母液吸收氨后，降溫并加入食鹽粉，使溶解度小的NH4Cl結(jié)晶析出，并得到不需要再精制的食鹽水可重新用于生產(chǎn)。 母液吸收氨后，降溫并加入食鹽粉，使NH4Cl結(jié)晶析出，得到不需要再精制的食鹽水重新用于生產(chǎn)34 課題3純堿的生產(chǎn)(5)從兩種流程看，侯氏制堿法具有哪些優(yōu)點(diǎn)？_。解析與索爾維制堿法相比，侯氏制堿法具有不產(chǎn)生CaCl2廢料，同時(shí)得到純堿與NH4Cl兩種產(chǎn)品，食鹽利用率高等優(yōu)點(diǎn)。不產(chǎn)生CaCl2廢料，同時(shí)得到純堿與NH4Cl兩種產(chǎn)品，食鹽利用率高等35 課題3純堿的生產(chǎn)當(dāng)堂過(guò)關(guān)1.在制小蘇打(NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl)的操作中，應(yīng)在飽和食鹽

14、水中()A.先通入CO2，達(dá)到飽和后再通入NH3B.先通入NH3，達(dá)到飽和后再通入CO2C.CO2和NH3同時(shí)通入D.以上3種方法都行解析先通入NH3，使溶液呈堿性，再通入CO2，可增大HCO 濃度，有利于析出NaHCO3晶體。B36 課題3純堿的生產(chǎn)2.以下關(guān)于氨堿法與聯(lián)合制堿法的認(rèn)識(shí)，不正確的是()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37 課題3純堿的生產(chǎn)解析氨堿法生產(chǎn)純堿的原料為食鹽和石灰石，便宜易得，但它并非是

15、最早的制堿工藝，最早的制堿方法是路布蘭法。氨堿法的產(chǎn)品純度較高，制造步驟也比較簡(jiǎn)單，但氯化鈉的利用率不高，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的氯化鈣難處理，是氨堿法的一大缺點(diǎn)。聯(lián)合制堿法是侯德榜在氨堿法的基礎(chǔ)上改造形成的，因此也稱侯氏制堿法，該法繼承了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)。答案A38 課題3純堿的生產(chǎn)3.1791年，法國(guó)醫(yī)生路布蘭首先獲得制堿專利，以食鹽、濃硫酸、石灰石、煤為原料制堿，該方法分三步：用NaCl與H2SO4反應(yīng)制Na2SO4：39 課題3純堿的生產(chǎn)下列說(shuō)法正確的是()A.兩步都是氧化還原反應(yīng)B.只有第步是氧化還原反應(yīng)C.該方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備基本沒(méi)有腐蝕D.該方法原料利用率較高解析只有有化合價(jià)的變化。B40 課題3純堿的生產(chǎn)4.以下關(guān)于索爾維制堿法的描述不正確的是()A.使用的原料為食鹽、CO2、氨B.精制鹽水后應(yīng)先通入NH3再通入過(guò)量的CO2C.析出NaHCO3后的母液中已無(wú)NaCl，只有NH4ClD.索爾維法的缺點(diǎn)