【知識解析】活動① 解讀索爾維制堿法

知識準(zhǔn)備（1）純堿工業(yè)發(fā)展史純堿工業(yè)始于18世紀(jì)末，隨著工業(yè)的需要和制堿原料的改變，純堿（Na2CO3）生產(chǎn)技術(shù)得到迅速發(fā)展，生產(chǎn)裝置趨向大型化、機(jī)械化、自動化。1983年，世界純堿產(chǎn)量約30Mt。歷史上比較重要的制堿方法有路布蘭法、索爾維法和侯氏制堿法。知識準(zhǔn)備（2）幾種鹽的溶解度（必備知識）鹽NaClNH4HCO3NaHCO3NH4ClNa2CO3（NH4）2CO3溶解度/g（20℃，100gH2O）35.921.79.637.221.5100知識準(zhǔn)備（3）索爾維法原理分析（必備知識）實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）方法導(dǎo)引運(yùn)用水溶液中的離子反應(yīng)與平衡原理，根據(jù)溶解度的差異，將CO2通入氨鹽水中，離子之間反應(yīng)生成溶解度較小的NaHCO3晶體，再煅燒NaHCO3晶體制得純堿?！緦?shí)驗(yàn)?zāi)康摹扛鶕?jù)索爾維法的基本原理，探究能否通過將CO2通入氨鹽水來獲得NaHCO3沉淀。【實(shí)驗(yàn)原理】NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O?！鲗?shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）【實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象及結(jié)論】實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論——制取CO2按照圖組裝實(shí)驗(yàn)裝置，錐形瓶中裝有碳酸鈣粉末，分液漏斗中裝有稀硫酸，試管中裝有氨鹽水，并滴有酚酞溶液實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論—續(xù)表氨鹽水“碳酸化”用冰水浴降低試管內(nèi)的溫度。打開分液漏斗，觀察CO2通入氨鹽水的現(xiàn)象氨鹽水紅色逐漸褪去，試管內(nèi)溶液變渾濁將CO2通入氨鹽水中能將NH3反應(yīng)掉并獲得沉淀過濾將試管中的懸濁液倒入漏斗中過濾濾紙上出現(xiàn)白色沉淀煅燒將過濾得到的白色沉淀放入坩堝中煅燒，同時將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中澄清石灰水變渾濁將CO2通入氨鹽水中獲得的沉淀是NaHCO3實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）名師提醒（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先檢查裝置的氣密性。（2）索爾維制堿法的基本工藝流程（如圖所示）實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）名師提醒①吸氨：先將氨氣通入飽和食鹽水制成氨鹽水。②碳酸化：再向氨鹽水中通入二氧化碳，生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶液：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl。③過濾：析出的碳酸氫鈉經(jīng)過濾分離出來。實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）名師提醒④煅燒：將經(jīng)過濾分離得到的NaHCO3沉淀經(jīng)煅燒轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品純堿：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O（煅燒過程中產(chǎn)生的二氧化碳?xì)怏w可循環(huán)用）⑤氨氣的循環(huán)利用（灰蒸）：含有氯化銨的母液與石灰乳（利用煅燒石灰石生成的生石灰，加水得到氫氧化鈣濁液）混合加熱，產(chǎn)生的氨氣可循環(huán)利用，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaO＋H2O===Ca（OH）2，2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O?！鳌鲗?shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）【實(shí)驗(yàn)反思】思考1?NaHCO3可溶于水，而索爾維法卻能得到NaHCO3沉淀，試用化學(xué)平衡的原理解釋原因。（1）實(shí)驗(yàn)問題及解釋實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）思考2?實(shí)驗(yàn)中氨鹽水的作用是什么？為什么要先向飽和食鹽水中通入氨氣制得氨鹽水，再通入CO2？實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）思考3?實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，酚酞完全褪色后才有沉淀逐漸析出。在整個實(shí)驗(yàn)過程中，溶液中微粒的種類、數(shù)量發(fā)生了什么變化？原因是什么？實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法（必備方法）（2）索爾維制堿法（氨堿法）的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)①原料（石灰石、氨氣、食鹽等）易得，價格便宜；②產(chǎn)品純堿較為純凈；③副產(chǎn)品二氧化碳、氨氣等都可以循環(huán)利用；④制造步驟簡單、易于操作，很適合大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)缺點(diǎn)①產(chǎn)生大量無用的副產(chǎn)品CaCl2；②NaCl利用率較低，約有30％的NaCl留在母液中；③設(shè)備多，耗能大典例詳析例1（2021遼寧省實(shí)驗(yàn)中學(xué)期末）如圖所示是實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法的流程示意圖：下列敘述錯誤的是（）A．氣體A是NH3，氣體B是CO2B．把第Ⅲ步得到的晶體與某些固體酸性物質(zhì)（如酒石酸）混合可制得發(fā)酵粉C．純堿可廣泛用于玻璃、肥皂、造紙、紡織等工業(yè)D．第Ⅳ步操作是將晶體溶于水后加熱、蒸發(fā)、結(jié)晶D典例詳析解析：依據(jù)索爾維制堿法的原理，應(yīng)先通氨氣，再通二氧化碳，A項正確；發(fā)酵粉的主要成分為碳酸氫鈉和酒石酸，主要用于面制品和膨化食品的生產(chǎn)，B項正確：碳酸鈉是重要的化工原料之一，廣泛用于玻璃、肥皂、紡織、造紙等工業(yè)，C項正確；第Ⅳ步操作是將碳酸氫鈉晶體直接加熱分解得到碳酸鈉，D項錯誤。典例詳析例2索爾維制堿法以NaCl、CO2、NH3、H2O為原料制Na2CO3，該法又稱氨堿法，其主要工藝流程如圖所示：典例詳析例2C下列有關(guān)說法錯誤的是（）A．理論上循環(huán)生產(chǎn)時不需要再補(bǔ)充NH3B．從綠色化學(xué)的角度看，該方法有兩個明顯的缺點(diǎn)：NaCl未能充分利用、產(chǎn)生CaCl2廢棄物C．該方法將NH4Cl作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)NH3來循環(huán)利用D．理論上每生產(chǎn)1molNa2CO3，需再補(bǔ)充2molNaCl和1molCO2典例詳析解析：索爾維制堿法涉及的反應(yīng)有NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。索爾維制堿法用生成的NH4Cl制備可循環(huán)利用的NH3，所以理論上不需要再補(bǔ)充NH3，A項正確；在生產(chǎn)過程中，含NaCl的溶液被棄去、NH4Cl制備NH3過程中生成了無用的CaCl2，這是索爾維制堿法的兩個缺點(diǎn)，B項正確；由題圖可知，NH4Cl與Ca（OH）2加熱制取的NH3可循環(huán)利用，C項錯誤；根據(jù)反應(yīng)的化學(xué)方程式可知，理論上每生產(chǎn)1molNa2CO3，需再補(bǔ)充2molNaCl和

1molCO2，D項正確。△典例詳析例3根據(jù)氨堿法原理制備少量Na2CO3固體的流程如圖所示：典例詳析例3下列關(guān)于各步操作圖示存在錯誤的是（）選項A．吸氫B．碳酸化操作圖示典例詳析例3下列關(guān)于各步操作圖示存在錯誤的是（）D選項C．分離晶體D．煅燒晶體操作圖示典例詳析解析：氨堿法制備少量Na2CO3固體的原理為NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓，2NaHCO3

Na2CO