純堿的生產(chǎn)歷史高一上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第一冊

純堿的生產(chǎn)歷史碳酸鈉與碳酸氫鈉計(jì)算第4課時(shí)第一節(jié)鈉及其化合物了解純堿的生產(chǎn)歷史【研究目的】純堿是一種重要的化工原料，具有廣泛的用途。通過查閱資料，了解純堿的生產(chǎn)歷史，感受化學(xué)工業(yè)發(fā)展過程中技術(shù)進(jìn)步的重要性，以及建設(shè)生態(tài)文明的意義?！静牧祥喿x】1.路布蘭制堿法1791年法國醫(yī)生路布蘭首先取得專利，以食鹽為原料，制得了純堿，稱為路布蘭制堿法。(1)制取原理與步驟①首先使氯化鈉與硫酸反應(yīng)，生成硫酸鈉：②然后用焦炭還原硫酸鈉得硫化鈉：③最后利用硫化鈉與石灰石的反應(yīng)生產(chǎn)碳酸鈉：Na2S＋CaCO3===Na2CO3＋CaS。(2)制取方法評(píng)價(jià)路布蘭制取純堿，主要生產(chǎn)過程在固相中進(jìn)行，難以連續(xù)生產(chǎn)，又需硫酸做原料，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，產(chǎn)品質(zhì)量不純，原料利用不充分，價(jià)格較貴，所以在20世紀(jì)20年代被淘汰。(1)制取原理與步驟①在飽和食鹽水中先通入氨氣，再通入二氧化碳，析出碳酸氫鈉：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(2)制取方法評(píng)價(jià)此法食鹽利用率比路布蘭制堿法高，產(chǎn)品較純凈，成本低。缺點(diǎn)：原料中一半成分未能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。3.侯氏制堿法1943年我國化學(xué)工業(yè)科學(xué)家侯德榜發(fā)明創(chuàng)建了聯(lián)合制堿法，即將氨堿法(又稱索爾維制堿法)和合成氨法兩種工藝聯(lián)合起來，同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法。原料是食鹽、氨和二氧化碳，二氧化碳為合成氨廠用水煤氣制取氫氣時(shí)的廢氣。(1)制取原理與步驟①低溫下先向飽和食鹽水中通入氨氣，然后通入二氧化碳可析出碳酸氫鈉，再加入食鹽細(xì)粉，因氯離子存在及低溫條件使氯化銨溶解度突然降低，而食鹽的溶解度變化不大，所以氯化銨析出而食鹽不析出；再用氨飽和后通二氧化碳，結(jié)果相繼析出NaHCO3和NH4Cl，NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓。(2)制取方法評(píng)價(jià)①符合現(xiàn)在提倡的“綠色化學(xué)的要求”，提高了原料(NaCl)的利用率，不產(chǎn)生無用的CaCl2。②利用了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性，利用一個(gè)廠的廢料，作為另一個(gè)廠的主要原料。如合成氨廠的廢料CO2可以作為堿廠的主要原料；堿廠無用的Cl－可以代替價(jià)格比較昂貴的硫酸用來固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益?！痉治鲇懻摗?.根據(jù)所閱讀資料，分析后一種制堿法與前一種制堿法相比所具有的優(yōu)勢是什么？提示

氨堿法(索爾維制堿法)相比于路布蘭制堿法的優(yōu)點(diǎn)是原料(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)。侯氏制堿法與氨堿法相比較，其優(yōu)點(diǎn)是食鹽的利用率大大提高，用等量的食鹽可生產(chǎn)更多的純堿，同時(shí)得到氮肥氯化銨，不再產(chǎn)生廢渣氯化鈣，減少了對(duì)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。2.從生態(tài)文明建設(shè)的角度，思考侯氏制堿法的意義。提示

減少了對(duì)環(huán)境的污染，有助于環(huán)境保護(hù)和生態(tài)文明建設(shè)，原料利用率高，產(chǎn)率高，降低了成本，減少了資源的浪費(fèi)和能源的消耗?！窘Y(jié)果與討論】1.侯氏制堿法的反應(yīng)原理能發(fā)生的原因是什么？提示碳酸氫鈉的溶解度小，在此條件下可以生成沉淀，從而使反應(yīng)發(fā)生。2.從原材料的角度綜合考慮，你認(rèn)為制堿工廠可以與哪些工廠就近建設(shè)？提示

合成氨、石灰、水泥廠等。3.侯氏制堿法中先通入氨氣至飽和再通入二氧化碳的優(yōu)點(diǎn)是什么？提示

氨氣易溶于水，且溶于水后顯堿性，有助于吸收二氧化碳，從而析出更多的碳酸氫鈉。2.索爾維制堿法1861年比利時(shí)工程師索爾維發(fā)明的純堿制法，是以食鹽(氯化鈉)、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)、氨氣為原料來制取純堿。碳酸鈉與碳酸氫鈉的相關(guān)計(jì)算1.Na2CO3、NaHCO3與足量鹽酸反應(yīng)的定量關(guān)系①生成CO2的速率NaHCO3快②耗酸量等質(zhì)量Na2CO3耗酸多相同數(shù)目Na2CO3耗酸多③生成CO2的體積等質(zhì)量NaHCO3產(chǎn)生的多相同數(shù)目相等2.質(zhì)量差量法在反應(yīng)前后，物質(zhì)的質(zhì)量差和參加該反應(yīng)的反應(yīng)物或生成物的質(zhì)量成正比關(guān)系。2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

Δm168g

106g

62gNaHCO3受熱分解時(shí)，當(dāng)168gNaHCO3反應(yīng)后，固體質(zhì)量減少62g，實(shí)際參與反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量對(duì)應(yīng)成比例。提示2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O84g

53g

22g

9g2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O222g

39g

53g2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑9g

39g

40g綜上所述，加熱一段時(shí)間后，容器中的固體及質(zhì)量分別是碳酸鈉106g、氫氧化鈉40g。若將84g碳酸氫鈉和78g過氧化鈉置于密閉容器中，加熱一段時(shí)間后，容器中的固體是什么？固體的質(zhì)量是多少？思考13.圖像分析法(1)向Na2CO3溶液中逐滴滴入鹽酸①Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，②NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。(2)向NaHCO3溶液中逐滴滴入鹽酸NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。若向NaOH、Na2CO3混合液中滴加鹽酸，依據(jù)反應(yīng)的先后順序?qū)懗鱿鄳?yīng)的化學(xué)方程式，并畫出CO2的體積隨加入鹽酸的體積變化的草圖。思考2提示①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，②Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，③NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。已知：①純凈的碳酸鈉ag；②碳酸鈉與碳酸氫鈉的混合物ag。關(guān)于兩者的比較，下列描述正確的是A.分別和鹽酸完全反應(yīng)時(shí)，混合物的耗酸量大B.分別和鹽酸完全反應(yīng)時(shí)，純凈的碳酸鈉放出的CO2多C.分別溶于水，再加入足量澄清石灰水，混合物得到的沉淀質(zhì)量大D.分別配成溶液，混合物溶液中的Na＋個(gè)數(shù)多練習(xí)1√相同質(zhì)量的Na2CO3比NaHCO3耗酸量要多，但是產(chǎn)生的CO2要少，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；相同質(zhì)量的兩組物質(zhì)，混合物含的碳元素較多，故最終轉(zhuǎn)化成CaCO3沉淀的質(zhì)量就大，C項(xiàng)正確；Na2CO3中鈉元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于NaHCO3，故相同質(zhì)量的Na2CO3比NaHCO3所含Na＋的數(shù)目多，D項(xiàng)錯(cuò)誤。把Na2CO3和NaHCO3的混合物27.4g加熱到質(zhì)量不再變化時(shí)，得殘留固體21.2g。求原混合物中NaHCO3和Na2CO3的質(zhì)量之比為A.53∶84 B.84∶53C.1∶1 D.42∶53練習(xí)2√設(shè)NaHCO3的質(zhì)量為xg，則根據(jù)化學(xué)方程式可知：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

Δm168

62xg

(27.4－21.2)g＝6.2gx＝168×＝16.8，混合物中碳酸鈉的質(zhì)量是27.4g－16.8g＝10.6g，所以原混合物中NaHCO3與Na2CO3的質(zhì)量之比為16.8∶10.6＝84∶53。1.要除去碳酸氫鈉溶液中混有的少量碳酸鈉，最好采用A.加入過量的澄清石灰水B.通入足量的CO2氣體C.將溶液加熱蒸干并灼燒D.加入適量的氫氧化鈉溶液√123自我測試4澄清石灰水和碳酸鈉、碳酸氫鈉均發(fā)生反應(yīng)，生成碳酸鈣沉淀，故A錯(cuò)誤；可以通入足量二氧化碳使碳酸鈉轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉而除去，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，并且二氧化碳和碳酸氫鈉之間不會(huì)發(fā)生反應(yīng)，故B正確；將溶液加熱蒸干并灼燒，可使碳酸氫鈉分解生成碳酸鈉，故C錯(cuò)誤；氫氧化鈉和碳酸氫鈉反應(yīng)生成碳酸鈉和水，故D錯(cuò)誤。123自我測試42.有兩份質(zhì)量相同的NaHCO3，向第一份中加入鹽酸使其充分反應(yīng)；將第二份加熱使其完全分解，冷卻至原溫度再加入相同濃度的鹽酸，充分反應(yīng)，則它們所耗用的鹽酸的體積比為A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.4∶1√自我測試123本題可從鈉元素守恒的角度考慮。無論NaHCO3是直接與鹽酸反應(yīng)，還是先加熱分解再與鹽酸反應(yīng)，Na的量不變，生成NaCl的量相等，則消耗鹽酸的量相等。4方案操作判斷A分別加入澄清石灰水產(chǎn)生沉淀者為Na2CO3溶液B分別加入等濃度的稀鹽酸反應(yīng)較劇烈者為Na2CO3溶液C分別加入CaCl2溶液產(chǎn)生沉淀者為Na2CO3溶液D逐滴加入等濃度的NaOH溶液無明顯現(xiàn)象的是Na2CO3溶液3.(2022·上海市宜川中學(xué)高一期末)有分別裝有Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的兩試管，下列操作或判斷正確的是自我測試123√4自我測試123碳酸鈉和碳酸氫鈉均與Ca(OH)2反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，故不能鑒別二者，故A錯(cuò)誤；向Na2CO3中逐滴加入鹽酸時(shí)，先無氣體產(chǎn)生，當(dāng)鹽酸加入較多時(shí)，可產(chǎn)生氣體，而向NaHCO3中加入同濃度鹽酸，則迅速產(chǎn)生氣體，產(chǎn)生氣體較為劇烈的為碳酸氫鈉，故B錯(cuò)誤；碳酸鈉與氯化鈣反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀，碳酸氫鈉與氯化鈣不反應(yīng)，故氯化鈣溶液可以區(qū)分二者，故C正確；NaHCO3與NaOH溶液反應(yīng)生成碳酸鈉和水也無現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。4(1)溶液中所含溶質(zhì)為________________。(2)OA段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________________________。AB段發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：__________________________。4.將一定體積的CO2通入一定濃度的NaOH溶液中，為了測定所得溶液的成分，向該溶液中逐滴加入鹽酸，所加鹽酸的體積與產(chǎn)生CO2的體積的關(guān)系如圖所示：NaOH、