高中人教版化学选修2课件：第1单元 课题3 纯碱的生产

高中人教版化学选修2课件：第1单元 课题3 纯碱的生产

第一单元 走进化学工业 课题 3 纯碱的生产 知道纯碱的用途吗？ 你 想一想 自然界中哪些地方存在纯碱？ 中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖 —— 青海湖 寸草不生的盐碱地 如何获得自然界中的纯碱？ 思考与交流 1. 从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响？ 2. 根据天然碱的存在及其主要化学成分，请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？为什么？ 资料卡片 路布兰法 —— 世界上最早实现纯碱的工业生产 1. 用硫酸将食盐转变为硫酸钠 NaCl+H 2 SO 4 NaHSO 4 +HCl↑ NaCl+NaHSO 4 Na 2 SO 4 +HCl ↑ 120℃ 600 ～ 700℃ 2. 将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙 Na 2 SO 4 +2C Na 2 S+2CO 2 ↑ Na 2 S+CaCO 3 Na 2 CO 3 +CaS 1000℃ 1000℃ 一、氨碱法生产纯碱 （索尔维制碱法） 比利时化学家 —— 索尔维 2 、 20℃ 时， 由 NH 4 HCO 3 、 NaCl 和 H 2 O 配制成一混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至 20℃ ，首先析出的物质是什么？ 20℃ 时一些物质在水中的溶解度 /g NaCl NH 4 Cl Na 2 CO 3 NaHCO 3 NH 4 HCO 3 35.9 37.2 21.5 9.6 21.7 科学探究 1 、 向 AgNO 3 溶液中滴加 KCl 将会看到什么现象？ 一、氨碱法生产纯碱 （索尔维制碱法） CaCO 3 =CO 2 +CaO NaCl+NH 3 +CO 2 +H 2 O=NaHCO 3 +NH 4 Cl 2NaHCO 3 =Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O CaO+H 2 O=Ca(OH) 2 2NH 4 Cl+Ca(OH) 2 =2NH 3 +CaCl 2 +2H 2 O 产品 副产品 优点： 原料便宜易得，产品纯度高，氨和部分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。 请你分析一下氨碱法的优缺点？ 缺点： 副产物氯化钙的处理，食盐的利用率不高，大约只有 70% 。 二、联合制碱法 侯德榜个人简历： 1890 年 出生 1911 年 考入清华留美预备学校，后以 10 门功课 1000 分的优异成绩被保送到美国留学 1916 年 获美国麻省理工学院学士学位 1919 年 获美国哥伦比亚大学硕士学位 1921 年 获博士学位 二、联合制碱法 （侯氏制碱法） NaCl+NH 3 +CO 2 +H 2 O=NaHCO 3 +NH 4 Cl 2NaHCO 3 =Na 2 CO 3 +CO 2 +H 2 O 原料 Ⅱ NH 3 CO 2 （原料 Ⅰ ，来自合成氨） （副产品） 联合制碱法有哪些优点呢？ 思考与交流 根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的有哪些异同？ 相同点： 不同点： 原理相同 NaCl+NH 3 +CO 2 +H 2 O=NaHCO 3 ↓ +NH 4 Cl 2NaHCO 3 ==== Na 2 CO 3 +CO 2 ↑ +H 2 O ↑ △ 原料的来源和副产物不同 在纯碱的生产过程中是先通入 NH 3 还是 CO 2 ？ 思考与交流 人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰（ 1791 ）、索尔维（ 1862 ）和侯德榜（ 1924 ）的名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关系有哪些新的认识？ 总结： 氨碱法的生产原理 重点： 难点： 离子反应的实质就是使离子的浓度减小 NaCl+NH 3 +CO 2 +H 2 O=NaHCO 3 ↓ +NH 4 Cl 2NaHCO 3 ==== Na 2 CO 3 +CO 2 ↑ +H 2 O ↑ △ 练习 1. 下列属于侯氏制碱法的优点的是（ ） A . 氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B . 母液可回收氯化铵 C . 氯化钠的利用率达 96% D . 以上全是 D 2. 工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ ） A.KHCO 3 溶解度较大 B.KHCO 3 溶解度较小 C.K 2 CO 3 溶解度较大 D.K 2 CO 3 溶解度较大 A 3. 为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），取少量样品进行实验，可以采用的方法是（ ） A. 加热后通入澄清石灰水，观察现象 B. 滴加盐酸，观察现象 C. 溶于水中，滴加少量 BaCl 2 溶液，观察现象 D. 溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象 A 4. 我国化学家侯德榜，改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下： (1) 副产品的一种用途为 。 (2) 使原料氯化钠的利用率从 70% 提高到 90% 以上，主要是设计了 的循环。 用作化肥或焊药或电解液 Ⅰ (3) 为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。 (4) 向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 。 (a) 增大 NH 4 + 的浓度，使 NH 4 Cl 更多地析出 (b) 使 NaHCO 3 更多地析出 (c) 使 NaHCO 3 转化为 Na 2 CO 3 ，提高析出的 NH 4 Cl 纯度 稀 HNO 3 和 AgNO 3 溶液 AC 5. 根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：将配制好的饱和 NaCl 溶液倒入烧杯中加热，控制温度在 30—35℃ ，搅拌下分批加入研细的 NH 4 HCO 3 固体，加料完毕后，继续保温 30 分钟，静置、过滤得 NaHCO 3 晶体，用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧两小时，得到 Na 2 CO 3 固体。 (1) 反应温度控制在 30 — 35℃ ，是因为若高于 35℃ ，则 ；若低于 30℃ 则 ；为控制此温度范围，应采取的加热方法是 。 ( 2) 加料完毕后，继续保温 30 分钟，目的是 ；只析出 NaHCO 3 晶体的原因是 ； 用蒸馏水洗涤 NaHCO 3 晶体的目的是除去 杂质（以化学式表示） 四种盐在不同温度下的溶解度（ g∕100g 水 ) 表： 0℃ 10 ℃ 20 ℃ 30 ℃ 40 ℃ 50 ℃ 60 ℃ 100 ℃ NaCI 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH 4 HCO 3 11.9 15.8 21.0 27.0 _① _ _ _ NaHCO 3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 _ NH 4 Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 ① ＞ 35℃ NH 4 HCO 3 会有分解 NH 4 HCO 3 分解 反应速率降低 水浴加热 使反应充分进行 NaHCO 3 的溶解度最小 NaHCO 3 ; NaCl; NH 4 HCO 3 ; NH 4 Cl 上网查阅资料： 1 、我国纯碱生产现状。 2 、现阶段氯化钙的新用途。 作业：