高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题3 纯碱的生产图文课件ppt

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修2 化学与技术课题3 纯碱的生产图文课件ppt，共27页。PPT课件主要包含了想一想，寸草不生的盐碱地，自然界中有纯碱吗，鄂尔多斯天然碱厂，资料卡片，侯氏制碱法的原理等内容，欢迎下载使用。
一、纯碱工业的发展史：纯碱是重要的化工原料之一，也是大众消费品，广泛应用于玻璃工业、钢铁工业、化学工业、医药工业、搪瓷、纺织、印染、造纸、食品等多种工业的生产。1983年，世界纯碱产量为30Mt。 纯碱工业始于18世纪末，法国人勒布朗，比利时人索尔维，中国人侯德榜等，都先后作出了突出的贡献。
自然界中哪些地方存在纯碱？
碳酸钠在自然界存在相当广泛
一些生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖，这些地区大多干旱、少雨，图我国的内蒙古、吉林、黑龙江、青海和宁夏等地，当冬季到来时，湖水中所含的碳酸钠结晶析出，经简单的加工就得到天然碱，18世纪中期工业革命以后，天然碱和从植物灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。
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？
中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖—青海湖
一、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
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
原料: NaCl、 H2SO4浓、 C、CaCO3
缺点: 此法因难于连续生产，又需浓硫酸作原料，设备腐蚀严重，产品质量不纯，原料利用不充分，价格较贵，所以在投产不久后不敌索尔维法的竞争，而被淘汰。虽然如此他的制碱法在历史上曾盛行一时，是化学工业发展史的一个里程碑。
二、索尔维制碱法（氨碱法）：
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
NaCl + CO2 + H2O + NH3→ NaHCO3 ↓ + NH4Cl
2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用）
NH4Cl又可以与生石灰反应，产生NH3，重新作为原料使用：   2NH4Cl+Ca(OH)2→2NH3↑+CaCl2+2H2O （NH3循环使用）
NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl
标准状况下CO2和NH3在水中的溶解度如下表所示
思考：为什么在饱和食盐水中先通入氨气？
以下是在一定温度下一些物质的溶解度
CO2 、 NaCl、 NH3
索尔维法的优点：缺点：
1、原料（食盐和石灰石）便宜；2、产品纯碱的纯度高；3、副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；4、制造步骤简单，适合于大规模生产。
1、 NaCl利用率低2、生成用途不大的CaCl2
侯德榜介绍：在中国化学工业史上，有一位杰出的科学家，他为祖国的化学工业事业奋斗终生，并以独创的制碱工艺闻名于世界，他就像一块坚硬的基石，托起了中国现代化学工业的大厦，这位先驱者就是被称为“国宝”的侯德榜。 侯德榜制碱背景：1937年，抗日战争爆发，由于当时内地盐价昂贵，用传统的索尔维法制碱成本太高，无法维持生产，为寻找适应内地条件的制碱工艺，永利公司准备向德国购买新的工艺，但德国与日本暗中勾结，除了向侯德榜一行高价勒索外，还提出了种种对中国人来说是丧权辱国的条件，为了维护民族尊严，侯德榜与永利的工程技术人员一起，认真剖析了察安法流程，终于确定了具有自己独立特点的新的制碱工艺，1941年，这种新工艺被命名为“候氏制碱法”。
三、侯氏制碱（联合制碱法）
侯氏制碱法的流程图(联合制碱法）
N2的制取：空气液化H2、CO2的制取： C+H2O(g)→ H2+CO 、 CO+H2O(g) → H2+CO2 NH3的合成： N2+3H2 → 2NH3
NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓（析出）
2NaHCO3→Na2CO3+H2O+CO2
1、合成氨工厂的反应：
2、向已经氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳
3、 加热碳酸氢钠，得到碳酸钠

思考1：在滤液中通入氨气的目的？
1、增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出
2、使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度
思考2：在滤液中加入固体NaCl目的
同离子效应，使NH4Cl沉降，在降温至t1℃以下分离析出更多的NH4Cl沉淀，同时又补充了下一过程中所要的N a+
CO2 、NH3、NaCl
1、提高了NaCl利用率2、产生了有用的化工原料 和肥料 NH4Cl
索氏制碱法的流程图：（氨碱法）
侯氏制碱法的流程图（联合制碱法）
四、侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点：1、相同点：
NaCl＋NH3＋H2O＋CO2→NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3△Na2CO3+H2O+CO2↑
Ca(OH)2+2NH4Cl →2NH3+CaCl2+2H2OCa(OH)2来源：CaCO3→CaO+CO2CaO+H2O →Ca(OH)2
1、通入NH3：a、增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出b、使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度2、降温,并加入过量NaCl： 低温时NH4Cl 溶解度比NaCl小，所以可以使NH4Cl析出，同时补充Na+
CO2 NaCl
CO2 ：石灰石的煅烧 NH3 ：Ca(OH)2与NH4Cl的反应
CO2 ：高温下焦炭与水蒸气的反应NH3 ：工业合成氨的反应
1、 NaCl利用率低 2、生成用途不大的CaCl2
优点：1、提高了NaCl利用率 2、产生了有用的化工原料 和肥料 NH4Cl
课堂练习1： （05上海）我国化学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) 上述生产纯碱的方法称， 副产品的一种用途为。(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式是。(3) 写出上述流程中X物质的分子式。
联合制碱法或侯德榜制碱法
作氮肥（了解：电镀液、焊药、祛痰药等）
NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NH4Cl + NaHCO3↓
(4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了（填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是。(5)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 。(6) 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 。增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出使NaHCO3更多地析出(c)使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出NH4Cl的纯度
课堂练习2：工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl杂质。某校研究性学习活动小组为了测定混合物中纯碱的质量分数，拟使用下图实验装置，先测定一定量的样品和酸反应放出二氧化碳的质量，再计算混合物中纯碱的质量分数。
(1)甲装置的作用是 ； (2)乙装置反应前先通数分钟空气的作用是 ，甲装置反应的离子方程式是 。
甲 乙 丙
吸收二氧化碳中的水蒸气
排出装置中的二氧化碳气体
CO2+2OH- CO32-+H2O
丙装置的作用是