高中化学必修第一册研究与实践1了解纯碱的生产历史课件

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研究与实践 1 了解纯碱的生产历史【研究目的】纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。  3．侯氏制碱法1943年我国化学工程专家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl，该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。【问题讨论】1．路布兰制碱法开创了历史的先河，为人类做出突出贡献，但也存在很多缺点，你认为其缺点有哪些？提示：(1)主要生产过程在固相中进行，难以连续生产；(2)需浓硫酸作原料，设备腐蚀严重；(3)产品质量不纯，硫化钙不易溶于水，沉淀成渣子被弃掉，原料利用不充分，成本较高；(4)生成HCl、CO等气体，造成环境污染。2．索尔维制碱法相对路布兰制碱法有哪些优点？还有什么需要改进的地方？提示：(1)优点：氨碱法使生产实现了连续性生产，食盐的利用率得到很大程度提高，产品较纯净，因而被称为纯碱，但最大的优点还在于成本低廉。(2)缺点：原料利用率低，并产生大量使用价值不高的副产物CaCl2。3．相对于索尔维制碱法，侯氏制碱法做了哪些改进？提示：针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年成功研究出联合制碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。所谓“联合制碱法”中的“联合”，指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起，利用了生产氨时的副产品CO2，革除了用石灰石分解来生产，简化了生产设备。此外，联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙，而用作化肥的氯化铵来回收，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。【素养练习】1．“NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是(　　)答案：C解析：侯氏制碱法的实质就是利用NaHCO3溶解度比其他物质小的原理，则A说法正确；纯碱是Na2CO3的俗名，而NaHCO3的俗称是小苏打，则B说法正确；析出晶体后的溶液一定为该物质的饱和溶液，则C说法错误；NH4Cl是一种可用作氮肥的副产品，D说法正确。2．下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是(　　)A．A气体是CO2，B气体是NH3B．第Ⅲ步得到的晶体是Na2CO3·10H2OC．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶答案：C 3．“索尔维制碱法”工艺流程如图所示，请回答下列问题：(1)向饱和氯化钠溶液中先通入________，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为______________________________________。(2)索尔维制碱法除了得到纯碱外，还会产生一种废渣________。侯氏制碱法在此工艺上改进，不再使用碳酸钙制备CO2，而是在制备NH3的过程中制得CO2，则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了________，此物质在农业上的用途是_________。NH3NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4ClCaCl2NH4Cl作氮肥解析：(1)由于氨气极易溶于水，所以向饱和NaCl溶液中先通入氨气，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(2)根据原子守恒可知反应后还有氯化钙生成。根据化学方程式NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl可知侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得氯化铵。铵盐在农业上可作氮肥。4．某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱。先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制备成Na2CO3。(1)装置甲中反应的离子方程式为____________________________；装置乙的作用是___________________，反应的化学方程式为______________________________。(2)反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中反应的化学方程式为______________________________________。(3)用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有________、洗涤固体、________，最后一步发生反应的化学方程式为___________________________。CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O除去CO2中的HCl气体NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl过滤灼烧