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类型第二章 研究与实践1 了解纯碱的生产历史 (新人教版 高中化学必修一 课件).pptx

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    1、研究与实践1 了解纯碱的生产历史 【研究目的研究目的】 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。 【材料阅读材料阅读】 1.路布兰制碱法 1791年法国医生路布兰首先取得专利,以食盐为原料,制得了纯碱,称 为路布兰制碱法。 制取原理与步骤 (1)先使氯化钠与硫酸反应,生成硫酸钠: 2NaClH2SO4 Na2SO42HCl。 (2)然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠: Na2SO44C Na2S4CO。 (3)最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠: Na2SCaCO3=Na2CO3CaS。 =

    2、= 高温 2.索尔维制碱法 1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法,是以食盐(氯化钠)、石灰 石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。 制取原理与步骤 (1)在饱和食盐水中先通入氨气,再通入二氧化碳,析出碳酸氢钠: NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。 (2)过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体,得到纯碱产品: 2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O,反应产生的二氧化碳循环使用。 (3)氯化铵滤液与石灰乳混合加热: 2NH4ClCa(OH)2 CaCl22NH32H2O,反应产生的氨气循环使用。 = = 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

    3、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。 制取原理与步骤 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。 【分析讨论分析讨论】 1.根据所阅读资料,分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优 势是什么? 提示 氨碱

    4、法(索尔维制碱法)相比于路布兰制碱法的优点是:原料(食盐 和石灰石)便宜;产品纯碱的纯度高;副产品氨和二氧化碳都可以回收循 环使用;制造步骤简单,适合于大规模生产。 侯氏制碱法与氨碱法相比较,其优点是食盐的利用率大大提高,用等量 的食盐可生产更多的纯碱,同时得到氮肥氯化铵,不再产生废渣氯化钙, 减少了对环境的污染,并且大大降低了纯碱和氮肥的成本,充分体现了 大规模联合生产的优越性。 2.从生态文明建设的角度,思考侯氏制碱法的意义。 提示 减少了对环境的污染,有助于环境保护和生态文明建设,利用率 高,产率高,降低了成本,减少了资源的浪费和能源的消耗。 【结果与讨论结果与讨论】 1.侯氏制碱法的原

    5、理反应能发生的原因是什么? 提示 碳酸氢钠溶解度小,在此条件下可以生成沉淀,从而使反应发生。 2.从原材料的角度综合考虑,你认为制碱工厂可以与哪些工厂就近建设。 提示 合成氨、石灰、水泥厂等。 3.侯氏制碱法中先通氨气至饱和再通二氧化碳的优点是什么? 提示 氨气易溶于水,且溶于水后显碱性,有助于吸收二氧化碳,从而 析出更多的碳酸氢钠。 1.“NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl”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 理解应用理解应用 1 2 3 4 5 6 解析 侯氏制碱法的实质就是利用NaHCO3溶解度比其他物

    6、质小的原理, 则A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; 纯碱是Na2CO3的俗名,而NaHCO3的俗名是小苏打,则B说法正确; NH4Cl是一种可用作氮肥的副产品,D说法正确。 1 2 3 4 5 6 解析 侯氏制碱法中应先在饱和食盐水中通入NH3再通入CO2。因为CO2 在饱和食盐水中的溶解度很小,先通入NH3使食盐水显碱性,能够吸收 大量CO2气体,产生高浓度的 ,才能析出NaHCO3晶体。 2.右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NH3 B.第步得到的晶体是Na2CO3 10H2O C.侯氏

    7、制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异 D.第步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶 1 2 3 4 HCO 3 5 6 3.已知碳酸氢钠的溶解度较小。在饱和的氨和氯化钠的混合溶液中通入 二氧化碳,可析出碳酸氢钠固体:NaClNH3CO2H2O=NaHCO3 NH4Cl。据此,我国杰出的化学家侯德榜设计出了生产纯碱的方法: 1 2 3 4 这种方法被人们称为侯氏制碱法。 试回答下列问题: (1)写出由碳酸氢钠固体制碳酸钠的化学方程式:_ _。 饱和 NaCl 溶液 通NH3 通CO2 NaHCO3 加热 Na2CO3, 2NaHCO3= Na2CO3 H2OCO2 5 6 解析 NaHCO3固体

    8、受热容易分解生成Na2CO3,反应的化学方程式为 2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2。 1 2 3 4 = 5 6 (2)如果碳酸钠固体中混有碳酸氢钠固体,应如何除去?_(写出方法); 如果碳酸氢钠溶液中混有碳酸钠溶液,应如何除去?_ _(写出化学方程式)。 1 2 3 4 加热 CO2=2NaHCO3 Na2CO3H2O 解析 NaHCO3固体受热容易分解生成Na2CO3,Na2CO3固体中混有 NaHCO3固体可以通过加热的方法除去;如果NaHCO3溶液中混有Na2CO3 溶液,可以在溶液中通入过量二氧化碳气体。 5 6 4.侯氏制碱法的步骤如下图: 试回答下列问题: (1)若上述的

    9、悬浊液是碳酸氢钠和氯化铵的混合液,则和的总反应化 学方程式为_。 由这一反应可知氯化钠比碳酸氢钠的溶解度_。 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl 1 2 3 4 大 5 6 解析 从生成物是NaHCO3和NH4Cl两种物质不难写出、的总反应化 学方程式:NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。显然溶解度: NaClNaHCO3,所以在NaCl的饱和溶液中才会析出NaHCO3。 1 2 3 4 5 6 (2)的操作叫_。 过滤 1 2 3 4 解析 把不溶晶体与液体分离的方法称为过滤。 5 6 (3)的操作叫_。 灼烧 1 2 3 4 解析 的操作是对NaHCO3进行

    10、加热,使其分解,同时使挥发性物质 气化而除去,该操作为灼烧。 5 6 解析 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NaClNH3 CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。 5.“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_ _。 NH3 1 2 3 4 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3 NH4Cl 5 6 (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

    11、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_。 CaCl2 1 2 3 4 NH4Cl 作氮肥 5 6 解析 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 NH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl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。 1 2 3 4 5 6 (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_。 6.(2020 北京101中学高一质检)某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯 碱并进行后续实验。 .制备纯碱:先以NaCl、NH

    12、3、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 2 3 4 CaCO32H=Ca2CO2 除去 NaHCO3HCl=NaClH2OCO2 H2O CO2中的HCl气体 5 6 解析 装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水,反应 的离子方程式是CaCO32H=Ca2CO2H2O;装置乙中碳酸氢 钠与氯化氢反应放出二氧化碳,装置乙的作用是用碳酸氢钠除去二氧化 碳中的氯化氢,反应的化学方程式为为NaHCO3HCl=NaClH2O CO2。 1 2 3 4 5 6 解析 装置丙中氯化钠、二氧化碳、氨气反应可得两种产物,分别是 NaHC

    13、O3和另一种盐,根据元素守恒,另一种盐是氯化铵,反应的化学 方程式是NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl。 (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_ _。 1 2 3 4 NH3CO2 H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl 5 6 解析 用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时,需要进行的实验操作 有过滤、洗涤固体、灼烧生成碳酸钠,灼烧碳酸氢钠发生反应的化学方 程式为2NaHCO3 Na2CO3H2OCO2。 (3)用装置丙中

    14、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_ _。 1 2 3 4 过滤 灼烧 2NaHCO3 = Na2CO3H2OCO2 = 5 6 选择的装置(填编号) 实验现象 实验结论 样品中含NaHCO3 .测定所得产品的组成和纯度 (4)检验纯碱样品中是否混有NaHCO3,请选择下列装置设计实验,并完 成下表: 1 2 3 4 A、B B中澄清石灰水变浑浊(或A、 C C中物质变蓝 或A、C、 B C中物质变蓝,B中澄清石 灰水变浑浊) 5 6 解析 用装置A加热分解 NaHCO3,用澄清石灰水检验是否有二氧化碳 气体放出,选择装

    15、置B,若澄清石灰水变浑浊,则含有NaHCO3。 1 2 3 4 5 6 (5)测定该纯碱样品的纯度:称取m1 g样品,置于小烧杯中,加水溶解, 滴加足量CaCl2溶液。将反应混合物过滤、洗涤、干燥、称量,得到固体 的质量为m2 g。则该纯碱样品的纯度为_。 1 2 3 4 106m2 m1 % 5 6 样品纯度为 106m2 100 m1 100%106m 2 m1 %。 解析 设样品中Na2CO3的质量为x g,CaCl2与Na2CO3反应生成碳酸钙和 氯化钠; CaCl2Na2CO3=CaCO32NaCl 106 100 x g m2 g 106 x g 100 m2 g x106m 2 100 1 2 3 4 5 6 本课结束 更多精彩内容请登录:

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