資源簡(jiǎn)介

(共23張PPT)
揭秘索爾維制堿法和侯氏制堿法
——化學(xué)平衡思想的創(chuàng)造性應(yīng)用
1.通過(guò)認(rèn)識(shí)制堿工業(yè)中復(fù)雜的多平衡體系，學(xué)會(huì)分析溶液中的微粒和平衡，理解平衡之間的相互影響，能根據(jù)實(shí)際需求選擇調(diào)控平衡移動(dòng)的方法；
2.通過(guò)了解工業(yè)制堿的原理，體會(huì)化學(xué)原理的巧妙應(yīng)用，了解我國(guó)科學(xué)家對(duì)制堿工業(yè)作出的巨大貢獻(xiàn)。
純堿是重要的基礎(chǔ)化工原料
味精
食品添加劑
建筑材料
玻璃
洗滌劑
項(xiàng)目活動(dòng) 1
解讀索爾維制堿法
比利時(shí)工程師索爾維以食鹽、石灰石和
氨為原料制得碳酸鈉和氯化鈣，1867年這種
方法被命名為索爾維制堿法。
索爾維制堿法以NaCl、NH3、CO2、H2O作為反應(yīng)物，可制得NaHCO3， NaHCO3可溶于水，而索爾維法卻能得到NaHCO3沉淀，試用化學(xué)平衡的原理解釋原因并書寫制堿（純堿）反應(yīng)的化學(xué)方程式。
交流與討論
交流與討論
物質(zhì)組成
NaCl
NH3
CO2
H2O
NaHCO3
析出
宏觀現(xiàn)象
微粒種類與數(shù)量
增大c(Na+)
和c(HCO3)
-
NaCl = Cl +Na+
2NH3·H2O+CO2=
CO3 +2NH4+H2O
2-
+
CO3 +H2O+CO2 2HCO3
-
2-
NaHCO3
+
NaCl+NH3+CO2+H2O === NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑
△
索爾維制堿法（1861年）
[思考]結(jié)合下表思考為什么第一步反應(yīng)中不直接生成Na2CO3
幾種鹽的溶解性數(shù)據(jù)
NaCl NH4Cl Na2CO3 NH4HCO3 NaHCO3 (NH4)2CO3
溶解度/ g （20℃，100g水） 36.0 37.2 21.5 21.7 9.6 100
[思考]可以通過(guò)改變哪些外界條件來(lái)增加NaHCO3產(chǎn)量
物質(zhì)組成
NaCl
NH3
CO2
H2O
NaHCO3
析出
宏觀現(xiàn)象
微粒種類與數(shù)量
增大c(Na+)
和c(HCO3)
-
NaCl = Cl +Na+
NaHCO3
2NH3·H2O+CO2=
CO3 +2NH4+H2O
2-
+
CO3 +H2O+CO2 2HCO3
-
2-
+
使用飽和食鹽水
通入足量CO2
[思考]實(shí)際工業(yè)中為什么要先向飽和食鹽水中通入氨氣制得氨鹽水，再緩慢而持續(xù)地通入二氧化碳？
二氧化碳在飽和食鹽水中溶解度小,先通二氧化碳再通氨氣,制得的碳酸氫鈉量太少,不會(huì)析出。先通氨氣形成氨鹽水,再通二氧化碳能被大量吸收,有利于制得更多的碳酸氫鈉。
CO2 的溶解度（1:1）
NH3 的溶解度（1:700）
室溫下，
目標(biāo)：獲得更多的HCO3
-
[思考]還可以通過(guò)調(diào)控什么條件促使下列平衡正向移動(dòng)呢？
Na+(aq)+HCO3 (aq) NaHCO3(s)
-
ΔH＜0
NaHCO3在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)
溫度/ ℃ 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃
溶解度/ g 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4
資料在線
降溫
平衡正移
實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)室模擬索爾維制堿法
碳酸鈣粉末
稀硫酸
氨鹽水，滴有酚酞溶液
冰水浴
試管內(nèi)溶液紅色變淺,最后變?yōu)闊o(wú)色,然后溶液變渾濁,有固體析出。
【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】
工業(yè)制法
索爾維制堿法的工藝流程圖
[思考]氨是怎樣實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用的 書寫“灰蒸”這一步反應(yīng)的離子方程式。從綠色化學(xué)角度，評(píng)價(jià)索爾維法的優(yōu)點(diǎn)和不足。
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
△
優(yōu)點(diǎn)：NH3、CO2實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。
不足：CaCl2、NaCl
直接排放，食鹽利用率低。
1937年， 盧溝橋事變后不久，日軍攻占天津，原制堿廠被迫停產(chǎn)。范旭東、侯德榜等將工廠遷至四川。四川沒(méi)有廉價(jià)的海鹽，只能使用從深井中吊上來(lái)的低濃度“ 井鹽水 ”，井鹽與海鹽相比，成本是海鹽的十倍之高。如何提高制堿工藝中原料NaCl的利用率是當(dāng)時(shí)亟待解決的難題。
井鹽熬制
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
高濃度的Cl 會(huì)使補(bǔ)加的食鹽難以溶解
NH4濃度過(guò)高可能會(huì)以銨鹽的形式析出，影響產(chǎn)物的產(chǎn)率和純度
+
索爾維制堿法
項(xiàng)目活動(dòng) 2
體會(huì)侯氏制堿法的創(chuàng)新
侯氏制堿法是將索爾維法和合成氨工業(yè)聯(lián)合起來(lái),同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法，也稱“聯(lián)合制堿法”。
“吸氨”、“冷析”、“鹽析”過(guò)程的具體目的是什么？
母液
Na+
Cl
HCO3
-
NH4
+
析出NH4Cl沉淀
宏觀現(xiàn)象
微粒種類與數(shù)量
增大c(Cl-)
和c(NH4)
+
調(diào)控條件
“吸氨”
“鹽析”
NH4 (aq) + Cl (aq) NH4Cl(s) ΔH＜0
+
“冷析”
平衡正移
Na+、Cl (主)
NH4 、HCO3(少)
-
+
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
【練一練】
1.比利時(shí)人索爾維以NaCl、CO2、NH3、H2O為原料制得了純凈的Na2CO3,該法又稱氨堿法,其主要生產(chǎn)流程如下：
A.從理論上看,循環(huán)生產(chǎn)時(shí)不需要再補(bǔ)充NH3
B.從綠色化學(xué)原料充分利用的角度看,該方法有兩個(gè)明顯的缺陷是:氯化鈉未能充分利用和產(chǎn)生CaCl2廢棄物
C.將NH4Cl作為一種化工產(chǎn)品,不再生產(chǎn)NH3來(lái)循環(huán)使用
D.從理論上看,每再生產(chǎn)1 mol Na2CO3,再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是2 mol NaCl和1 mol CO2
下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　)
C
2.右圖是模擬“侯氏制堿法”制取NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是( 　)
A.由a通入CO2,然后由b通入NH3,c中放堿石灰
B.由b通入NH3,然后由a通入CO2,c中放堿石灰
C.由a通入NH3,然后由b通入CO2,c中放置蘸稀硫酸的脫脂棉
D.由b通入CO2,然后由a通入NH3,c中放置蘸稀硫酸的脫脂棉
C
3.我國(guó)化學(xué)家侯德榜根據(jù)NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性質(zhì),運(yùn)用CO2+NH3+H2O+NaCl === NaHCO3↓+NH4Cl的反應(yīng)原理制備純堿。下面是在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的生產(chǎn)流程示意圖:
則下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A.A氣體是NH3,B氣體是CO2
B.第Ⅲ步得到的晶體是發(fā)酵粉的主要成分
C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃儀器是燒杯、漏斗、玻璃棒
D.第Ⅳ步操作的主要過(guò)程有溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶
D
4.我國(guó)化學(xué)家侯德榜改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝,探索出了一種生產(chǎn)純堿的方法,其生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下:
(1)上述生產(chǎn)純堿的方法稱　　　　　,副產(chǎn)品的一種用途為　 　　　　　。
(2)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是　　　　　　　　　　　　 　　。
用做農(nóng)作物的化肥
侯氏制堿法
NH3+CO2+H2O+NaCl === NaHCO3↓+NH4Cl
(3)寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式為　　　　　　。
(4)向母液中通氨氣,加入細(xì)小食鹽顆粒,冷卻析出副產(chǎn)品,通氨氣的作用有　　。
a.增大 的濃度,使NH4Cl更多地析出
b.使NaHCO3更多地析出
c.使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3,提高析出NH4Cl的純度
CO2
ac
項(xiàng)目成果展示
分析真實(shí)溶液?jiǎn)栴}的一般思路
調(diào)控條件
宏觀目標(biāo)
物質(zhì)組成、
微粒、平衡
宏觀現(xiàn)象
微粒的數(shù)量
微粒的種類
物質(zhì)
微粒的
相互作用

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