2019-2020学年新人教版必修1：2.1.3研究与实践：了解纯碱的生产历史课件（21张）

1、研究与实践:了解纯碱的生产历史(针对教材P39“研究与实践”) 【材料阅读材料阅读】材料一材料一: :路布兰制碱法路布兰制碱法17831783年年, ,法国科学院以法国科学院以1 2001 200法郎高额奖金悬赏征求制法郎高额奖金悬赏征求制造纯碱的方法。造纯碱的方法。17891789年年, ,法国奥尔良地区封建主公爵的法国奥尔良地区封建主公爵的侍从医生路布兰成功地创造了一种制碱的方法侍从医生路布兰成功地创造了一种制碱的方法,1791,1791年年获得专利获得专利, ,建立起日产建立起日产250250300 kg300 kg的碱厂。路布兰制的碱厂。路布兰制碱法所用的原料除食盐外碱法所用的原料除食

2、盐外, ,还有浓硫酸、木炭和石灰石。还有浓硫酸、木炭和石灰石。其生产工艺如下其生产工艺如下: :第一步第一步: :利用浓硫酸将食盐转变为硫酸钠利用浓硫酸将食盐转变为硫酸钠:2NaCl+:2NaCl+H H2 2SOSO4 4( (浓浓)=Na)=Na2 2SOSO4 4+2HCl+2HCl。第二步第二步: :将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳: :NaNa2 2SOSO4 4+4C +4C NaNa2 2S+4COS+4CO。=高温高温第三步第三步: :硫化钠与石灰石进行反应硫

3、化钠与石灰石进行反应, ,生成碳酸钠和硫生成碳酸钠和硫化钙化钙:Na:Na2 2S+CaCOS+CaCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+CaS+CaS。=高温高温材料二材料二: :索尔维制碱法索尔维制碱法18611861年年, ,比利时人索尔维以食盐、石灰石和氨为原料比利时人索尔维以食盐、石灰石和氨为原料, ,制得了碳酸钠和氯化钙制得了碳酸钠和氯化钙, ,此为氨碱法。其反应步骤如下此为氨碱法。其反应步骤如下: :NaCl+NHNaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NH+NH4 4Cl,Cl,CaCOCaCO3 3 CaO+COCaO+CO

4、2 2,2NH,2NH4 4Cl+CaO=2NHCl+CaO=2NH3 3+CaCl+CaCl2 2+H+H2 2O,O,=高温高温2NaHCO2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+CO+CO2 2 +H +H2 2O O。反应生成的反应生成的COCO2 2和和NHNH3 3可重新作为原料使用。可重新作为原料使用。总反应式为总反应式为CaCOCaCO3 3+2NaCl +2NaCl CaClCaCl2 2+Na+Na2 2COCO3 3这种制碱法的原料利用率低这种制碱法的原料利用率低, ,并产生大量使用价值不高并产生大量使用价值不高的副产物的副产物CaClCaCl2 2。=高温高温

5、=高温高温材料三材料三: :侯氏制碱法侯氏制碱法联合制碱法又称侯氏制碱法联合制碱法又称侯氏制碱法, ,用于在工业上制取纯碱用于在工业上制取纯碱(Na(Na2 2COCO3 3),),由侯德榜于由侯德榜于19431943年发明年发明, ,是世界上广泛采用的是世界上广泛采用的制纯碱法。具体过程为制纯碱法。具体过程为: :在饱和氨盐水中在饱和氨盐水中( (氨气、氯化氨气、氯化钠都达到饱和的溶液钠都达到饱和的溶液) )通入二氧化碳从而发生如下反应通入二氧化碳从而发生如下反应: :反应化学方程式为反应化学方程式为: :(1)NH(1)NH3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=NH=NH4 4HCO

6、HCO3 3。(2)NH(2)NH4 4HCOHCO3 3+NaCl=NH+NaCl=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3。(3)2NaHCO(3)2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2。反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而析出反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而析出, ,可以进一步煅可以进一步煅烧分解为碳酸钠、水和二氧化碳烧分解为碳酸钠、水和二氧化碳, ,其中二氧化碳可以再其中二氧化碳可以再次进入反应重复利用。次进入反应重复利用。 【思考提升思考提升】1.1.路布兰制碱法开创了历史的先河路布兰制碱法开创了历史的先河, ,为人类做出突出贡为人类做出

7、突出贡献献, ,但也存在很多缺点但也存在很多缺点, ,你认为其缺点有哪些你认为其缺点有哪些? ?提示提示: :(1)(1)主要生产过程在固相中进行主要生产过程在固相中进行, ,难以连续生难以连续生产产;(2);(2)需浓硫酸作原料需浓硫酸作原料, ,设备腐蚀严重设备腐蚀严重;(3);(3)产品质量不产品质量不纯纯, ,硫化钙不易溶于水硫化钙不易溶于水, ,沉淀成渣子被弃掉沉淀成渣子被弃掉, ,原料利用不原料利用不充分充分, ,成本较高成本较高;(4);(4)生成生成HClHCl、COCO等气体等气体, ,造成环境污染。造成环境污染。2.2.索尔维制碱法相对路布兰制碱法有哪些优点索尔维制碱法相对

8、路布兰制碱法有哪些优点? ?还有什还有什么需要改进的地方么需要改进的地方? ?提示提示: :(1)(1)优点优点: :氨碱法使生产实现了连续性生产氨碱法使生产实现了连续性生产, ,食盐食盐的利用率得到很大程度提高的利用率得到很大程度提高, ,产品较纯净产品较纯净, ,因而被称为因而被称为纯碱纯碱, ,但最大的优点还在于成本低廉。但最大的优点还在于成本低廉。(2)(2)缺点缺点: :原料利用率低原料利用率低, ,并产生大量使用价值不高的副并产生大量使用价值不高的副产物产物CaClCaCl2 2。3.3.相对于索尔维制碱法相对于索尔维制碱法, ,侯氏制碱法做了哪些改进侯氏制碱法做了哪些改进? ?提

9、示提示: :针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低, ,制制碱成本高碱成本高, ,废液、废渣污染环境和难以处理等不足废液、废渣污染环境和难以处理等不足, ,侯侯德榜先生经过上千次试验德榜先生经过上千次试验, ,在在19431943年成功研究出联合制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碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起, ,联合生联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的产。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氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来, ,作为化工产品作为化工产品或化肥。食盐

10、溶液又可以循环使用。所谓或化肥。食盐溶液又可以循环使用。所谓“联合制碱法联合制碱法”中的中的“联合联合”, ,指该法将合成氨工业与制碱工业组合在指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起一起, ,利用了生产氨时的副产品利用了生产氨时的副产品COCO2 2, ,革除了用石灰石分解革除了用石灰石分解来生产来生产, ,简化了生产设备。此外简化了生产设备。此外, ,联合制碱法也避免了生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产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙, ,而用可作化肥的而用可作化肥的氯化铵来回收氯化铵来回收, ,提高了食盐利用率提高了食盐利用率, ,缩短了生产流程缩短了生产流程, ,减减

11、少了对环境的污染少了对环境的污染, ,降低了纯碱的成本。降低了纯碱的成本。【迁移应用迁移应用】侯氏制碱法是我国化学工程专家侯德榜于侯氏制碱法是我国化学工程专家侯德榜于19431943年独立年独立发明发明, ,它打破了当时外国的技术封锁。某化学小组模拟它打破了当时外国的技术封锁。某化学小组模拟侯氏制碱法侯氏制碱法, ,以以NaClNaCl、NHNH3 3、COCO2 2和水等为原料以及如图和水等为原料以及如图所示装置制取所示装置制取NaHCONaHCO3 3, ,反应的化学方程式为反应的化学方程式为NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3

12、3+NH+NH4 4ClCl。然后再将。然后再将NaHCONaHCO3 3制成制成NaNa2 2COCO3 3。(1)(1)装置乙的作用是装置乙的作用是_。(2)(2)由装置丙中产生的由装置丙中产生的NaHCONaHCO3 3制取制取NaNa2 2COCO3 3时时, ,需要进行的需要进行的实验操作有实验操作有_、洗涤、灼烧。、洗涤、灼烧。NaHCONaHCO3 3制取制取NaNa2 2COCO3 3的化学方程式为的化学方程式为_。(3)(3)侯氏制碱法制取侯氏制碱法制取NaHCONaHCO3 3时时, ,应先通应先通NHNH3 3, ,后通后通COCO2 2, ,目的目的是是_。【解析解析】

13、(1)(1)装置甲是制备二氧化碳气体的发生装置装置甲是制备二氧化碳气体的发生装置, ,生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体, ,对制备碳酸氢对制备碳酸氢钠有影响钠有影响, ,装置乙的作用是吸收氯化氢气体装置乙的作用是吸收氯化氢气体; ;最后的尾最后的尾气中含有氨气气中含有氨气, ,不能排放到空气中不能排放到空气中, ,需要进行尾气吸需要进行尾气吸收收;(2);(2)由装置丙中产生由装置丙中产生NaHCONaHCO3 3发生的反应为发生的反应为NHNH3 3+CO+CO2 2+ +H H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4Cl;Cl;制取制取NaNa2 2COCO3 3时需要过滤时需要过滤得到晶体得到晶体, ,洗涤后加热灼烧