纯碱的生产历史高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

纯碱的生产历史碳酸钠与碳酸氢钠计算第4课时第一节钠及其化合物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。【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。(1)制取原理与步骤①首先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠：②然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：③最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠：Na2S＋CaCO3===Na2CO3＋CaS。(2)制取方法评价路布兰制取纯碱，主要生产过程在固相中进行，难以连续生产，又需硫酸做原料，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20世纪20年代被淘汰。(1)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：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(2)制取方法评价此法食盐利用率比路布兰制碱法高，产品较纯净，成本低。缺点：原料中一半成分未能转化为产品。3.侯氏制碱法1943年我国化学工业科学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。(1)制取原理与步骤①低温下先向饱和食盐水中通入氨气，然后通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入食盐细粉，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，NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓。(2)制取方法评价①符合现在提倡的“绿色化学的要求”，提高了原料(NaCl)的利用率，不产生无用的CaCl2。②利用了大规模联合生产的优越性，利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。如合成氨厂的废料CO2可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的Cl－可以代替价格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了综合经济效益。【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，原料利用率高，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】1.侯氏制碱法的反应原理能发生的原因是什么？提示碳酸氢钠的溶解度小，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.侯氏制碱法中先通入氨气至饱和再通入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。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。碳酸钠与碳酸氢钠的相关计算1.Na2CO3、NaHCO3与足量盐酸反应的定量关系①生成CO2的速率NaHCO3快②耗酸量等质量Na2CO3耗酸多相同数目Na2CO3耗酸多③生成CO2的体积等质量NaHCO3产生的多相同数目相等2.质量差量法在反应前后，物质的质量差和参加该反应的反应物或生成物的质量成正比关系。2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

Δm168g

106g

62gNaHCO3受热分解时，当168gNaHCO3反应后，固体质量减少62g，实际参与反应的各物质的质量对应成比例。提示2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O84g

53g

22g

9g2CO2＋2Na2O2===2Na2CO3＋O222g

39g

53g2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑9g

39g

40g综上所述，加热一段时间后，容器中的固体及质量分别是碳酸钠106g、氢氧化钠40g。若将84g碳酸氢钠和78g过氧化钠置于密闭容器中，加热一段时间后，容器中的固体是什么？固体的质量是多少？思考13.图像分析法(1)向Na2CO3溶液中逐滴滴入盐酸①Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，②NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。(2)向NaHCO3溶液中逐滴滴入盐酸NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。若向NaOH、Na2CO3混合液中滴加盐酸，依据反应的先后顺序写出相应的化学方程式，并画出CO2的体积随加入盐酸的体积变化的草图。思考2提示①NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，②Na2CO3＋HCl===NaCl＋NaHCO3，③NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑。已知：①纯净的碳酸钠ag；②碳酸钠与碳酸氢钠的混合物ag。关于两者的比较，下列描述正确的是A.分别和盐酸完全反应时，混合物的耗酸量大B.分别和盐酸完全反应时，纯净的碳酸钠放出的CO2多C.分别溶于水，再加入足量澄清石灰水，混合物得到的沉淀质量大D.分别配成溶液，混合物溶液中的Na＋个数多练习1√相同质量的Na2CO3比NaHCO3耗酸量要多，但是产生的CO2要少，A、B项错误；相同质量的两组物质，混合物含的碳元素较多，故最终转化成CaCO3沉淀的质量就大，C项正确；Na2CO3中钠元素的质量分数高于NaHCO3，故相同质量的Na2CO3比NaHCO3所含Na＋的数目多，D项错误。把Na2CO3和NaHCO3的混合物27.4g加热到质量不再变化时，得残留固体21.2g。求原混合物中NaHCO3和Na2CO3的质量之比为A.53∶84 B.84∶53C.1∶1 D.42∶53练习2√设NaHCO3的质量为xg，则根据化学方程式可知：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O

Δm168

62xg

(27.4－21.2)g＝6.2gx＝168×＝16.8，混合物中碳酸钠的质量是27.4g－16.8g＝10.6g，所以原混合物中NaHCO3与Na2CO3的质量之比为16.8∶10.6＝84∶53。1.要除去碳酸氢钠溶液中混有的少量碳酸钠，最好采用A.加入过量的澄清石灰水B.通入足量的CO2气体C.将溶液加热蒸干并灼烧D.加入适量的氢氧化钠溶液√123自我测试4澄清石灰水和碳酸钠、碳酸氢钠均发生反应，生成碳酸钙沉淀，故A错误；可以通入足量二氧化碳使碳酸钠转化为碳酸氢钠而除去，反应的化学方程式为Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，并且二氧化碳和碳酸氢钠之间不会发生反应，故B正确；将溶液加热蒸干并灼烧，可使碳酸氢钠分解生成碳酸钠，故C错误；氢氧化钠和碳酸氢钠反应生成碳酸钠和水，故D错误。123自我测试42.有两份质量相同的NaHCO3，向第一份中加入盐酸使其充分反应；将第二份加热使其完全分解，冷却至原温度再加入相同浓度的盐酸，充分反应，则它们所耗用的盐酸的体积比为A.2∶1 B.1∶1C.1∶2 D.4∶1√自我测试123本题可从钠元素守恒的角度考虑。无论NaHCO3是直接与盐酸反应，还是先加热分解再与盐酸反应，Na的量不变，生成NaCl的量相等，则消耗盐酸的量相等。4方案操作判断A分别加入澄清石灰水产生沉淀者为Na2CO3溶液B分别加入等浓度的稀盐酸反应较剧烈者为Na2CO3溶液C分别加入CaCl2溶液产生沉淀者为Na2CO3溶液D逐滴加入等浓度的NaOH溶液无明显现象的是Na2CO3溶液3.(2022·上海市宜川中学高一期末)有分别装有Na2CO3溶液和NaHCO3溶液的两试管，下列操作或判断正确的是自我测试123√4自我测试123碳酸钠和碳酸氢钠均与Ca(OH)2反应产生沉淀，故不能鉴别二者，故A错误；向Na2CO3中逐滴加入盐酸时，先无气体产生，当盐酸加入较多时，可产生气体，而向NaHCO3中加入同浓度盐酸，则迅速产生气体，产生气体较为剧烈的为碳酸氢钠，故B错误；碳酸钠与氯化钙反应产生碳酸钙沉淀，碳酸氢钠与氯化钙不反应，故氯化钙溶液可以区分二者，故C正确；NaHCO3与NaOH溶液反应生成碳酸钠和水也无现象，故D错误。4(1)溶液中所含溶质为________________。(2)OA段发生反应的离子方程式：____________________________________。AB段发生反应的离子方程式：__________________________。4.将一定体积的CO2通入一定浓度的NaOH溶液中，为了测定所得溶液的成分，向该溶液中逐滴加入盐酸，所加盐酸的体积与产生CO2的体积的关系如图所示：NaOH、