第3章微项目揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法化学平衡思想的创造性应用课件高二上学期化学选择性必修1

揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法——化学平衡思想的创造性应用1.通过认识制碱工业中复杂的多平衡体系，学会分析溶液中的微粒和平衡，理解平衡之间的相互影响，能根据实际需求选择调控平衡移动的方法；2.通过了解工业制碱的原理，体会化学原理的巧妙应用，了解我国科学家对制碱工业作出的巨大贡献。纯碱是重要的基础化工原料味精食品添加剂建筑材料玻璃洗涤剂

项目活动

1解读索尔维制碱法

比利时工程师索尔维以食盐、石灰石和氨为原料制得碳酸钠和氯化钙，1867年这种方法被命名为索尔维制碱法。

索尔维制碱法以NaCl、NH3、CO2、H2O作为反应物，可制得NaHCO3，NaHCO3可溶于水，而索尔维法却能得到NaHCO3沉淀，试用化学平衡的原理解释原因并书写制碱（纯碱）反应的化学方程式。交流与讨论交流与讨论物质组成NaClNH3CO2H2ONaHCO3析出宏观现象微粒种类与数量增大c(Na+)和c(HCO3)-NaCl

=

Cl−+Na+2NH3·H2O+CO2=CO3+2NH4+H2O2-+CO3

+H2O+CO22HCO3-2-NaHCO3+NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2↑△索尔维制碱法（1861年）[思考]结合下表思考为什么第一步反应中不直接生成Na2CO3几种盐的溶解性数据NaClNH4ClNa2CO3NH4HCO3NaHCO3(NH4)2CO3溶解度/g（20℃，100g水）36.037.221.521.79.6100[思考]可以通过改变哪些外界条件来增加NaHCO3产量物质组成NaClNH3CO2H2ONaHCO3析出宏观现象微粒种类与数量增大c(Na+)和c(HCO3)-NaCl

=

Cl−+Na+NaHCO32NH3·H2O+CO2=CO3+2NH4+H2O2-+CO3

+H2O+CO22HCO3-2-+使用饱和食盐水通入足量CO2[思考]实际工业中为什么要先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再缓慢而持续地通入二氧化碳？

二氧化碳在饱和食盐水中溶解度小,先通二氧化碳再通氨气,制得的碳酸氢钠量太少,不会析出。先通氨气形成氨盐水,再通二氧化碳能被大量吸收,有利于制得更多的碳酸氢钠。CO2的溶解度（1:1）

NH3的溶解度（1:700）室温下，目标：获得更多的HCO3

-[思考]还可以通过调控什么条件促使下列平衡正向移动呢？Na+(aq)+HCO3

(aq)

NaHCO3(s)-ΔH＜0NaHCO3在不同温度下的溶解度数据温度/℃0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃溶解度/g6.98.19.611.112.714.516.4资料在线降温平衡正移实验实验室模拟索尔维制碱法碳酸钙粉末稀硫酸氨盐水，滴有酚酞溶液冰水浴试管内溶液红色变浅,最后变为无色,然后溶液变浑浊,有固体析出。【实验现象】工业制法索尔维制碱法的工艺流程图[思考]氨是怎样实现循环利用的书写“灰蒸”这一步反应的离子方程式。从绿色化学角度，评价索尔维法的优点和不足。NH4、Cl−

Na+、HCO3

-+2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O△优点：NH3、CO2实现循环利用。不足：CaCl2、NaCl直接排放，食盐利用率低。

1937年，卢沟桥事变后不久，日军攻占天津，原制碱厂被迫停产。范旭东、侯德榜等将工厂迁至四川。四川没有廉价的海盐，只能使用从深井中吊上来的低浓度“井盐水”，井盐与海盐相比，成本是海盐的十倍之高。如何提高制碱工艺中原料NaCl的利用率是当时亟待解决的难题。

井盐熬制NH4、Cl−

Na+、HCO3

-+高浓度的Cl−会使补加的食盐难以溶解NH4浓度过高可能会以铵盐的形式析出，影响产物的产率和纯度+索尔维制碱法

项目活动

2体会侯氏制碱法的创新侯氏制碱法是将索尔维法和合成氨工业联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法，也称“联合制碱法”。

“吸氨”、“冷析”、“盐析”过程的具体目的是什么？母液Na+Cl−

HCO3-NH4+析出NH4Cl沉淀宏观现象微粒种类与数量增大c(Cl-)和c(NH4)+调控条件“吸氨”“盐析”NH4(aq)+Cl−(aq)NH4Cl(s)ΔH＜0+“冷析”平衡正移Na+、Cl−

(主)NH4

、HCO3(少)

-+NH4、Cl−

Na+、HCO3

-+【练一练】1.比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3,该法又称氨碱法,其主要生产流程如下：A.从理论上看,循环生产时不需要再拓展资料NH3B.从绿色化学原料充分利用的角度看,该方法有两个明显的缺陷是:氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物C.将NH4Cl作为一种化工产品,不再生产NH3来循环使用D.从理论上看,每再生产1molNa2CO3,再拓展资料的物质及其物质的量分别是2molNaCl和1molCO2下列有关说法不正确的是(

)C2.右图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是(

)A.由a通入CO2,然后由b通入NH3,c中放碱石灰B.由b通入NH3,然后由a通入CO2,c中放碱石灰C.由a通入NH3,然后由b通入CO2,c中放置蘸稀硫酸的脱脂棉D.由b通入CO2,然后由a通入NH3,c中放置蘸稀硫酸的脱脂棉C3.我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质,运用CO2+NH3+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图:则下列叙述错误的是(

)A.A气体是NH3,B气体是CO2B.第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D.第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶D4.我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,探索出了一种生产纯碱的方法,其生产流程可简要表示如下:(1)上述生产纯碱的方法称

,副产品的一种用途为

。

(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是

。

用做农作物的化肥侯氏制碱法NH3+CO2+H2O+NaCl===NaHCO3↓+NH4Cl(3)写出上述流程中X物质的分子式为

。

(4)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有

。

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