第三章 微项目 揭秘索尔维法和侯氏制碱法 名师课件

揭秘索尔维法和侯氏制碱法

高二年级化学纯碱是重要的基础化工原料，工业纯碱常用于制造玻璃、洗涤剂、建筑材料等。食用纯碱可用于食品工业，如生产味精、作为食品添加剂等。

1789年，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，1791年获得专利，路布兰制碱法所用的原料为食盐、硫酸、木炭和石灰石。NicolasLeblanc（1742~1806）法国化学家纯碱制造的历史E.ErnestSolvay

（1838-1922）比利时工业化学家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。纯碱制造的历史侯德榜（1890-1974）

1921年，侯德榜带领团队，经过五年摸索,用索尔维法制得了高质量的纯碱，并于1933年出版巨著《纯碱制造》，打破了技术垄断，对社会的发展作出了巨大的贡献。索尔维法的食盐利用率低，根据实际情况，侯德榜对索尔维法进行了创新，创造性地提出了侯氏制碱法。纯碱制造的历史项目活动1解读索尔维制碱法【问题1.1】索尔维制碱法以NaCl、NH3、CO2、H2O为原料，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。认识角度认识对象物质溶质溶剂NaClNH3CO2H2O微粒的相互作用微粒的种类微粒的数量宏观现象析出NaHCO3沉淀认识角度认识对象物质溶质溶剂NaClNH3CO2H2O微粒的相互作用微粒的种类微粒的数量宏观现象析出NaHCO3沉淀NaCl

＝Na++Cl−NH3+H2O⇌NH3

·H2O⇌NH4

+OH−+CO2+H2O⇌H2CO3⇌HCO3+H+

平衡正向移动Na+、Cl−

、NH4、HCO3、H2O−

+认识角度认识对象物质溶质溶剂NaClNH3CO2H2O微粒的相互作用微粒的种类微粒的数量宏观现象析出NaHCO3沉淀NaCl

＝Na++Cl−NH3+H2O⇌NH3

·H2O⇌NH4

+OH−+CO2+H2O⇌H2CO3⇌HCO3+H+

Na+、Cl−

、NH4、

HCO3、H2O−

+Na+(aq)+HCO3

(aq)NaHCO3(s)

−平衡正向移动NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3+NH4Cl索尔维制碱法（1861年）2NaHCO3

Na2CO3+H2O+CO2NaClNH4ClNa2CO3NH4HCO3NaHCO3(NH4)2CO3溶解度/g（20℃，100g水）36.037.221.521.79.6100表1几种盐的溶解性数据【问题1.2】结合表1思考为什么第一步反应中不直接生成Na2CO3？【问题2.1】

请你思考可以通过改变哪些外界条件来增加NaHCO3产量?认识角度认识对象物质溶质溶剂NaClNH3CO2微粒的相互作用微粒的种类微粒的数量宏观现象NaCl

Na++Cl-CO2+H2O⇌H2CO3⇌HCO3+H+

Na+(aq)+HCO3

(aq)NaHCO3(s)

−平衡正移增加NaHCO3产量调控浓度饱和食盐水足量CO2饱和氨盐水缓慢而持续通入CO2【问题2.2】CO2的溶解度（1:1）

NH3的溶解度（1:700）目标：获得更多的HCO3

−室温下：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，再通入二氧化碳？先通NH3：吸收的CO2量多,

HCO3产量大。

持续通入CO2（足量）即可，操作简便。−先通CO2：需要控制NH3的吸收量（少量）。

吸收的NH3量少，HCO3产量小。−【问题2.3】

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)

−影响平衡移动的因素，除了浓度，还有温度。降低温度Na+(aq)+HCO3

(aq)NaHCO3(s)

−平衡正移目标：增加NaHCO3产量温度/℃0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃溶解度/g6.98.19.611.112.714.516.4资料卡片：NaHCO3在不同温度下的溶解度数据调控温度ΔH＜0增加NaHCO3的产量饱和食盐水先通NH3再通CO2；通入足量CO2降温Na+(aq)+HCO3

(aq)NaHCO3(s)

−调控条件宏观目标物质组成、微粒、平衡实际工业中：模拟制碱实验视频：向冰水浴中的饱和氨盐水（含酚酞）里持续通CO2播放速度×4【问题2.4】请分步书写整个实验过程中反应的离子方程式。2NH3·H2O+CO2

CO3+2NH4+H2O2−+CO3

+H2O+CO2

2HCO32−−Na+(aq)+HCO3

(aq)NaHCO3(s)

−【问题2.5】下面是索尔维制碱法的工艺流程图，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。不足：CaCl2、NaCl直接排放，利用率低优点：NH3、CO2实现循环利用NH4、Cl−

Na+、HCO3−

+NH4+OH−NH3+H2O+Ca2+

+OH−

+HCO3

CaCO3

+H2O−Ca2+

、Na+、Cl−

（大量）OH−

（少量）历史背景：合成氨已经工业化，食盐稀缺项目活动2体会侯氏制碱法的创新高浓度的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+NH4、Cl−

Na+、HCO3−

+核心目标：从母液中分离出NH4ClNH4Cl是优质氮肥【问题3】侯氏制碱法工艺流程图如下，请你思考实际工业中“吸氨”、“冷析”、“盐析”过程的具体目的是什么？NH4、Cl−

Na+、HCO3−

+认识角度认识对象物质溶质溶剂微粒的相互作用微粒的种类微粒的数量宏观现象Cl−

、NH4、Na+、HCO3−NH3+H2O⇌NH3

·H2O⇌NH4

+OH−+NaCl

Na++Cl−析出NH4Cl沉淀，实现分离——增大c(NH4)

——增大c(Cl−)“吸氨”“盐析”平衡正移+NH4

(aq)+Cl−(aq)NH4Cl(s)

++ΔH＜0目标：析出NH4Cl沉淀，实现分离“冷析”——降低温度平衡正移资料：NH4

(aq)+Cl−(aq)NH4Cl(s)

+NH4(aq)+Cl−(aq)NH4Cl(s)

调控浓度：增大反应物浓度(“吸氨”“盐析”)析出NH4Cl沉淀，实现分离调控温度：降低温度（“冷析”）调控