高中化学 化学工业流程专题-课件-第4课时 学习资料

化学工业流程专题（四）主讲人：吴淑花

学学 科：化学（人教版） 年校：北京市第八十中学级：高二下学期高中化学学习目标以纯碱的工业制备为例，认识化学变化是有条件的，体会控制反应条件在工业生产和科学研究中的作用，了解多角度综合调控化学反应的基本思路；通过对比氨碱法和联合制碱法处理母液的方法差异，形成从能耗、原子利用率等角度评价工业设计的思路，体会

“绿色化学”、

“循环经济”

与“工业生态”等理念在实际工业生产中的具体实施

。高中化学核心反应原料的处理和净化原料物质的循环利用工业流程的基本框架产品的分离和提纯产品排放物的无害化处理绿色化学理念控制反应条件高中化学四、化学反应原理在工业流程中的应用选修四《化学反应原理》基本内容：化学反应速率化学反应限度化学反应的方向化学反应中的能量变化高中化学四、化学反应原理在工业流程中的应用化学反应原理的价值：①选择合适的条件，提高已知反应的反应速率和转化率。②控制或创造条件，使很难发生的反应能够发生。③充分利用物质资源、能量资源，做到物尽其用。高中化学案例三：纯碱的工业制备【思考】如何完成纯碱的工业制备？选取什么样的原料？通过什么样的反应原理？Na2CO3NaClCO22NaOH+CO2=Na2CO3+

H2O高中化学加入碱案例三：纯碱的工业制备CO2+H2ONa2CO3 ?NaCl20

℃时,Na

CO2 3的溶解度为21

gK2=5.61×10－11=c(H+)·c(CO3

)2-3c(HCO

-)酸性角度溶解性角度平衡角度降低氢离子浓度2NaOH+CO2=Na2CO3+

H2O2NaCl+CO2+

H2ONa2CO3+

2HCl?H+

、HCO

-

、CO

2-3 3高中化学案例三：纯碱的工业制备CO2氨水3CO

2-2Na

CO3氨水3HCO

-NaCl?3NaHCO

↓不采用核心反应NaOH(aq)不采用NaCl资料信息：20℃时，NaHCO3的溶解度

9.6

g高中化学案例三：纯碱的工业制备纯碱又称苏打或碱灰，学名碳酸钠。广泛应用于工业制玻璃、制肥皂、制洗涤剂、造纸、水处理、食品加工等行业。人工制备纯碱始于18世纪末，在纯碱工业史上，法国人N.路布兰，比利时人E.索尔维，中国人侯德榜等，都作出了杰出的贡献。高中化学Na2SO4

+2HCl↑Na2SO4+4C +CaCO3 Na2CO3+CaS+4CO↑1. 路布兰制碱法2NaCl+H2SO4加热高温1791年，路布兰获得专利，同年第一个路布兰法碱厂在巴黎建成，同时也带动了硫酸、盐酸、漂白粉、芒硝以及硫磺等一系列化工产品的生产，路布兰法是化学工业兴起的重要里程碑。但因其主要生产过程在固相中进行，难以连续生产，原料利用不充分，产品质量不纯，硫酸对设备腐蚀严重，生产成本较高，在投产50年后逐渐被索尔维法取代。高中化学2. 索尔维制碱法（氨碱法）NaCl高中化学NaCl+NH3+CO2+

H2ONaHCO3↓+

NH4Cl•

2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+

H2O核心反

应高温•

CaCO3 CaO+CO2↑•

CaO+H2O Ca(OH)2•

2NH4Cl+

Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+

2H2ONH3+CO2+H2O=

NH4HCO3高中化学NaCl+NH3+CO2+

H2ONaHCO3↓+

NH4ClCaCO3CaO+

H2OCaO+

CO2↑Ca(OH)2核心反

应高温2NH4Cl

+

Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+

2H2O2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+

H2O总：CaCO3+2NaCl

CaCl2+Na2CO3高温

优点：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。高中化学缺点：氯化钙用处不大，处理氯化钙成为负担；食盐的利用率只有72％～74％，其余的食盐随着氯化钙作为废液被抛弃；煅烧设备和蒸氨设备需要大量热能。

高温

2.索尔维制碱法（氨碱法）总：CaCO3+2NaCl CaCl2+Na2CO3高中化学1863年,

索尔维公司成立,并在比利时建立纯碱厂，1865年1月正式投产，1873年索尔维公司所产纯碱在维也纳国际博览会上获得了质量纯净荣誉奖，从此索尔维法为世人所公认。1914年第一次世界大战爆发，中国纯碱供应严重不足，一批以纯碱为生产原料的肥皂厂，纺织厂纷纷倒闭。发展民族工业、掌握核心科技迫在眉睫，中国实业家范旭东于1917年筹办永利制碱公司，1920年在天津塘沽兴建永利碱厂；1921年，刚从麻省理工毕业回国侯德榜先生，就任永利碱厂总工，并成功破解索尔维法，1926年8月红三角牌纯碱获得万国博览会(美国费城)金质奖章。高中化学案例三：纯碱的工业制备3. 侯氏制碱法（联合制碱法）背景：①索尔维法的氯化钠利用率低；②1937年抗战爆发，永利碱厂迁到四川；③工业合成氨的工艺和技术已经成熟。侯氏制碱法在1939年研发成功。高中化学3. 侯氏制碱法（联合制碱法）优点：食盐的利用率达98％；不仅利用氨厂的氨气作为原料，还利用氨厂的废气二氧化碳，省去了石灰石煅烧制CO2和蒸氨的设备，节约成本；将Cl-和NH4

转化成有用的化肥氯化铵。+2NaCl+2NH3+CO2+H2ONa2CO3+

2NH4ClNH4+

、Cl-

、Na+

、HCO3-Na+

、Cl-

、CO32-高中化学工业流