化学选修2纯碱工艺.

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1、课前导入:碳酸钠的俗名叫纯碱,是重要的工业产品,可用来制玻璃、制碱、造纸、纺织和漂染,碳酸钠作为原料可用来生产钠的化合物,还大量应用于生活中。我国素有“口碱”之称一、氨碱法生产纯碱优点:1、原料便宜 2、成品纯度高 3、氨和部分二氧化碳可循环使用 4、制作步骤简单不足:1、氯化钠利用率低,大约只有70%。 2、产生了当时认为无用的氯化钙二、联合制碱法(侯氏制碱法)模拟实验:其化学方程式可以归纳为以下三步反应。(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(首先通入氨气,然后再通入二氧化碳)(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3(NaHCO3溶解度最小,所以析出。)(3) 2Na

2、HCO3 Na2CO3CO2H2O (NaHCO3热稳定性很差,受热容易分解)注意:且利用NH4Cl的溶解度,可以在低温状态下向(2)中的溶液加入NaCl,则NH4Cl析出,得到化肥,提高了NaCl的利用率。优点:综合利用了合成氨反应生产中的物料,提高了氯化钠的利用率,减少了环境污染,更符合现代化工业生产的设计要求相同点:原理相同 NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3 Na2CO3CO2H2O不同点:原料的来源和副产物不同课堂练习:例题1、思考与交流(1)将2ml NH4HCO3和2ml饱和食盐水混合、振荡现象反应方程式(2)用食盐水洗涤煤气(废水中含氨和

3、二氧化碳)时,可能会有白色沉淀,请用化学方程式表示 、 。(3)氨碱法中加入氨的主要作用是什么?例题2、我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,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) 沉淀池中发生的化学反应方程式是。(3) 写出上述流程中X物质的分子式。 (4) 使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上,主要是设计了(填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是。(5)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠,可取少量试样溶于水后,再滴加 。(6) 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 。(a) 增大NH4+的浓度,使

4、NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的NH4Cl纯度【课堂巩固提高】1关于NaHCO3的性质,下列说法正确的是( ) A和酸反应放出等量的CO2所消耗的酸比Na2CO3少B相同温度下溶解度比Na2CO3要大C热稳定性比Na2CO3小 DNaHCO3只能和酸作用不能和碱作用2过量的NaHCO3与Na2O2在密闭容器中充分加热,最后排出气体物质,残留物是( )A.Na2O2、Na2O B.Na2O2、Na2CO3 C.Na2CO3 D.Na2CO3、NaOH3检验小苏打粉末中是否有苏打的方法 是( )A、溶于水,加Ca(OH) 2

5、溶液 B、溶于水,加稀CaCl2溶液C、加稀盐酸 D、溶于水,加入NaOH溶液4. 等质量的下列物质分别与足量的盐酸反应,放出二氧化碳气体最多的是( )ACa(HCO3)2BNaHCO3CNa2CO3DCaCO35、下列有关Na2CO3和NaHCO3的比较中,正确的是( )A.在水中的溶解性:Na2CO3NaHCO3B.热稳定性:Na2CO3NaHCO3C.等质量的Na2CO3和NaHCO3分别与足量酸反应,前者产生的二氧化碳多D.等质量、同浓度的盐酸分别与足量的Na2CO3和NaHCO3反应,两者产生的二氧化碳一样多6以下关于氨碱法与联合制碱法的认识,不正确的是()A氨碱法生产纯碱的原料便宜

6、易得,步骤简单,是最早的制碱工艺B联合制碱法又称侯氏制碱法,是侯德榜在氨碱法的基础上改造形成的C在联合制碱法中,氯化钠的利用率比氨碱法中的高D联合制碱法避免了氨碱法中对氯化钙的处理7下列工业生产所发生的化学反应不涉及氧化还原反应的是()A用侯氏制碱法合成纯碱B用二氧化硫制硫酸C工业合成氨D从海水中提取单质溴8下列有关Na2CO3和NaHCO3性质比较中,不正确的是()A热稳定性:Na2CO3NaHCO3B常温时,在水溶液中的溶解度:Na2CO3NaHCO3C与稀盐酸反应快慢:Na2CO3NaHCO3D物质的量相同时,消耗盐酸:Na2CO3NaHCO39. 将一定量的CO2气体通入500 mL某

7、NaOH溶液中,充分反应后,将溶液在低温下蒸发,得到不含结晶水的白色固体A。取三份质量不同的A样品分别与50 mL相同浓度的盐酸反应,得到气体的体积(标准状况)与固体A的质量关系如下表所示:组别123盐酸体积(Ml)505050A的质量(g)3.806.207.20气体体积( mL)8961 3441 344(1)上表中第_组数据表明加入的50 mL盐酸反应后有剩余,理由是_。(2)试通过计算,推断A的成分及各成分的质量分数。10纯碱在日常生活和工业生产中用途广泛,需求量很大,因此纯碱的制备一直是科学家研究的一个重要问题。19世纪欧洲有个吕布兰制碱法,其主要反应原理是:Na2SO42CNa2S

8、2CO2Na2SCaCO3CaSNa2CO3这种方法的最大缺点是:此反应是高温固体反应,不能连续生产;浪费原料,CO2不能回收利用;污染环境,CaS没有任何用处,只能抛至野外。由于这些缺点的存在和后来化学工业的发展,吕布兰法被索尔维法所代替。索尔维法的生产流程如下:氨水溶液A溶液B索尔维法能实现连续生产,但其食盐利用率只有70%,且所得副产品CaCl2没有用处,污染环境。我国化学家侯德榜发明的侯德榜制碱法能制得纯碱和氯化铵两种重要产品。氯化铵主要用作氮肥。侯德榜制碱法的原理是:在3035 的饱和食盐水中,先通入氨至饱和再通入二氧化碳得到碳酸氢钠沉淀;过滤,将滤渣加热而得到产品;滤液中加入细食盐

9、粉末,在1015 ,使NH4Cl沉淀,过滤,滤液为饱和食盐水。据此回答下列问题:(1)标出反应Na2SO42CNa2S2CO2的电子转移方向和数目。(2)写出索尔维制碱法的各步反应的化学方程式:_;_;_;_。(3)写出侯德榜制碱法第步反应的化学方程式:_。(4)在索尔维制碱法中_物质可循环利用。(5)在侯德榜制碱法中_物质可循环利用。11.根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据,实验室制备纯碱(Na2CO3)的主要步骤是:将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热,控制温度在3035 ,搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体,加料完毕后,继续保温30分钟,静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏

10、水洗涤除去杂质,抽干后,转入蒸发皿中,灼烧2小时,制得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度(g/100 g水)表温度0 10 20 30 40 50 60 100 溶解度盐NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.335 NH4HCO3会分解请完成下列问题:(1)反应温度控制在3035 ,是因为若高于35 ,则_,若低于30 ,则_;为控制此温度范围,采取的加热方法为_。(2)加

11、料完毕后,继续保温30分钟,目的是_。静置后只析出NaHCO3晶体的原因是_。用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去_杂质(以化学式表示)。(3)过滤所得的母液中含有_(以化学式表示),需加入_,并作进一步处理,使NaCl溶液循环使用,同时可回收NH4Cl。(4)测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是:准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解,加12滴酚酞指示剂,用物质的量浓度为c( molL-1)的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色(指示+H+=HCO-3反应的终点),所用HCl溶液体积为V1 mL,再加12滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙,所用HCl溶液总体积为V

12、2 mL。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式:w(NaHCO3)=_。实验题:12、(14分)我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差异,以食盐、氨气、二氧化碳等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱。下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤:第一步:连接好装置,检验气密性,在仪器内装入药品。第二步:先让一装置发生反应,直到产生的气体不能再在C中溶解时,再通入另一装置中产生的气体,片刻后,C中出现固体。继续向C中通入两种气体,直到不再有固体产生。第三步:过滤C中所得的混合物,得到NaHCO3固体。第四步:向滤液中加入适量的NaCl粉末,有NH4Cl晶体析出。请回答下列问题:(1)装置的连接顺序是:(a)接( ) ( )接( );(b)接( )(2)A中常选用的固体反应物为_;D中应选用的液体为_ (填化学式)(3)第二步骤中必须先让_装置先发生反应。(4)C中用球形干燥管而不用直导

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