(教育精品)课题3 纯碱的生产

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1、 1.金属Na久置于空气中,最终会变成什么? 俗名为什么? Na2CO3.10H2O Na 空气中O2 NaO 空气中H2O NaOH 空气中CO2 风 化 Na2CO3 俗名:纯碱、苏打 2. Na2CO3有哪些物理性质?Na2CO3和 NaHCO3如何相互转化? 纯碱的用途纯碱的用途! 玻璃 药品 肥皂、 洗涤剂 生活 用品 纺 织 业 自然界中哪些 地方存在纯碱? 内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖 鄂尔多斯天然碱厂 中国最大的内陆湖泊,也是国内最大的咸水湖青海湖 寸草不生的盐碱地 想一想 ? 1.天然碱: 湖水中的Na2CO3在低温下结晶析出,经 过简单加工得到天然碱。 2.从生长在盐碱地和

2、海岸附近的植物的灰 烬中提取。 历史上天然碱和从 植物当中提取的碱 一般经张家口和古 北口运转到全国各 地,故我国有“口 碱”之称 18世纪后,天然碱和从 植物中提取的碱已经远不 能满足生产发展的需求, 纯碱工业随之发展起来。 1.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中 结晶析出主要受到哪些因素的影响? 温度、结晶水合物的组成和溶剂的质量 2.根据天然碱的存在及其主要化学成 分,请你设想工业生产碳酸钠的主要 原料是什么?为什么? 天然碱的主要成分是碳酸钠,含有钠离子 和碳酸根离子。碳酸盐是由自然界中的二氧 化碳通过化学反应转化而来,因此,二氧化 碳或能够产生二氧化碳的碳酸盐是生产原料 之一;含有钠离子

3、的化合物很多,自然界中 大量存在的、最常见的是氯化钠,因此,氯 化钠是比较理想的又一原料之一;氯化钠溶 液为中性,碳酸钠溶液为碱性,自然界中大 量存在的碱性物质可以来自碳酸钙,它既含 有碳酸根离子,又是一种碱性物质,故碳酸 钙也是生产纯碱的一种原料。 世界上最早生产纯碱的方法路布兰法 1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠 NaCl+H2SO4 NaHSO4+HCl NaCl+NaHSO4 Na2SO4+HCl 120 600700 2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热,反应生成碳酸 钠和硫化钙 Na2SO4+2C Na2S+2CO2 Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS 1000 1000 路布兰

4、法生产纯碱具 有原料利用不充分、 成本高设备腐蚀严重 等缺点,促使人们研 制新的制碱方法! 两种著名的制碱技术: 一、氨碱法制纯碱(索尔维制碱法) 比利时化学家索尔 维 1.生成碳酸氢钠和氯化铵: NaCl +NH4HCO3=NaHCO3+ NH4Cl 将CO2通入氨化的饱和食盐溶液中,得到碳酸氢钠和碳酸钠 2NaHCO3 = Na2COCO2+ H2O 2.制取碳酸钠 NH3+ CO2+ H2O= NH4HCO3 3.总反应原理 NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl 2NaHCO3 = Na2COCO2+ H2O 1.在氨法碱生纯 碱的过程中是先 通入NH3还是CO2 ?其原因

5、是? 2.氨碱法中加入氨 的主要作用是什么? 主要作用是让与 二氧化碳作用生 成NH4HCO3,再 与饱和的食盐水 反应生成NaHCO3 索尔维法制碱的工艺流程 NH3CO2 请分析氨碱法的优点? 有不足之处吗? 优点:原料便宜 成品纯度高 氨和部分二氧化碳可循环使用 制作步骤简单 不足: 氯化钠利用率低 产生了当时认为无用的氯化钙 1.以下关于索尔维制碱法的描述正确的是(双选)( ) A使用的原料为NaCl、CaCO3 B精制盐水后应先通入CO2再通入过量的NH3 C析出NaHCO3后的母液中已无NaCl,只有NH4Cl D索尔维法的缺点是盐利用率只有70%,生成的CaCl2难 处理 即时应

6、用 AD 两种著名的制碱技术 一、氨碱法制纯碱(索尔维制碱法) (2)联合制碱法(侯氏制碱法) 阅读图1-11和图1-12,总结这两种 方法的有何相同? Zx xk 总原理相同:Zx xk 两种著名的制碱技术 2NaHCO3 = Na2COCO2+ H2O NaCl +NH3CO2H2O NaHCO3+ NH4Cl 原料来源和副产物不同 (索尔维制碱法) CaCO3=CO2+CaO NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O CaO+H2O=Ca(OH)2 2NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O 产品 副产品

7、优点: 不足: 原料便宜 成品纯度高 氯化钠利用率低 氨和部分二氧化碳可循环使用 制作步骤简单 产生了当时认为无用的氯化钙 (侯氏制碱法) NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl 2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O 原料Zx xk NH3CO2 (原料,来自合成氨) (副产品) 在纯碱的生产 过程中是先通入 NH3还是CO2? 1.下列属于侯氏制碱法的优点的是( ) A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B.母液可回收氯化铵 C.氯化钠的利用率达96% D.以上全是 D 2.工业上常用氨碱法制碳酸钠,但却不能用氨 碱法制碳酸钾,这是因为在溶液中( ) A.KHCO3溶解

8、度较大 B.KHCO3溶解度较小 C.K2CO3溶解度较大 D.K2CO3溶解度较大 A 3.为了检验纯碱的质量(可能含有少量小苏打), 取少量样品进行实验,可以采用的方法是( ) A.加热后通入澄清石灰水,观察现象 B.滴加盐酸,观察现象Zx xk C.溶于水中,滴加少量BaCl2溶液,观察现象 D.溶于水中,滴加少量澄清的石灰水,观察现象 A 4.(2005上海高考,26 ,13分)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) 副产品的一种用途为 。 (2)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以 上,主要是设计了 的循环。 用作化肥或焊药或电解液 (3

9、)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 。 (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 。Zx xk (a) 增大NH4+的浓度,使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 稀HNO3和AgNO3溶液 AC 5.(2005年天津)根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据,实验室制备纯碱的主 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

10、晶体,用少量蒸馏水洗涤除去杂质,抽干后,转入蒸发皿中,灼 烧两小时,得到Na2CO3固体。 (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,应采取的加热方法是 。 (2)加料完毕后,继续保温30分钟,目的是 ;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) 四种盐在不同温度下的溶解度(g100g水)表: 010 20 30 40 50 60 100 NaCI35.735.836.036.336.637.037.339.8 NH4HCO311.915.821.027.0_ NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4_ NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3 35 NH4HCO3会有分解 NH4HCO3分解 反应速率降低 水浴加热 使反应充分进行 NaHCO3的溶解度最小 NaHCO3; NaCl; NH4HCO3; NH4Cl

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