5.3工业制纯碱(学案)

5.3纯碱的工业制法（学案）纯碱工业的开端——勒布朗法(法国医生):课本P107/化学史话问：纯碱是什么物质的俗称?又称为什么？_____________________________问：工业如何通过化学反应去制备纯碱Na2CO3呢？制备纯碱的原料？__________________问：NaCl和CaCO3能直接反应生成Na2CO3吗?___________如不能直接生成Na2CO3，那根据目标产物能否通过在NaCl溶液中通入CO2的方法来合成Na2CO3？那在上述溶液中再通入哪种廉价的气体就可以有Na2CO3产生？________________为制备更多的Na2CO3，那么在饱和NaCl溶液中，应先通NH3还是CO2？__________________________________________________________________________饱和食盐水中通入NH3和CO2出现的是NaHCO3还是Na2CO3沉淀？当（NH4）2CO3、NH4HCO3和NaCl这3种可溶性盐混合在一起时，溶液中大量存在的离子有哪几种？______________________________________________________________________根据下述溶解性表，分析为什么碳酸氢钠可沉淀析出？结论：__________________________________________________________________________________________________________________________一、纯碱工业制法的原理______________________________________________________________________________________________________________1862年，比利时人索尔维发明了以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”（又称______________）。二.索尔维制碱法（氨碱法）的工业生产流程：1、找出制备Na2CO3的原料？____________________________________2、循环过程有几个？为什么要设置这样的循环？____________________________________________________________________________3、过滤之后得到的滤液是如何处理的？____________________________________________________________________________NH4Cl+Ca(OH)2→______________________________________请同学们寻找反应物原料及生成物产品，从而推出总流程关系式？CaCO3+NaCl→______________________________________生成大量无用的_______和________的低利用率违背了绿色化学。废液中夹带着较多的NaCl，造成浪费。如何改进呢？三、侯氏制碱（联合制碱法）工艺流程1．把______和______的生产联合起来，制碱用的NH3和CO2直接由氨厂提供，CO2是合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；合成氨工厂的反应：N2+H2_____________________N2的制取：_______________H2、CO2的制取：C+H2O(g)___________________________CO+H2O(g)→__________________________2．对_________处理不同。他在____温条件下______中加入细粉状的_______，并通入_____，使________单独结晶析出，经_______、______和______得NH4Cl产品(________或______)；滤出NH4Cl以后的滤液，基本被NaCl饱和，可循环使用，由于这种方法要跟制氨厂联合，又称____________________。•为什么在低温条件下，能使氯化铵单独结晶析出？________________________________________________________________________________________________________________________________________________思考1：在滤液中通入NH3的目的？（从滤液中的沉淀溶解平衡NH4Cl（S）=NH4++Cl-分析以及滤液中存有少量NaHCO3的角度分析）__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________思考2：在滤液中加入固体NaCl目的？___________________________________________________________________________请同学们寻找反应物原料及生成物产品，推出总流程关系式？___________________________________________________________________________思考：从总流程关系式中看出NH3与CO2投料比2：1可以生成正盐Na2CO3，但实际却以1：1投料，先生成NaHCO3？（从Na2CO3和NH4Cl的溶解度差别大小上考虑）__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________思考：对上述二种工艺及总流程关系式的比较：NH3•索尔维法：CaCO3+2NaCl→Na2CO3+CaCl2•侯氏法：2NaCl+2NH3+CO2+H2O→Na2CO3+2NH4Cl总结索尔维制碱法和侯氏制碱法的特点?（从原料NH3和CO2的由来及消耗情况、滤液的处理、副产品、原料食盐的利用率等去考虑）。四、侯氏制碱法与索氏制碱法的异同点：1、相同点：____________________________________________________________________________________________2、不同点：练习1：（05上海）我国化学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NH4Cl的纯度练习2：工业生产的纯碱中常含有少量的NaCl杂质。某校研究性学习活动小组为了测定混合物中纯碱的质量分数，拟使用下图实验装置，先测定一定量的样品和酸反应放出二氧化碳的质量，再计算混合物中纯碱的质量分数。(1)甲装置的作用是____________；丙装置的作用是____________________________(2)乙装置反应前先通数分钟空气的作用是____________，甲装置反应的离子方程式是_______________。(3)若去掉丙装置，测得的CO2质量会(填“偏大”或“偏小”)。(4)若取ng样品装入广口瓶，且反应前填满碱石灰的干燥管丁总质量为mg，实验结束后称得干燥管丁的总质量为w，则Na2CO3质量分数的计算式为_________________________练习3：我国著名化工专家侯得榜于1942年提出“侯氏制碱法”轰动了整个化学界,为中华民族争得了荣誉.其生产流程如下:（1）“侯氏制碱法”的特点是:将制碱工业与___________工业联合生产.(2)写出物质A、C、D、G的分子式：A________,C_______,D_________,G_________.(3)将C、D通入E的饱和溶液中可得到物质G,为了提高产率应先通入_____，后通入_____，理由__________________________________________.(4)写出反应①、②的化学方程式：①____________________________________,②_____________________________________.(5)F是一种混合物，其中H是有经济价值的另一产品，将H从F中分离的原理是：___________________________________________________.(6)为了降低生产成本,某些物质可循环使用，这些物质是__________________________.