5.3化工生产――纯碱的制备

5.3化工生产二、联合制碱工业玻璃制皂纺织食品造纸纯碱的用途自然界中有纯碱吗？鄂尔多斯天然碱厂内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖纯碱的制法天然盐湖制碱法索尔维法(氨碱法)侯氏制碱法(联合制碱法)目前纯碱的生产方法有索尔维法（氨碱法）、联碱法及天然碱法。美国是世界纯碱生产第一大国，纯碱全部来自天然碱。亚洲纯碱以合成碱为主，主要生产国家为中国、印度和日本。比利时化学家——索尔维（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）1862年比利时人索尔维以NaCl、CaCO3、NH3和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制碱法。其主要操作是：①在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，制得小苏打；索尔维制碱法（氨碱法）NaCl+NH4HCO3→NaHCO3↓+NH4ClNH3+CO2+H2O→NH4HCO3NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl②把小苏打在250℃下焙烧以制得碳酸钠，2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑CO2循环利用问题1：20℃时，由NH4HCO3、NaCl和H2O配制成一混合溶液，当把溶液加热蒸发后冷却至20℃，首先析出的物质是什么？20℃时一些物质在水中的溶解度/gNaClNH4ClNa2CO3NaHCO3NH4HCO335.937.221.59.621.7问题2：在纯碱的生产中饱和食盐水中先通入氨气还是先通入二氧化碳？原因是什么？在工业生产流程中，将饱和的食盐溶液在冷却后通入足量的氨气，然后在加压条件下通入二氧化碳。原因是：先通氨气使溶液碱性增强，能溶解更多的二氧化碳，生成较多的碳酸氢钠，使碳酸氢钠晶体析出。CaCO3→CO2+CaONaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3→Na2CO3+CO2+H2OCaO+H2O→Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2→2NH3+CaCl2+2H2O产品副产品（一）氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）NaClNaClNaCl优点：原料便宜易得，产品纯度高，氨和部分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。缺点：副产物氯化钙的处理，食盐的利用率不高，大约只有70%。如何进一步提高食盐的利用率，不生成无用的CaCl2是必须要解决的问题。1939年，侯德榜改良了索尔维制碱法，摒弃了氨碱法的缺点，被称为侯德榜制碱法。侯德榜2、候氏制碱法——联合制碱法原理：同索尔维法NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑△氨碱法制纯碱产生用途不大的CaCl2NaCl利用率低饱和食盐水通氨气氨盐水通CO2过滤洗涤碳酸氢钠煅烧纯碱（产品）二氧化碳(循环使用)滤液:NH4ClNaCl合成氨工厂二氧化碳氨气氯化铵（产品）饱和NaCl(循环使用)加氯化钠细粉、通氨气冷却、过滤、洗涤、干燥侯德榜制碱法使NH4Cl单独结晶出来由合成氨厂提供联合制碱法二氧化碳来源？氨来源？C+H2O(g)CO+H2CO+H2O(g)CO2+H2二氧化碳、氨均来自合成氨厂，故称为“联合制碱法”。侯德榜制碱法的优点：1、提高了氯化钠的利用率2、同时得到了纯碱和氯化铵两种产品3、综合利用了氨厂的废弃物CO2，工厂设备比氨碱法简单——联合制碱法3、氨碱法和联合制碱法比较化工生产基本原理氨碱法（索氏）联合制碱法（候氏）优点原料低廉，成本降低，氨循环利用；产品纯度高；制造步骤简单原料利用率高，充分利用能量，几乎无污染，生产碳酸钠和氯化铵两产品，降低了生产成本缺点氯化钠未能充分利用，耗能大，产生氯化钙废弃物工艺不同之处联合制碱法:析出碳酸氢钠后母液中继续加入食盐，通入氨气，使氯化铵析出，得到碳酸钠和氯化铵两种产品不同之处①联合制碱法将氯化铵作为一种化工产品，不再生产氨循环使用；②对分离出碳酸氢钠和氯化铵后含氯化钠的溶液循环使用。1、下图为纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：(1）上述生产纯碱的方称，副产品的一种用途为。侯德榜制碱法化肥（2）沉淀池中发生的化学反应方程式:（3）写出上述流程中X物质的分子式。。CO2NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl（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_________。Ⅰ过滤（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________________________。稀硝酸和硝酸银溶液2、中国化学家侯德榜发明的“侯氏制碱法”大大提高了原料的利用率。化学实验室利用有关原理制备碳酸氢钠，模拟工业流程。其方法是：把固体氯化钠溶解在浓氨水里制成饱和溶液，再通入二氧化碳气体，即有碳酸氢钠析出。有关方程式为：NH3+CO2+NaCl+H2ONaHCO3+NH4Cl+Q（1）实验室制取浓氨水选用的仪器装置是—————；有关化学方程式为————————————————————————————————————————————。（2）制取碳酸氢钠所用的仪器装置接口的连接顺序是（）→（）→（）→（）。（3）各装置中盛放的试剂是A————————————————B———————————C————————————————D————————————。（4）D装置试管中应有的现象是——————————————；用烧杯中的冰水来冷却试管的目的和原因是————————————————————————————（5）如何验证D中试管中的产物？123456ABCDEA、ECa(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2O2345Ca(OH)2NH4ClHClCaCO3饱和NaHCO3溶液冰水产生白色沉淀正反应是放热，降低温度平衡向右移动3、已知纯碱试样中含有NaCl杂质。为测定纯碱的质量分数，可用图中装置进行实验。主要实验步骤如下：①按图组装仪器，并检查装置的气密性②将ag试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液③称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到bg④从分液漏斗滴入6mol/L的硫酸，直到不再产生气体时为止⑤从导管A处缓缓鼓入一定量的空气⑥再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到cg⑦重复步骤⑤和⑥的操作，直到U型管的质量基本不变，为dg1）在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明：2）装置中干燥管B的作用是：3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果：4）步骤⑤的目的是：5）步骤⑦的目的是6）该试样中纯碱的质里分数的计算式为7）设计—种不同的实验方法测定试样中纯碱的质量分数。样品重，砝码轻防止空气中的CO2和是进入U型管中偏高把反应产生的CO2全部导入U型管中判断反应产生的CO2是否全部排出，并被U型管中的碱石灰吸收106(d-b)/44a化工生产的一些基本原理一、充分利用原料1、原料的循环利用是使化工生产降低成本、提高产量、增加经济效益的关键。2、利用廉价的空气来提高预料气的转化率二、充分利用能量1、利用放出的热量对需加热的物料进行预热（热交换器）既降低能耗，又提高生产效率2、设计充分燃烧燃料和充分利用能量的生产工艺、生产设备三、保护环境“绿色化学”是指工业生产的过程中没有有毒、有害物质排放，合成产品的原子利用率尽量达到百分之百。1、用氨水吸收制硫酸的尾气中的SO22、用NaOH溶液吸收制硝酸的尾气中的NOx