《純堿的生產(chǎn)》

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1、 自然界中哪些地自然界中哪些地方存在純堿？方存在純堿？碳酸鈉在自然界存在相當(dāng)廣泛碳酸鈉在自然界存在相當(dāng)廣泛n一些生長(zhǎng)于鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳一些生長(zhǎng)于鹽堿地和海岸附近的植物中含有碳酸鈉，可以從植物的灰燼中提取。酸鈉，可以從植物的灰燼中提取。n大量的碳酸鈉主要來(lái)自一些地表堿湖，這些地大量的碳酸鈉主要來(lái)自一些地表堿湖，這些地區(qū)大多干旱、少雨，圖我國(guó)的內(nèi)蒙古、吉林、區(qū)大多干旱、少雨，圖我國(guó)的內(nèi)蒙古、吉林、黑龍江、青海和寧夏等地，當(dāng)冬季到來(lái)時(shí)，湖黑龍江、青海和寧夏等地，當(dāng)冬季到來(lái)時(shí)，湖水中所含的碳酸鈉結(jié)晶析出，經(jīng)簡(jiǎn)單的加工就水中所含的碳酸鈉結(jié)晶析出，經(jīng)簡(jiǎn)單的加工就得到天然堿，得到天然堿，n18

2、世紀(jì)中期工業(yè)革命以后，天然堿和從植物灰世紀(jì)中期工業(yè)革命以后，天然堿和從植物灰燼中提取的堿已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，燼中提取的堿已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展的需要，純堿工業(yè)隨之發(fā)展起來(lái)。純堿工業(yè)隨之發(fā)展起來(lái)。思考與交流思考與交流 1.從天然堿的形成推測(cè)碳酸從天然堿的形成推測(cè)碳酸鈉在水中結(jié)晶析出主要受到鈉在水中結(jié)晶析出主要受到哪些因素的影響？哪些因素的影響？2.根據(jù)天然堿的存在及其主根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分，請(qǐng)你設(shè)想工業(yè)要化學(xué)成分，請(qǐng)你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什么？為什么？么？為什么？寸草不生的鹽堿地寸草不生的鹽堿地中國(guó)最大的內(nèi)陸湖泊，也是國(guó)內(nèi)最大的咸水湖中國(guó)最大的

3、內(nèi)陸湖泊，也是國(guó)內(nèi)最大的咸水湖青海湖青海湖自自然然界界中中有有純純堿堿嗎？嗎？?jī)?nèi)蒙古鄂爾多斯合同查汗淖堿湖內(nèi)蒙古鄂爾多斯合同查汗淖堿湖 鄂爾多斯天然堿廠鄂爾多斯天然堿廠純堿生產(chǎn)車(chē)間純堿生產(chǎn)車(chē)間1.1.從天然堿的形成推測(cè)碳酸鈉在水中結(jié)晶從天然堿的形成推測(cè)碳酸鈉在水中結(jié)晶析出主要受到哪些因素的影響？析出主要受到哪些因素的影響？2.2.根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分，根據(jù)天然堿的存在及其主要化學(xué)成分，請(qǐng)你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什請(qǐng)你設(shè)想工業(yè)生產(chǎn)碳酸鈉的主要原料是什么？為什么？么？為什么？路布蘭法路布蘭法世界上最早實(shí)現(xiàn)純堿的工業(yè)生產(chǎn)世界上最早實(shí)現(xiàn)純堿的工業(yè)生產(chǎn)1.1.用硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕c

4、用硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕cNaCl+H2SO4 NaHSO4+HClNaCl+NaHSO4 Na2SO4+HCl 1206007002.2.將硫酸鈉與木炭、石灰石一起加熱，反應(yīng)生成碳酸將硫酸鈉與木炭、石灰石一起加熱，反應(yīng)生成碳酸鈉和硫化鈣鈉和硫化鈣Na2SO4+2C Na2S+2CO2Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS10001000路布蘭法路布蘭法缺點(diǎn)資料卡片：資料卡片：n世界上最早是通過(guò)路布蘭（N.Leblanc，1742-1806）法實(shí)現(xiàn)碳酸鈉的工業(yè)生產(chǎn)。n缺點(diǎn)：原料利用不充分、成本較高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重等。 直到19世紀(jì)60年代后逐漸被氨堿法所取代。（索爾維索爾維制堿制堿法法）比利時(shí)

5、化學(xué)家比利時(shí)化學(xué)家索爾維索爾維n氨堿法是由比利時(shí)人索爾維（E.Solvay,1838-1922）發(fā)明的，所以，氨堿法也稱索爾維制堿法。n氨堿法是以碳酸鈣和氯化鈉為原料生產(chǎn)碳酸鈉（副產(chǎn)物為氯化鈣）的過(guò)程。n盡管食鹽和碳酸鈣是生產(chǎn)純堿最廉價(jià)的原料，但食鹽和碳酸鈣并不能直接發(fā)生反應(yīng)而生成碳酸鈉，必須通過(guò)中間產(chǎn)物作為過(guò)渡才能實(shí)現(xiàn)。n索爾維發(fā)明的氨堿法以食鹽、氨（來(lái)自煉焦副產(chǎn)品）和二氧化碳（來(lái)自碳酸鈣）為原料，通過(guò)一系列反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)碳酸鈉。n氨堿法是由比利時(shí)人索爾維（E.Solvay,1838-1922）發(fā)明的，所以，氨堿法也稱索爾維制堿法。n氨堿法是以碳酸鈣和氯化鈉為原料生產(chǎn)碳酸鈉（副產(chǎn)物為氯化鈣）的過(guò)

6、程。n盡管食鹽和碳酸鈣是生產(chǎn)純堿最廉價(jià)的原料，但食鹽和碳酸鈣并不能直接發(fā)生反應(yīng)而生成碳酸鈉，必須通過(guò)中間產(chǎn)物作為過(guò)渡才能實(shí)現(xiàn)。n索爾維發(fā)明的氨堿法以食鹽、氨（來(lái)自煉焦副產(chǎn)品）和二氧化碳（來(lái)自碳酸鈣）為原料，通過(guò)一系列反應(yīng)來(lái)生產(chǎn)碳酸鈉。1.生成碳酸氫鈉和氯化銨生成碳酸氫鈉和氯化銨 將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中，可得將二氧化碳通入含氨的飽和食鹽溶液中，可得到碳酸氫鈉和氯化銨：到碳酸氫鈉和氯化銨： NH3CO2H2O=NH4HCO3 NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl 2.制取碳酸鈉制取碳酸鈉 2NaHCO3 =Na2CO3CO2H2O （索爾維制堿法）（索爾維制堿法）CaCO3=

7、CO2+CaONaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2OCaO+H2O=Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O產(chǎn)品產(chǎn)品副產(chǎn)品副產(chǎn)品圖111 氨堿法生產(chǎn)原理示意圖表表1-4 20 時(shí)一些物質(zhì)在水中的溶解度時(shí)一些物質(zhì)在水中的溶解度/g氯化鈉氯化鈉氯化銨氯化銨碳酸鈉碳酸鈉碳酸氫鈉碳酸氫鈉碳酸氫銨碳酸氫銨35.937.221.59.621.71.兩支試管分別盛有兩支試管分別盛有2mLNH4HCO3和和2mL飽和食鹽飽和食鹽水。將兩支試管的溶液混合于一支試管中，振蕩，水。將兩支試管的溶液混合于一支試管中，振蕩

8、，觀察現(xiàn)象。觀察現(xiàn)象。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 原料便宜易得，產(chǎn)品純度高，氨和部原料便宜易得，產(chǎn)品純度高，氨和部分二氧化碳可以循環(huán)使用，制作步驟簡(jiǎn)單。分二氧化碳可以循環(huán)使用，制作步驟簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 副產(chǎn)物氯化鈣的處理，食鹽的利用率副產(chǎn)物氯化鈣的處理，食鹽的利用率不高，大約只有不高，大約只有70%。個(gè)人簡(jiǎn)歷：個(gè)人簡(jiǎn)歷：1890年年 出生出生1911年年 考入清華留美預(yù)備學(xué)校，后以考入清華留美預(yù)備學(xué)校，后以10門(mén)功門(mén)功課課1000分的優(yōu)異成績(jī)被保送到美國(guó)留學(xué)分的優(yōu)異成績(jī)被保送到美國(guó)留學(xué)1916年年 獲美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位獲美國(guó)麻省理工學(xué)院學(xué)士學(xué)位1919年年 獲美國(guó)哥倫比亞大學(xué)碩士學(xué)位獲美國(guó)哥倫比亞大

9、學(xué)碩士學(xué)位1921年年 獲博士學(xué)位獲博士學(xué)位n合成氨工藝中需要將合成氨工藝中需要將CO轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO2除去，排除去，排空的二氧化碳使原料的利用不盡合理，還會(huì)對(duì)空的二氧化碳使原料的利用不盡合理，還會(huì)對(duì)大氣造成一定影響。為解決這一問(wèn)題，我國(guó)化大氣造成一定影響。為解決這一問(wèn)題，我國(guó)化工專家侯德榜提出了將氨堿法與聯(lián)合生產(chǎn)的改工專家侯德榜提出了將氨堿法與聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝，這就是進(jìn)工藝，這就是聯(lián)合制堿法，也稱侯氏制堿法聯(lián)合制堿法，也稱侯氏制堿法。n特點(diǎn)：特點(diǎn)：生產(chǎn)過(guò)程中所需的氨和二氧化碳都是由生產(chǎn)過(guò)程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨廠提供的，從濾出碳酸氫鈉后所得的母合成氨廠提供的，從濾出碳酸氫鈉后所得

10、的母液中可回收氯化銨，因此，它保留了氨堿法的液中可回收氯化銨，因此，它保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)使氯化鈉的利用率提高優(yōu)點(diǎn)，克服了它的缺點(diǎn)使氯化鈉的利用率提高到了到了96以上，盡管增加了設(shè)備循環(huán)處理的量，以上，盡管增加了設(shè)備循環(huán)處理的量，也會(huì)加重設(shè)備的腐蝕，但經(jīng)濟(jì)上完全可以補(bǔ)償也會(huì)加重設(shè)備的腐蝕，但經(jīng)濟(jì)上完全可以補(bǔ)償此法的不足。此法的不足。n聯(lián)合制堿法既體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性，聯(lián)合制堿法既體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性，也是綜合利用原料、降低成本、減少環(huán)境污染也是綜合利用原料、降低成本、減少環(huán)境污染的典型代表。的典型代表。（侯氏制堿法）（侯氏制堿法）NaCl+NH3+CO2+H2O=

11、NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O原料原料NH3CO2（原料（原料，來(lái)自合成氨），來(lái)自合成氨）（副產(chǎn)品）（副產(chǎn)品）圖112聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖兩種著名的制堿技術(shù)(1)(1)氨堿法制純堿氨堿法制純堿( (索爾維制堿法索爾維制堿法) )(2)(2)聯(lián)合制堿法聯(lián)合制堿法( (侯氏制堿法侯氏制堿法) )閱讀圖閱讀圖1-11和圖和圖1-12,總結(jié)這兩種總結(jié)這兩種方法的有何相同方法的有何相同? 根據(jù)聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖，分析比較根據(jù)聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理示意圖，分析比較它與氨堿法的有哪些異同？它與氨堿法的有哪些異同？相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：原理相同原理相同Na

12、Cl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3= Na2CO3+CO2+H2O原料的來(lái)源和副產(chǎn)物不同原料的來(lái)源和副產(chǎn)物不同 在純堿的生產(chǎn)過(guò)程中在純堿的生產(chǎn)過(guò)程中NaClNaCl是否被充分利用？是否被充分利用？ 在純堿的生產(chǎn)過(guò)程中哪些物質(zhì)得到了循環(huán)使用？ 在純堿的生產(chǎn)過(guò)程中是在純堿的生產(chǎn)過(guò)程中是先通入先通入NH3還是還是CO2？ 人類歷史上，科學(xué)技術(shù)的突破性重大發(fā)現(xiàn)和人類歷史上，科學(xué)技術(shù)的突破性重大發(fā)現(xiàn)和成果總是與一些偉大的名字聯(lián)系在一起，路布蘭成果總是與一些偉大的名字聯(lián)系在一起，路布蘭（17911791）、索爾維（）、索爾維（18621862）和侯德榜（）和侯德榜（192

13、41924）的）的名字都銘刻在人類制堿技術(shù)發(fā)展的歷史上，你知名字都銘刻在人類制堿技術(shù)發(fā)展的歷史上，你知道嗎？路布蘭是一名醫(yī)生，索爾維是在工作中學(xué)道嗎？路布蘭是一名醫(yī)生，索爾維是在工作中學(xué)習(xí)化學(xué)的，侯德榜是化學(xué)工程學(xué)博士。根據(jù)三個(gè)習(xí)化學(xué)的，侯德榜是化學(xué)工程學(xué)博士。根據(jù)三個(gè)人所處的年代及學(xué)習(xí)經(jīng)歷，你對(duì)技術(shù)與科學(xué)的關(guān)人所處的年代及學(xué)習(xí)經(jīng)歷，你對(duì)技術(shù)與科學(xué)的關(guān)系有哪些新的認(rèn)識(shí)？系有哪些新的認(rèn)識(shí)？氨堿法的生產(chǎn)原理氨堿法的生產(chǎn)原理重點(diǎn)：重點(diǎn)：難點(diǎn)：難點(diǎn)： 離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是使離子的濃離子反應(yīng)的實(shí)質(zhì)就是使離子的濃度減小度減小NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3= Na2C

14、O3+CO2+H2O1.1.下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)的是（下列屬于侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)的是（ ）A. .氨和二氧化碳由合成氨廠提供氨和二氧化碳由合成氨廠提供B. .母液可回收氯化銨母液可回收氯化銨C. .氯化鈉的利用率達(dá)氯化鈉的利用率達(dá)96%D. .以上全是以上全是D2.2.工業(yè)上常用氨堿法制碳酸鈉，但卻不能用氨工業(yè)上常用氨堿法制碳酸鈉，但卻不能用氨堿法制碳酸鉀，這是因?yàn)樵谌芤褐校▔A法制碳酸鉀，這是因?yàn)樵谌芤褐校?）A.KHCO3溶解度較大溶解度較大B.KHCO3溶解度較小溶解度較小C.K2CO3溶解度較大溶解度較大D.K2CO3溶解度較大溶解度較大A3.3.為了檢驗(yàn)純堿的質(zhì)量（可能含有少量小蘇打），為了檢驗(yàn)純堿的質(zhì)量（可能含有少量小蘇打），取少量樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以采用的方法是（取少量樣品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以采用的方法是（ ）A.加熱后通入澄清石灰水，觀察現(xiàn)象加熱后通入澄清石灰水，觀察現(xiàn)象B.滴加鹽酸，觀察現(xiàn)象滴加鹽酸，觀察現(xiàn)象C.溶于水中，滴加少量溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，觀察現(xiàn)象溶液，觀察現(xiàn)象D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，觀察現(xiàn)象溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，觀察現(xiàn)象A