高中化學(xué) 1.3純堿的生產(chǎn)課件 新人教版選修2.ppt

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NaOH固體久置于空氣中，最終會(huì)變成什么？ 提示 NaOH固體在空氣中吸收水分潮解，空氣中的CO2與NaOH溶液反應(yīng)生成Na2CO3溶液，Na2CO3溶液中水分蒸發(fā)變成Na2CO3·10H2O，Na2CO3·10H2O失水而生成Na2CO3，即純堿。 純堿有哪些用途？ 提示 用于玻璃、冶金、紡織、印染、造紙、石油化工、食品及精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)。,課題3 純堿的生產(chǎn),1．,2．,1．了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)展過程。 2．了解體現(xiàn)天然堿的生產(chǎn)與化工生產(chǎn)之間的聯(lián)系及體現(xiàn) 技術(shù)的發(fā)展過程。 3．掌握路布蘭法—索爾維法—聯(lián)合制堿法(侯氏制堿)。,碳酸鈉的俗名叫_____，可用來制_____、 _____、 _____、 _____和_____，碳酸鈉作為原料可用來生產(chǎn)___的化合物，還大量應(yīng)用于_____中。我國素有“_____”之稱。,純堿,玻璃,肥皂,造紙,紡織,漂染,生活,口堿,鈉,原料：_____、 _____、 _____、 _______。 生產(chǎn)原理 路布蘭制堿法的生產(chǎn)原理用化學(xué)反應(yīng)方程式表示為： (1)生成Na2SO4：________________________________， ______________________________________。 (2)生成Na2CO3：__________________________________， __________________________________。 (3)缺點(diǎn)：路布蘭制堿法生產(chǎn)純堿具有_________________、_________、______________等缺點(diǎn)。,硫酸,食鹽,木炭,石灰石,1.,2．,原料利用不充分,成本較高,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,原料 氨堿法是以_______和_______為原料生產(chǎn)碳酸鈉的過程，但因二者不能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)，故而實(shí)際上，是以____、___和_________為原料，通過一系列反應(yīng)來生產(chǎn)碳酸鈉。 生產(chǎn)原理 氨堿法是由比利時(shí)人_______發(fā)明的，所以也稱為______ ____法，其生產(chǎn)原理用化學(xué)方程式表示為： ____________________________， ____________________________________， ___________________________________。,1.,2．,碳酸鈣,氯化鈉,食鹽,氨,二氧化碳,索爾維,索爾維,制堿,NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3,NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl,原料 聯(lián)合制堿法，即將_______與_______聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝，原料為_______ 、 _____和_________，其中_____和_________來自于合成氨。 反應(yīng)原理 聯(lián)合制堿法的主要化學(xué)反應(yīng)方程式是 __________________________________________ ， ___________________________________。,1.,2．,氨堿法,合成氨,氯化鈉,氨氣,二氧化碳,氨氣,二氧化碳,NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,我國著名的化工專家侯德榜在20世紀(jì)20年代所創(chuàng)立的“侯氏制堿法”譽(yù)滿全球?！昂钍现茐A法”中的堿是指什么？ 提示 Na2CO3,【慎思1】,在常溫下，向飽和Na2CO3的溶液中通入足量的CO2會(huì)有晶體析出，此晶體是NaHCO3。析出該晶體的原因是什么？ 提示 NaHCO3在水中的溶解度比Na2CO3小。,【慎思2】,著名的侯氏制堿法第一步反應(yīng)是向氨化的飽和食鹽水中通入CO2而使小蘇打析出，該反應(yīng)可表示為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。在40 ℃時(shí)，向434 g飽和食鹽水中通入44.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氨氣，再向其中通入過量的CO2。(溶解度：40 ℃時(shí)，NaCl：37 g，NaHCO3：13 g，NH4Cl：46 g；10 ℃時(shí)，NH4Cl：33 g) (1)可析出小蘇打多少克？ (2)是否有NH4Cl析出？,【慎思3】,答案 (1)131.5 g (2)不析出NH4Cl,索爾維法制堿的主要過程可劃分為以下幾個(gè)階段： (1)鹽水的精制：在配制的飽和食鹽水中，加入熟石灰和純堿，以除去食鹽水中的Mg2＋和Ca2＋。 (2)鹽水氨化：在精制鹽水中，通入氨氣制成氨鹽水。 (3)氨鹽水碳酸化：使氨鹽水吸收二氧化碳，生成碳酸氫鈉和氯化銨。 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,1．,(4)碳酸氫鈉的轉(zhuǎn)化：濾出碳酸氫鈉后煅燒得到純堿，同時(shí)回收近一半的二氧化碳再利用。 (5)氨的循環(huán)：將氯化銨加石灰乳分解，回收氨循環(huán)利用。,2．索爾維制堿法的工藝流程 3．氨堿法的評(píng)價(jià),優(yōu)點(diǎn)：氨堿法生產(chǎn)純堿具有原料(食鹽和石灰石)價(jià)廉易得、產(chǎn)品純度高、氨和部分二氧化碳可循環(huán)使用、制造步驟簡單、生產(chǎn)過程連續(xù)且規(guī)模大等。,缺點(diǎn)：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，約30%的NaCl留在母液中。,以下關(guān)于索爾維制堿法的描述不正確的是 ( )。 A．使用的原料為食鹽、CO2、氨 B．精制鹽水后應(yīng)先通入NH3再通入過量的CO2 C．析出NaHCO3后的母液中已無NaCl，只有NH4Cl D．索爾維法的缺點(diǎn)是鹽利用率只有70%，生成的CaCl2 難處理 解析 索爾維制堿法又叫氨堿法，主要原料有食鹽、氨和CO2；反應(yīng)的原理為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，而NH3與CO2為1∶1時(shí)才能生成NaHCO3，但CO2在水中溶解度小，先通入CO2，CO2溶解度小，再通入NH3時(shí)，NH3過量而CO2太少；析出NaHCO3后母液中仍有NaHCO3、NaCl、NH4Cl；加入石灰后回收NH3，但生成的CaCl2吸水性強(qiáng)，呈黏稠狀無法處理。 答案 C,【例1】?,索爾維制堿法生產(chǎn)純堿的過程中，將飽和食鹽水氨化、碳酸化后，析出碳酸氫鈉沉淀并形成NH4Cl溶液。HCO3－和NH4＋的形成、碳酸氫鈉沉淀的形成，實(shí)質(zhì)上就是下列平衡向右移動(dòng)的結(jié)果：,根據(jù)氨堿法制堿原理，首先配置氨化飽和食鹽水，即向飽和食鹽水中通入氨氣并充分?jǐn)嚢瑁辉賹⒍趸纪ㄈ氚被柡褪雏}水中，控制一定的溫度，直至有碳酸氫鈉析出。 請(qǐng)回答下列問題： (1)用化學(xué)用語分別表示出氨和二氧化碳在水中產(chǎn)生NH4＋、HCO3－的原理：_____________________________________ _________________________________________________。 (2)向飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳的先后順序是先通氨氣后通二氧化碳。是否可以先通入二氧化碳后通入氨氣？為什么？_______________________________________ _________________________________________________。,【體驗(yàn)1】?,(3)寫出氨堿法生產(chǎn)碳酸氫鈉的化學(xué)方程式_____________ ________________________________________________。 解析 在通常狀況下，氨在水中的溶解度約1∶700，二氧化碳在水中的溶解度約1∶1。 (2)否。在常溫下，氨在飽和食鹽水中的溶解度很大，二氧化碳在飽和食鹽水中的溶解度較小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能產(chǎn)生很小濃度的HCO3－，不利于生成NaHCO3沉淀 (3)NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl,聯(lián)合制堿法是將氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝，制堿過程中所需的CO2和NH3都是由合成氨廠提供，其主要過程如下： (1)鹽水精制：加入熟石灰和純堿除去Ca2＋、Mg2＋。 (2)鹽水氨化：精制鹽水中通入NH3。 (3)氨鹽水碳酸化：NaCl＋H2O＋NH3＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl。 (5)循環(huán)制NH4Cl：析出NaHCO3后的母液中吸收NH3，降溫加食鹽，析出NH4Cl，濾出NH4Cl后再經(jīng)氨化、碳酸化制堿。,1．,侯氏制堿法的工藝流程 侯氏制堿法的評(píng)價(jià) (1)優(yōu)點(diǎn)：保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，消除了它的缺點(diǎn)，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。 (2)缺點(diǎn)：有時(shí)會(huì)發(fā)生氯化銨產(chǎn)品供過于求的情況。,2．,3．,聯(lián)合制堿法中關(guān)鍵的一步是把NH4Cl從幾乎飽和的NaHCO3溶液里分離出來，為此根據(jù)NaCl和NH4Cl溶解度的差異，向混合溶液中通入某種氣體，同時(shí)加入磨細(xì)的食鹽，可析出不夾帶NaHCO3的NH4Cl。NaCl和NH4Cl共同存在時(shí)的溶解度曲線如下圖所示，以下操作正確的是 ( )。,【例2】?,解析 由題圖可知，溶液的溫度在0～10 ℃的范圍內(nèi)，有利于NaCl的溶解和NH4Cl的析出。向溶液中加NaCl就是加Na＋和Cl－，向溶液中通NH3就是增加OH－和NH4＋，這些都有利于NH4Cl的析出和NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3 。 答案 D,我國化學(xué)家侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，探索出了一種生產(chǎn)純堿的方法，其生產(chǎn)流程可簡要表示如下： (1)上述生產(chǎn)純堿的方法稱____________，副產(chǎn)品的一種用途為_____________________________________________。 (2)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是___________________ _________________________________________________。 (3)寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式為_________________。,【體驗(yàn)2】?,(4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了__________(填上述流程中的編號(hào))的循環(huán)，從沉淀池中取出沉淀的操作是____________________________。 (5)為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加________________________________。 (6)向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有__________。 a．增大NH4＋的濃度，使NH4Cl更多地析出 b．使NaHCO3更多地析出 c．使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出NH4Cl的純度,解析 將NH3和CO2兩種氣體通入NaCl溶液后，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl NaHCO3溶解度較小，結(jié)晶析出；NH4Cl溶解度較大，留在母液中；溶液里還有未反應(yīng)的NaCl和未結(jié)晶的NaHCO3。從母液中提取NH4Cl后，含有NaCl和NaHCO3的溶液循環(huán)到沉淀池中再次利用，這樣就大大提高了氯化鈉的利用率。,答案 (1)侯德榜制堿法(或聯(lián)合制堿法) 用作農(nóng)作物的化肥(其他合理的答案亦可) (2)NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl (3)CO2 (4)Ⅰ 過濾 (5)硝酸酸化的硝酸銀溶液 (6)ac,1.與同濃度鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體快慢的探究 試劑：Na2CO3粉末、NaHCO3粉末、稀鹽酸 操作：各取少量Na2CO3、NaHCO3粉末分裝于兩支試管中，分別加入相同濃度的稀鹽酸約2 mL。 現(xiàn)象：兩試管中均劇烈反應(yīng)，產(chǎn)生大量氣泡，但盛NaHCO3粉末的試管中產(chǎn)生氣泡的速率快。 反應(yīng)化學(xué)方程式和離子方程式為：,【探究過程】,實(shí)驗(yàn)探究三 碳酸鈉與碳酸氫鈉的性質(zhì),Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋CO2↑＋H2O CO32－＋2H＋===CO2↑＋H2O NaHCO3＋HCl===NaCl＋CO2↑＋H2O HCO3－＋H＋===CO2↑＋H2O 結(jié)論：與同濃度鹽酸(或硫酸)反應(yīng)，NaHCO3粉末比Na2CO3粉末反應(yīng)快。 應(yīng)用：①定性檢驗(yàn)Na2CO3與NaHCO3兩固體粉末； ②制泡沫滅火器時(shí)，用NaHCO3比Na2CO3效果好。,Na2CO3與NaHCO3的熱穩(wěn)定性探究 試劑：Na2CO3粉末、NaHCO3粉末 步驟：(1)按如圖裝置將儀器連接好； (2)檢查裝置氣密性(事先將導(dǎo)管放入水中)； (3)在大試管中裝入Na2CO3粉末(或NaHCO3粉末)，在燒杯內(nèi)加入澄清石灰水； (4)用酒精燈加熱藥品(先均勻受熱，后固定在藥品處加熱)，觀察觀象。 現(xiàn)象：加熱NaHCO3粉末時(shí)，試管口有水珠產(chǎn)生，澄清石灰水中先有氣泡產(chǎn)生，然后產(chǎn)生白色渾濁；加熱Na2CO3粉末時(shí)，除導(dǎo)管口開始有少量氣泡產(chǎn)生外，無其他明顯現(xiàn)象。,2．,根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，你認(rèn)為區(qū)別固體Na2CO3和NaHCO3最好的方法是 ( )。 A．加熱 B．兩者分別與同濃度的稀鹽酸反應(yīng) C．溶于水，比較其溶解性 D．兩者分別加入NaOH溶液或石灰水 解析 A選項(xiàng)加熱固體Na2CO3無反應(yīng)，在高溫下才分解；NaHCO3受熱便可分解，但現(xiàn)象不很明顯，若要利用分解產(chǎn)生的CO2的性質(zhì)，必然增加裝置和藥品，若要將兩種物質(zhì)在加熱前后分別稱重來鑒別并非不可，但太麻煩；B選項(xiàng)將兩種固體分別與同濃度的稀鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生氣體慢的,【案例】?,為Na2CO3，產(chǎn)生氣體快的為NaHCO3，且操作簡單，現(xiàn)象明顯；C選項(xiàng)利用NaHCO3、Na2CO3的溶解性的差異來鑒別，只能動(dòng)用天平稱量，也很麻煩；D選項(xiàng)在Na2CO3、NaHCO3中分別加入NaOH溶液，前者不反應(yīng)，后者雖反應(yīng)但無明顯現(xiàn)象，無法區(qū)分，若加石灰水，雖然化學(xué)反應(yīng)方程式不同，但都有白色沉淀產(chǎn)生，Ca(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH，Ca(OH)2＋2NaHCO3===CaCO3↓＋Na2CO3＋2H2O，也難以區(qū)別。 答案 B,