研究与实践了解纯碱的生产历史钠及其化合物省公开课一等奖新名师比赛一等奖课件.pptx

研究与实践:了解纯碱生产历史第第1 1页页【材料阅读材料阅读】材料一材料一:路布兰制碱法路布兰制碱法17831783年年,法国科学院以法国科学院以1 2001 200法郎高额奖金悬赏征求制法郎高额奖金悬赏征求制造纯碱方法。造纯碱方法。17891789年年,法国奥尔良地域封建主公爵法国奥尔良地域封建主公爵第第2 2页页侍从医生路布兰成功地创造了一个制碱方法侍从医生路布兰成功地创造了一个制碱方法,1791,1791年取年取得专利得专利,建立起日产建立起日产250250300 kg300 kg碱厂。路布兰制碱法碱厂。路布兰制碱法所用原料除食盐外所用原料除食盐外,还有浓硫酸、木炭和石灰石。其生还有浓硫酸、木炭和石灰石。其生产工艺以下产工艺以下:第第3 3页页第一步第一步:利用浓硫酸将食盐转变为硫酸钠利用浓硫酸将食盐转变为硫酸钠:2NaCl+:2NaCl+H H2 2SOSO4 4(浓浓)=Na)=Na2 2SOSO4 4+2HCl+2HCl。第二步第二步:将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉将硫酸钠与木炭、石灰石在炉中共热。炉中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳中硫酸钠与木炭作用后生成硫化钠和一氧化碳:NaNa2 2SOSO4 4+4C+4C NaNa2 2S+4COS+4CO。=高温高温第第4 4页页第三步第三步:硫化钠与石灰石进行反应硫化钠与石灰石进行反应,生成碳酸钠和硫生成碳酸钠和硫化钙化钙:Na:Na2 2S+CaCOS+CaCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+CaS+CaS。=高温高温第第5 5页页材料二材料二:索尔维制碱法索尔维制碱法18611861年年,比利时人索尔维以食盐、石灰石和氨为原料比利时人索尔维以食盐、石灰石和氨为原料,制得了碳酸钠和氯化钙制得了碳酸钠和氯化钙,此为氨碱法。其反应步骤以下此为氨碱法。其反应步骤以下:NaCl+NHNaCl+NH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O=NaHCOO=NaHCO3 3+NH+NH4 4Cl,Cl,CaCOCaCO3 3 CaO+COCaO+CO2 2,2NH,2NH4 4Cl+CaO=2NHCl+CaO=2NH3 3+CaCl+CaCl2 2+H+H2 2O,O,=高温高温第第6 6页页2NaHCO2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O O。反应生成反应生成COCO2 2和和NHNH3 3可重新作为原料使用。可重新作为原料使用。总反应式为总反应式为CaCOCaCO3 3+2NaCl +2NaCl CaClCaCl2 2+Na+Na2 2COCO3 3这种制碱法原料利用率低这种制碱法原料利用率低,并产生大量使用价值不高副并产生大量使用价值不高副产物产物CaClCaCl2 2。=高温高温=高温高温第第7 7页页材料三材料三:侯氏制碱法侯氏制碱法联合制碱法又称侯氏制碱法联合制碱法又称侯氏制碱法,用于在工业上制取纯碱用于在工业上制取纯碱(Na(Na2 2COCO3 3),),由侯德榜于由侯德榜于19431943年创造年创造,是世界上广泛采取制是世界上广泛采取制纯碱法。详细过程为纯碱法。详细过程为:在饱和氨盐水中在饱和氨盐水中(氨气、氯化钠氨气、氯化钠都到达饱和溶液都到达饱和溶液)通入二氧化碳从而发生以下反应通入二氧化碳从而发生以下反应:反反应化学方程式为应化学方程式为:第第8 8页页(1)NH(1)NH3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2=NH=NH4 4HCOHCO3 3。(2)NH(2)NH4 4HCOHCO3 3+NaCl=NH+NaCl=NH4 4Cl+NaHCOCl+NaHCO3 3。(3)2NaHCO(3)2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2。反应中碳酸氢钠因为溶解度低而析出反应中碳酸氢钠因为溶解度低而析出,能够深入煅烧分能够深入煅烧分解为碳酸钠、水和二氧化碳解为碳酸钠、水和二氧化碳,其中二氧化碳能够再次进其中二氧化碳能够再次进入反应重复利用。入反应重复利用。第第9 9页页【思索提升思索提升】1.1.路布兰制碱法开创了历史先河路布兰制碱法开创了历史先河,为人类做出突出贡献为人类做出突出贡献,但也存在很多缺点但也存在很多缺点,你认为其缺点有哪些你认为其缺点有哪些?第第1010页页提醒提醒:(1)(1)主要生产过程在固相中进行主要生产过程在固相中进行,难以连续生产难以连续生产;(2);(2)需浓硫酸作原料需浓硫酸作原料,设备腐蚀严重设备腐蚀严重;(3);(3)产品质量不纯产品质量不纯,硫化钙不易溶于水硫化钙不易溶于水,沉淀成渣子被弃掉沉淀成渣子被弃掉,原料利用不充原料利用不充分分,成本较高成本较高;(4);(4)生成生成HClHCl、COCO等气体等气体,造成环境污染。造成环境污染。第第1111页页2.2.索尔维制碱法相对路布兰制碱法有哪些优点索尔维制碱法相对路布兰制碱法有哪些优点?还有什还有什么需要改进地方么需要改进地方?提醒提醒:(1)(1)优点优点:氨碱法使生产实现了连续性生产氨碱法使生产实现了连续性生产,食盐食盐利用率得到很大程度提升利用率得到很大程度提升,产品较纯净产品较纯净,因而被称为纯因而被称为纯碱碱,但最大优点还在于成本低廉。但最大优点还在于成本低廉。(2)(2)缺点缺点:原料利用率低原料利用率低,并产生大量使用价值不高副产并产生大量使用价值不高副产物物CaClCaCl2 2。第第1212页页3.3.相对于索尔维制碱法相对于索尔维制碱法,侯氏制碱法做了哪些改进侯氏制碱法做了哪些改进?第第1313页页提醒提醒:针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低,制制碱成本高碱成本高,废液、废渣污染环境和难以处理等不足废液、废渣污染环境和难以处理等不足,侯侯德榜先生经过上千次试验德榜先生经过上千次试验,在在19431943年成功研究出联合制年成功研究出联合制碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起,联合生联合生产。由氨厂提供碱厂需要氨和二氧化碳。母液里产。由氨厂提供碱厂需要氨和二氧化碳。母液里氯化铵用加入食盐方法使它结晶出来氯化铵用加入食盐方法使它结晶出来,作为化工产品作为化工产品第第1414页页或化肥。食盐溶液又能够循环使用。所谓或化肥。食盐溶液又能够循环使用。所谓“联合制碱法联合制碱法”中中“联合联合”,指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起起,利用了生产氨时副产品利用了生产氨时副产品COCO2 2,革除了用石灰石分解来生革除了用石灰石分解来生产产,简化了生产设备。另外简化了生产设备。另外,联合制碱法也防止了生产氨联合制碱法也防止了生产氨碱法中用处不大副产物氯化钙碱法中用处不大副产物氯化钙,而用可作化肥氯化铵往返而用可作化肥氯化铵往返收收,提升了食盐利用率提升了食盐利用率,缩短了生产流程缩短了生产流程,降低了对环境污降低了对环境污染染,降低了纯碱成本。降低了纯碱成本。第第1515页页【迁移应用迁移应用】侯氏制碱法是我国化学工程教授侯德榜于侯氏制碱法是我国化学工程教授侯德榜于19431943年独立年独立创造创造,它打破了当初外国技术封锁。某化学小组模拟侯它打破了当初外国技术封锁。某化学小组模拟侯氏制碱法氏制碱法,以以NaClNaCl、NHNH3 3、COCO2 2和水等为原料以及如图所和水等为原料以及如图所表示装置制取表示装置制取NaHCONaHCO3 3,反应化学方程式为反应化学方程式为NHNH3 3+CO+CO2 2+H+H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4ClCl。然后再将。然后再将NaHCONaHCO3 3制成制成NaNa2 2COCO3 3。第第1616页页第第1717页页(1)(1)装置乙作用是装置乙作用是_。(2)(2)由装置丙中产生由装置丙中产生NaHCONaHCO3 3制取制取NaNa2 2COCO3 3时时,需要进行试验需要进行试验操作有操作有_、洗涤、灼烧。、洗涤、灼烧。NaHCONaHCO3 3制取制取NaNa2 2COCO3 3化学化学方程式为方程式为_。(3)(3)侯氏制碱法制取侯氏制碱法制取NaHCONaHCO3 3时时,应先通应先通NHNH3 3,后通后通COCO2 2,目标目标是是_。第第1818页页【解析解析】(1)(1)装置甲是制备二氧化碳气体发生装置装置甲是制备二氧化碳气体发生装置,生成二氧化碳气体中含有氯化氢气体生成二氧化碳气体中含有氯化氢气体,对制备碳酸氢对制备碳酸氢钠有影响钠有影响,装置乙作用是吸收氯化氢气体装置乙作用是吸收氯化氢气体;最终尾最终尾气中含有氨气气中含有氨气,不能排放到空气中不能排放到空气中,需要进行尾气吸需要进行尾气吸收收;(2);(2)由装置丙中产生由装置丙中产生NaHCONaHCO3 3发生反应为发生反应为NHNH3 3+CO+CO2 2+H H2 2O+NaCl=NaHCOO+NaCl=NaHCO3 3+NH+NH4 4Cl;Cl;制取制取NaNa2 2COCO3 3时需要过滤时需要过滤第第1919页页得到晶体得到晶体,洗涤后加热灼烧得到碳酸钠。洗涤后加热灼烧得到碳酸钠。(3)(3)氨气在水氨气在水中溶解度大中溶解度大,先通氨气能够吸收更多先通氨气能够吸收更多COCO2 2,提升提升HC HC 生成率。生成率。第第2020页页答案答案:(1)(1)吸收吸收HClHCl(2)(2)过滤过滤2NaHCO2NaHCO3 3 NaNa2 2COCO3 3+H+H2 2O+COO+CO2 2(3)(3)增大二氧化碳溶解增大二氧化碳溶解度度 第第2121页页