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《了解纯碱的生产历史》教案

【研究目的】

纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。

【材料阅读】

1．路布兰制碱法

1791年法国医生路布兰首先取得专利，以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法。

制取原理与步骤

(1)先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠：

2NaCl＋H2SO4eq\o(=====,\s\up7(△))Na2SO4＋2HCl↑。

(2)然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：

Na2SO4＋4Ceq\o(=====,\s\up7(高温))Na2S＋4CO↑。

(3)最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠：

Na2S＋CaCO3===Na2CO3＋CaS。

2．索尔维制碱法

1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。

制取原理与步骤

(1)在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠：

NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。

(2)过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品：

2NaHCO3eq\o(=====,\s\up7(△))Na2CO3＋CO2↑＋H2O，反应产生的二氧化碳循环使用。

(3)氯化铵滤液与石灰乳混合加热：

2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=====,\s\up7(△))CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，反应产生的氨气循环使用。

3．侯氏制碱法

1943年我国化学工程专家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。

制取原理与步骤

侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl，该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。

【分析讨论】

1．根据所阅读资料，分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优势是什么？

提示氨碱法(索尔维制碱法)相比于路布兰制碱法的优点是：原料(食盐和石灰石)便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。

侯氏制碱法与氨碱法相比较，其优点是食盐的利用率大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氮肥氯化铵，不再产生废渣氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。

2．从生态文明建设的角度，思考侯氏制碱法的意义。

提示减少了对环境的污染，有助于环境保护和生态文明建设，利用率高，产率高，降低了成本，减少了资源的浪费和能源的消耗。

【结果与讨论】

1．侯氏制碱法的原理反应能发生的原因是什么？

提示碳酸氢钠溶解度小，在此条件下可以生成沉淀，从而使反应发生。

2．从原材料的角度综合考虑，你认为制碱工厂可以与哪些工厂就近建设。

提示合成氨、石灰、水泥厂等。

3．侯氏制碱法中先通氨气至饱和再通二氧化碳的优点是什么？

提示氨气易溶于水，且溶于水后显碱性，有助于吸收二氧化碳，从而析出更多的碳酸氢钠。

1．“NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是()

答案C

解析侯氏制碱法的实质就是利用NaHCO3溶解度比其他物质小的原理，则A说法正确；析出晶体后的溶液一定为该物质的饱和溶液，则C说法错误；纯碱是Na2CO3的俗名，而NaHCO3的俗名是小苏打，则B说法正确；NH4Cl是一种可用作氮肥的副产品，D说法正确。

2．下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是()

A．A气体是CO2，B气体是NH3

B．第Ⅲ步得到的晶体是Na2CO3·10H2O

C．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异

D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶

答案C

解析侯氏制碱法中应先在饱和食盐水中通入NH3再通入CO2。因为CO2在饱和食盐水中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCOeq\o\al(－,3)，才能析出NaHCO3晶体。

3．已知碳酸氢钠的溶解度较小。在饱和的氨和氯化钠的混合溶液中通入二氧化碳，可析出碳酸氢钠固体：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。据此，我国杰出的化学家侯德榜设计出了生