纯碱的生产教案.doc

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1、汇中好课堂教案设计 设计人：侯召兵纯碱的生产教案【学习目标】1.了解索尔维制碱法和侯氏制碱法的化学反应原理、主要原料和生产过程。2.了解纯碱的丰要性质和用途。3.通过对索尔维制碱法和侯氏制碱法的对比，提高分析与解决问题的能力。【重点难点】掌握索尔维法联合制碱法(侯氏制碱)的基本原理。【温故习新 导引自学】【情景材料】纯碱制造一书于1933年在纽约列入美国化学会丛书出版。这部化工巨著第一次彻底公开了索尔维法制碱的秘密，被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著，同时被相继译成多种文字出版，对世界制碱工业的发展起了重要作用。美国的威尔逊教授称这本书是“中国化学家对世界文明所作的重大贡献”。侯先生奉献

2、了毕生的精力制备纯碱碳酸钠，为什么要制备碳酸钠？它到底有什么重要用途呢？那现代工业上是怎样制备的呢？根据教材有关内容填写下列空白：一、纯碱及其用途碳酸钠的俗名叫 ，可用来制 、 、 、 和 ，碳酸钠作为原料可用来生产 的化合物，还大量应用于 中，我国素有“ ”之称。二、路布兰制碱法1原料： 、 、 、 。来源:学科网ZXXK2生产原理路布兰制碱法的生产原理用化学反应方程式表示为：(1)生成Na2SO4： 。(2)生成Na2CO3： 。(3)缺点：路布兰制碱法生产纯碱具有 ， 、 等缺点。三、氨碱法生产纯碱1.原料氨碱法是以 和 为原料生产碳酸钠的过程，但因二者不能自发进行反应，故而实际上，索尔

3、维发明的氨碱法是以 、 和 为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。2.生产原理氨碱法是由比利时人 发明的，所以也称为 法，其生产原理用化学方程式表示为： ， ，。四、联合制碱法1.原料联合制碱法，即将 与 联合生产的改进工艺，原料为 、 和 ，其中 和 来自于合成氨。2.反应原理联合制碱法的主要化学反应方程式是： ， 。【温故习新 导引自学】答案一、纯碱 玻璃、制皂、造纸、纺织 漂染 钠 口碱二、硫酸 食盐 木炭 石灰石NaClH2SO4NaHSO4HClNaClNaHSO4Na2SO4HClNa2SO42CNa2S2CO2Na2SCaCO3Na2CO3CaS原料利用不充分 成本较高 设备腐蚀严

4、重三.、氯化钠和碳酸钙 CaCO3、NaCl 、NH3 索尔维 索尔维制碱NH3CO2H2O=NH4HCO3NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3CO2H2O四、氨碱 合成氨 氯化钠 氨 二氧化碳 氨 二氧化碳NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl 2NaHCO3Na2CO3CO2H2O【交流质疑 精讲点拨】【问题探究1】从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响？【教师点拨】关键从影响物质在水中的溶解度因素出发。分析解答:天然碱的生产主要是利用碳酸钠从水溶液中结晶析出，因此，根据固体物质在水中溶解度的影响因素，改变温度、结晶水合物的

5、组成以及溶剂水的质量等因素，可以改变碳酸钠在水中的溶解情况，提高结晶析出的速率和质量（纯度）。【即学即练1】向饱和Na2CO3溶液中通入足量CO2，结果有晶体析出，对析出晶体的原因分析不正确的是()A.相同温度下，Na2CO3的溶解度大于NaHCO3 B.溶液中溶剂减少了C.溶质质量增加了 D.反应过程放热1.D【解析】本题考查的是Na2CO3与CO2反应的知识，根据反应方程式Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3可以得出：通过反应，溶剂质量减少，溶质质量增加，由于Na2CO3的溶解度大于NaHCO3，因此有NaHCO3晶体析出。【问题探究2】索尔维法制碱生产的主要过程可划分为哪几个阶段？索

6、尔维法制碱的工艺流程是怎样的？氨碱法有何优、缺点？【教师点拨】关键要求学生从课本中找信息点，将信息转化成化学用语。分析解答：盐水的精制盐水氨化氨盐水碳酸化碳酸氢钠的转化氨的循环来源:Zxxk.Com来源:学。科。网Z。X。X。K优点：氨碱法生产纯碱具有原料(食盐和石灰石)便宜易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可循环使用、制造步骤简单、生产过程连续且规模大等。缺点：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，约30%的NaCl留在母液中。【即学即练2】以下关于索尔维制碱法的描述正确的是()A.使用的原料为食盐、CO2、氨B.精制盐水后应先通入CO2再通入过量的NH3C.析出NaHCO3后的

7、母液中已无NaCl，只有NH4ClD.索尔维法的缺点是盐利用率只有70%，生成的CaCl2难处理2.AD【解析】索尔维制碱法又叫氨碱法，主要原料有食盐、氨和CO2；反应的原理为NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl，而NH3与CO2为11时才能生成NaHCO3，但CO2在水中溶解度小，先通入CO2，CO2溶解度小，再通入NH3时，NH3过量而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吸水性强，呈黏稠状无法处理。【问题探究3】联合制碱法的主要生产过程有哪些？侯氏制碱法的工艺流程是怎样的？侯氏制碱法比索尔维制碱法

8、有何优越性？【教师点拨】关键要求学生从课本中找信息点，将信息转化成化学用语。分析解答：联合制碱法：盐水精制盐水氨化氨盐水碳酸化制Na2CO3回收CO2循环制NH4Cl。保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥；可与合成氨厂联合，利用合成氨生产排出的二氧化碳制碱，节省了石灰石、焦炭等原料。【即学即练3】纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。下列说法不正确的是()A.“联合制碱法”和“氨碱法”的化学反应原理中都有下列化学反应NH3CO2NaClH2O=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3H2OCO2B.

9、“联合制碱法”生产中有氨的循环利用工艺C.“氨碱法”生产中有氨的循环利用工艺D.“联合制碱法”和“氨碱法”都有一定的局限性3.B【解析】“氨碱法”将NH4Cl和Ca(OH)2再反应，使NH3循环利用；“联合制碱法”是制得纯碱和副产品氯化铵。【当堂反馈 拓展迁移】1.在下列科学家中，为我国的化学工业做出重大贡献的是()A邓稼先B李四光 C华罗庚 D侯德榜1.D【解析】这四位都是我国在世界上享有盛誉的著名科学家，邓稼先是核物理学家；李四光是地质学家；华罗庚是数学家；侯德榜是化工学家。2.下列物质的用途中不正确的是()A.小苏打：制糕点 B小苏打：发酵粉主要成分C过氧化钠：制O2 D烧碱：治疗胃酸2

10、.D【解析】小苏打是NaHCO3的俗名，它可用于制糕点、作发酵粉以及治疗胃酸过多等。2Na2O22H2O= 4NaOHO2，可用Na2O2来制O2。3.与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是()A.提高了原料利用率B.降低了生产成本C.减少了环境污染 D.减轻了对设备的腐蚀3.D【解析】侯氏联合制碱法是将合成氨工业和制碱工业联合起来，保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可作氮肥，避免了生成大量无用的CaCl2；同时可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序，降低了生产成本，减少了对环境的污染。4.1

11、791年，法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐、浓硫酸、石灰石、煤为原料制碱，该方法分三步：用NaCl与H2SO4反应制Na2SO4：2NaClH2SO4Na2SO42HCl用焦炭还原Na2SO4制Na2S：Na2SO44CNa2S4CO用硫化钠与石灰石反应制Na2CO3：Na2SCaCO3Na2CO3CaS下列说法正确的是()A.两步都是氧化还原反应 B.只有第步是氧化还原反应C.该方法对生产设备基本没有腐蚀 D.该方法对环境污染较小4.B【解析】依据氧化还原反应是有化合价变化的反应可知，第步是氧化还原反应，故A错，B对；该生产中产生HCl，对生产设备严重酸蚀；第步产生的CO是大气污染物，

12、故C、D错。5.根据课本的介绍，下列工业生产过程中不需要使用氨水或氨气的是（ ） A.硫酸的工业制法 B.石油的催化裂化 C.硝酸的工业制法 D.联合制碱工业 5.B【解析】工业上用氨水来吸收制备硫酸尾气中的二氧化硫，选项A对；选项B中，不需要使用氨气或氨水，选项B对；选项C中，氨气是工业上制备硝酸的原料之一，选项C错；选项D中，氨气是联合制碱中的反应物，选项D错；正确答案为B。6.工业上常用氨碱法制取碳酸钠(将氨和二氧化碳先后通入饱和食盐水而析出小苏打，再经过滤、煅烧而得到纯碱)，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中()AKHCO3溶解度较大 BKHCO3溶解度较小CK2CO3溶解度较

13、大 DK2CO3溶解度较小6.A【解析】氨碱法制取Na2CO3的原理是，在精制的食盐水中分别通入NH3、CO2，由于NaHCO3溶解度不大，当Na，HCO3浓度较大时便析出NaHCO3晶体，将过滤得到的NaHCO3煅烧得Na2CO3，反应的方程式为：NH3H2OCO2=NH4(aq)HCO3(aq)，Na(aq)HCO3(aq)=NaHCO3(s)，2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。由于KHCO3溶解度较大，无法从溶液中析出，故无法利用氨碱法制取K2CO3。7.根据侯德榜制碱法原理参考下表的数据，实验室制备纯碱(Na2CO3)的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温

14、度在3035 ，在搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体；加料完毕后，继续保温30 min，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后转入蒸发皿中，灼热2 h，制得Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度(S/100 g)温度溶解度盐0 10 20 30 40 50 60 100 NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO3来源:学科网6.98.19.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3(说明：35 ，NH4HCO

15、3会分解)请回答：(1)反应温度控制在3035 ，是因为若高于35 ，则_，若低于30 ，则_；为控制此温度范围，采取的加热方法为_。(2)加料完毕后，继续保温30 min，目的是_；静置后只析出NaHCO3晶体的原因是_；用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去_杂质(用化学式表示)。(3)过滤所得的母液中含有_(用化学式表示)，需加入_，并作进一步处理，使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。7.(1)NH4HCO3分解（1分）反应速率降低（1分）水浴加热（1分）(2)使反应充分进行（1分）3035 时，NaHCO3的溶解度最小（1分）NaCl、NH4Cl、NH4HCO3（1分）(3)NaHCO3、NaCl、NH4Cl、NH4HCO3（2分）HCl（1分）【解析】(1)由题意知，大于35 时NH4HCO3分解，故温度不能超过35 ，若低于30 反应速率降低，要控制此温度范围应用水浴加热。(2)保温30 min是为了使反应充分进行，提高原料的利用率和NaHCO3的产率，由表可知，只析出NaHCO3晶体的原因是因为在3035 时NaHCO3的溶解度最小；洗涤的目的是为了除去溶液中的其他杂质如NaCl、NH4Cl、NH4HCO3等。(3)过滤所得的母液中含有NaHCO3、NH4Cl、NaCl、NH4HCO3，可以加HCl使之全部生成NaCl。6