第3章 微项目 揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法——化学平衡思想的创造性应用 学案（含答案） 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修1

微项目:揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法———化学平衡思想的创造性应用 (见学生用书P150) 1.通过认识制碱工业中更复杂平衡体系,学会分析溶液中的微粒和平衡,理解平衡之间的相互影响,能根据实际需求选择调控平衡移动的方法。 2.通过了解工业制碱的原理,体会化学原理的巧妙应用,了解我国科学家对制碱工业做出的巨大贡献。 1.碳酸钠与碳酸氢钠 碳酸钠(Na2CO3) 碳酸氢钠(NaHCO3) 热稳定性 稳定,受热不分解 不稳定,受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 与H+反应 2H++CH2O+CO2↑(H+过量)或H++CHC(H+不足) H++HCH2O+CO2↑(在水溶液中,同浓度的NaHCO3产生CO2的速率比Na2CO3快) 与NaOH溶液 反应 不反应 NaOH+NaHCO3Na2CO3+H2O 与Ca(OH)2 溶液反应 Ca2++CCaCO3↓ 碱过量,离子方程式为Ca2++OH-+HCCaCO3↓+H2O;碱不足,离子方程式为Ca2++2OH-+2HCCaCO3↓+C+2H2O 与BaCl2 溶液反应 离子方程式为Ba2++CBaCO3↓ 不反应 主要用途 制玻璃、造纸、制皂、洗涤 制发酵粉、医药、灭火器 相互转化 Na2CO3NaHCO3 2.影响化学平衡的因素 改变的条件(其他条件不变) 化学平衡移动的方向 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度 向正反应方向移动 减小反应物浓度或增大生成物浓度 向逆反应方向移动 压强(对有气体 参加的反应) 反应前后气体体积改变 增大压强 向气体分子总数减小的方向移动 减小压强 向气体分子总数增大的方向移动 反应前后气体体积不变 改变压强 平衡不移动 温度 升高温度 向吸热反应方向移动 降低温度 向放热反应方向移动 催化剂 同等程度改变v正、v逆,平衡不移动 3.侯氏制碱法 生产流程可简要表示如下: 注意事项: (1)先在冷却的条件下将氨气通入饱和食盐水中,再通入CO2。 (2)主要反应原理:NH3+H2O+CO2+NaClNaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。 (3)循环Ⅰ的设计使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上。 (4)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品。通氨气的作用:增大N的浓度,使NH4Cl更多地析出;使NaHCO3转化为Na2CO3;提高析出的NH4Cl的纯度。 项目活动1　解读索尔维制碱法 无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料,还常用作硬水的软化剂,也用于制造钠的化合物。它的工业制法主要有索尔维制碱法和侯氏制碱法两种。 索尔维法(又称氨碱法),是比利时工程师索尔维于1861年发明的纯碱制法。氨碱法使生产实现了连续性生产,食盐的利用率得到提高,产品质量纯净,因而被称为纯碱,但最大的优点还在于成本低廉。1867年索尔维设厂制造的产品在巴黎世界博览会上获得铜制奖章,此法被正式命名为索尔维法。 索尔维以食盐(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。先使氨气通入饱和食盐水中制成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液,其化学反应原理是NaCl+NH3+H2O+CO2NaHCO3↓+NH4Cl。将经过滤、洗涤得到的NaHCO3晶体煅烧制成纯碱,2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑,放出的CO2可回收循环使用。含有氯化铵的滤液与石灰乳[Ca(OH)2]混合加热,放出的氨气可回收循环使用,2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O。其工业生产的简单流程如图所示: 问题生成 1.饱和食盐水中为什么先通入氨气,再通入二氧化碳气体 两者的先后顺序能不能互换 答案　氨气在水中的溶解度大,在碱性环境中可以增大CO2的溶解度,后通入CO2气体可以形成更多的NaHCO3,当溶液饱和后NaHCO3形成沉淀析出;若在水中先通入CO2,由于其在中性环境中溶解度小,溶液中形成的NaHCO3变少,则析出的晶体也变少,所以两者的先后顺序不能互换。 2.索尔维法的优点是什么 答案　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,适合大规模生产。 3.索尔维法有哪些缺 ... ...