第3章　微项目　揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法（课件 学案，共2份）高中化学鲁科版（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 [核心素养发展目标]　1.通过认识制碱工业中复杂的多平衡体系，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作出的巨大贡献。 一、解读索尔维制碱法 一、实验室模拟索尔维制碱法(又名氨碱法) 1．实验步骤 用如图所示装置模拟索尔维制碱法。锥形瓶中装有碳酸钙粉末，分液漏斗中装有稀硫酸，试管中装有氨盐水，并滴有酚酞溶液。用冰水浴降低试管内的温度。打开分液漏斗，观察二氧化碳通入氨盐水的现象。 锥形瓶中发生反应的化学方程式为_____ _____。 2．实验现象 随着CO2的不断通入，试管中溶液的红色逐渐褪去后，溶液中出现白色沉淀。 3．理论解释 二、索尔维制碱法 1．基本工艺流程 2．发生的主要反应 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl， CaCO3CaO＋CO2↑， CaO＋H2O===Ca(OH)2， 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O， 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 3．索尔维制碱法(氨碱法)的优缺点 (1)优点 ①原料(石灰石、氨气、食盐等)易得，价格便宜； ②产品纯碱较为纯净； ③副产品二氧化碳、氨气等都可以循环利用； ④制造步骤简单、易于操作，很适合大规模连续生产。 (2)缺点 ①产生大量无用的副产品CaCl2 ； ②NaCl利用率低，约有30%的NaCl残留在母液中； ③设备多，耗能大。 1．碳酸氢钠可溶于水，而索尔维制碱法却能得到碳酸氢钠沉淀，试用平衡的原理进行解释。 _____ _____ 2．为什么要先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再通入CO2 氨盐水的作用是什么？ _____ _____ 3．碳酸钠是一种重要的化学基本工业产品。比利时人索尔维发明了氨碱法生产碳酸钠，氨碱法生产原理示意图如下： 请回答下列问题： (1)从索尔维制碱法生产原理示意图可知，氨碱法的总反应化学方程式为_____ _____。 按照绿色化学原则，理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现废弃物的零排放。计算索尔维制碱法的原子利用率(原子利用率＝期望产物的总质量与反应产物的总质量之比)为_____。 (2)试列举出索尔维制碱法的两大缺点。 ①_____； ②_____。 二、体会侯氏制碱法的创新 一、产生背景 1．历史原因：制碱厂由海边迁至四川。 2．技术因素：索尔维制碱法的食盐利用率低，使生产成本增加。 二、探究过程 1．索尔维制碱法原料利用率低的原因 索尔维法制碱母液中含有大量NH和Cl－，以及高浓度的Na＋和HCO。“灰蒸”过程只实现了NH的回收利用，Na＋、Cl－等都随废液排放，因此食盐的利用率低。 2．侯氏制碱法工艺流程图 3．侯氏制碱法的分析思路 4．平衡思想在侯氏制碱法中的应用 (1)“吸氨”过程 NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－ 不断通入NH3会使平衡右移，c(NH)、c(OH－)增大，可使平衡HCOH＋＋CO右移，产生溶解度更大的Na2CO3。 (2)“碳酸化”过程 CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO 因“吸氨”过程中c(OH－)增大，而使此平衡右移，产生大量HCO。 (3)“盐析”过程 NH(aq)＋Cl－(aq) NH4Cl(s) 增大c(Cl－)使平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 (4)“冷析”过程 NH4Cl的溶解度随温度升高而增大，NH(aq)＋Cl－(aq) NH4Cl(s)　ΔH<0，降温时，平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 5．侯氏制碱法的创新之处 (1)突出优点：向沉淀池的母液中通入NH3并加入食盐，增大c(NH)、c(Cl－)，析出NH4Cl晶体用作氮肥，同时使溶液中氯化钠溶液浓度增大至接近饱和，可以作为原料循环利用，使食盐的利用率高达98%，大大提高了原料(NaCl)的利用率，不产生无用的CaCl2。 (2)实现大规模联合生产，合成氨厂的废料CO2可以作为制碱厂的主要原料，制碱厂无用的成分Cl－可以代替价格较高 ... ...