1.3 纯碱的生产 课件 (1)
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| 名称 | 1.3 纯碱的生产 课件 (1) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2016-07-11 22:22:03 | ||
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文档简介
课件67张PPT。第一单元 走进化学工业课题3 纯碱的生产纯碱的化学式:Na2CO3俗名：纯碱、苏打纯碱的化学名称:碳酸钠知道纯碱的用途吗？你引言：纯碱的用途造纸制皂纺织制玻璃生活关于纯碱的一些常识 碳酸钠（纯碱）的用途：发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织 、玻璃、造纸、漂染，还可以用
于其他含钠化合物的制备。想一想 自然界中哪些地方存在纯碱？碳酸钠在自然界存在相当广泛一些生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。
大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖，这些地区大多干旱、少雨，如图我国的内蒙古、吉林、黑龙江、青海和宁夏等地，当冬季到来时，湖水中所含的碳酸钠结晶析出，经简单的加工就得到天然碱，
18世纪中期工业革命以后，天然碱和从植物灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。 盐湖寸草不生的盐碱地中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖—青海湖自然界中有纯碱吗？内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖
鄂尔多斯天然碱厂纯碱生产车间
纯碱的生产
如何获得自然界中的纯碱？ 获得天然纯碱的方法：
（1）一些生长在一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。
（2）当冬季来临时，碱湖中所含的碳酸钠结晶析出，经过简单的加工就可以使用。思考与交流 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？ 改变温度、结晶水合物的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）。 2.根据天然碱的存在及其主要化学成分，请设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？ 碳酸钠中含有钠离子和碳酸根离子。自然界中存在的含钠离子的化合物很多，大量存在的、最常见的是氯化钠；因此，氯化钠是比较理想的生产原料之一。碳酸根可以由碳酸盐直接提供，也可有由二氧化碳制取，较为理想的原料是碳酸钙。 资料卡片：世界上最早是通过路布兰（N.Leblanc，1742-1806）法实现碳酸钠的工业生产。其生产原理如下：
用硫酸将食盐转变成硫酸钠
NaCl＋H2SO4 ====NaHSO4＋HCl↑
NaCl＋NaHSO4 =========Na2SO4＋HCl↑
将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙
Na2SO4＋2C =====Na2S＋2CO2↑
Na2S＋CaCO3=====Na2CO3＋CaS
缺点：原料利用不充分、成本较高，设备腐蚀严重等。直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。120℃600℃～700℃1000℃1000℃资料卡片路布兰法——世界上最早是通过路布兰（N.Leblanc，1742-1806）法实现碳酸钠的工业生产。其生产原理如下：1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙资料卡片：路布兰法的缺点
原料利用不充分、成本较高，设备腐蚀严重等。
直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。NaCl 、CaCO3 路布兰法的原料：一、氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）比利时化学家——索尔维氨碱法是由比利时人索尔维（E.Solvay,1838-1922）发明的，所以，氨碱法也称索尔维制碱法。
氨碱法是以碳酸钙和氯化钠为原料生产碳酸钠（副产物为氯化钙）的过程。
尽管食盐和碳酸钙是生产纯碱最廉价的原料，但食盐和碳酸钙并不能直接发生反应而生成碳酸钠，必须通过中间产物作为过渡才能实现。
索尔维发明的氨碱法以食盐、氨（来自炼焦副产品）和二氧化碳（来自碳酸钙）为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。二、氨碱法（索尔维制碱法）CaCO3、NaCl 、NH3 （炼焦）1、原料：2、原理： c、NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Clb、NH3+CO2+H2O=NH4HCO31.生成碳酸氢钠和氯化铵
将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中，可得到碳酸氢钠和氯化铵：
NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3
NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl
2.制取碳酸钠
CaO+H2O===Ca(OH)2NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑2NH4Cl +Ca(OH)2==CaCl2+NH3↑+H2O△（原料1）（产品）（副产品） 3、氨碱法生产原理示意图（图1—11）原料2（索尔维制碱法）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利用，生产步骤简单 4、优点缺点 原料食盐中的另一成分氯（Cl -）和石灰石中的另一成分钙（Ca2+）生成氯化钙，如何处理它成为氨碱法生产的一个问题；氨碱法生产中食盐的利用率不高，大约只有70％，如何提高食盐的利用率成为氨碱生产的另一问题。科学探究1、向AgNO3溶液中滴加KCl将会看到什么现象？
为什么？表1-4 20 ℃时一些物质在水中的溶解度/g1.两支试管分别盛有2mLNH4HCO3和2mL饱和食盐水。将两支试管的溶液混合于一支试管中，振荡，观察现象。科学探究思考提示
氨碱法中加入氨的主要作用是什么？二、联合制碱法个人简历：
1890年 出生
1911年 考入清华留美预备学校，后以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学
1916年 获美国麻省理工学院学士学位
1919年 获美国哥伦比亚大学硕士学位
1921年 获博士学位二、侯氏制碱法（联合制碱法）
侯德榜的个人简历
1890年 出生
1911年 考入清华留美预备学院，
仅以10门功课1000分的优秀成绩被
保送到美国学习
1916年 获美国麻省理工学院
学士学位
1921年 在美国哥伦比亚大学获博士学位
1933年 著《纯碱制造》一书在美国出版，被誉为制碱名著
1943年 因创立“侯氏制碱法”，获“中国工程学会化工最大奖”，并先后被聘为英国化学工业学会名誉会员，美国化学工程学会终身荣誉会员等
NaCl、合成氨（ NH3、 CO2） 2、原理a.NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Clb.2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑ 向体系通入氨气或者加入食盐颗粒，析出氯化铵后的溶液含有氨水和氯化钠又可以返回做反应物。△1、原料二、联合制碱法（侯氏制碱法）NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O原料ⅡNH3CO2（原料Ⅰ，来自合成氨）（副产品）联合制碱法生产原理示意图（图1—12） 所谓联合，就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进工艺，在合成氨生产中有CO生成，我们是将其转化为CO2,再进行排放等处理，但是排空的CO2使原料的利用不尽合理，而且对空气也有一定的污染，为解决这一问题，我国化工专家侯德榜提出了将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺，这就是联合制碱法，也称侯氏制碱法。在联合制碱法中我们综合利用了合成氨的原料CO2和NH3，用来生产纯碱，既充分利用了合成氨的原料，也减少环境污染。
侯氏制碱法对氨碱法加以改进：将析出NaHCO3 的母液选在5~10℃时加入食盐粉末是不易结晶的NH4Cl 结晶析出，这不仅使原料NaCl 充分利用，又获得大量化肥，也使氨碱法中CaCl2 的处理问题得到解决。侯德榜为制碱做出的卓越贡献是值得我们骄傲和敬佩的！▲根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的主要区别及优势？
联合制碱法主要用氨碱法与合成氨联合生产，氨碱法生产纯碱虽然具有原料普遍易得，产品纯度高，适合大规模工业生产等优点，而联碱法生产纯碱则有更大的优势：一是原料的利用率高。联碱生产中母液循环使用，氯化钠中的钠离子用来制造碱，氯离子用来制造氯化铵。这样盐的利用率可达96%以上。而氨碱法钠的利用率仅70%，氯利用率为零，整体利用率只有28%左右；另外联碱法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。二是废物排放少。联碱法在生产过程中无大量废液、废渣排出，每吨只有几千克到几十千克，选择厂址自由度较大而氨碱法每吨纯碱约10立方米的废液排出，难以处理不宜在内陆建厂。三是能源消耗低。可比单位综合能耗，联碱法为7100～8200 MJ，而氨碱法为12000～14000 MJ。四是成本低。联碱法同时生产纯碱和氯化铵，因此成本较低。特点：生产过程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供的，从滤出碳酸氢钠后所得的母液中可回收氯化铵，因此，它保留了氨碱法的优点，克服了它的缺点，使氯化钠的利用率提高到了96％以上，尽管增加了设备循环处理的量，也会加重设备的腐蚀，但经济上完全可以补偿此法的不足。
联合制碱法既体现了大规模联合生产的优越性，也是综合利用原料、降低成本、减少环境污染的典型代表。两种著名的制碱技术(1)氨碱法制纯碱(索尔维制碱法)
(2)联合制碱法(侯氏制碱法)联合制碱法有哪些优点呢？思考与交流 根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的有哪些异同？相同点：不同点：原理相同NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl原料的来源不同，副产物不同 侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下： 主要是设计了I 的循环,使原料氯化钠的利用率从70%提高到96%以上，CO2向母液中通氨气作用是：
①增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出
②使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度 联合法综合利用了合成氨的原料、降低成本
提高了氯化钠的利用率，减少了环境污染;
NH4Cl就成为另一产品化肥。
氨碱法与联合制碱法的比较
1．原料
氨碱法：食盐、氨气、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)。
联合制碱法：食盐、氨气、二氧化碳(合成氨厂的废气)。
2．主要反应原理
二者基本相同：联合制碱法：在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液，已基本上是氯化钠的饱和溶液，可循环使用。4．综合评价
(1)氨碱法：①优点：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。②缺点：原料食盐的利用率低，大约70%～74%，其余的食盐随CaCl2溶液作为废液被抛弃；过程中产生了没多大用途且难以处理的CaCl2。
(2)联合制碱法：使食盐的利用率提高到96%以上，用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时生产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵；过程中不生成没多大用途、又难以处理的CaCl2，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。互动探究
(1)如何检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠？
(2)联合制碱法中析出NaHCO3后，为了提取副产品NH4Cl，往往向母液中通入NH3，加入细小食盐颗粒，再冷却，通入NH3的作用是什么？
【提示】 (1)取少量试样溶于水，再滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则含有杂质NaCl，否则，不含有。
(2)增大NH的浓度，使NH4Cl更多析出；使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度。 在纯碱的生产过程中NaCl是否被充分利用？ 1氨碱法中，原料食盐的利用率低，大约70%～74%联合制碱法中，原料食盐的利用率已提高到96%以上所以，氨碱法中氯化钠没有得到充分利用。
而联合制碱法中，氯化钠能得到充分利用，但还没达到百分之百。在纯碱的生产过程中
哪些物质得到了循环使用？氨气和部分的二氧化碳 在纯碱的生产过程中是先通入NH3还是CO2？ 先通入二氧化碳，溶液中存在____，_____的量比较少；再通入氨气，氨气易溶水,_______ 的量比较多；此时产物应该是________而不是 _________。
反过来，如果我们先通入氨气，溶液中会存在较多的_______，再通入二氧化碳时，二氧化碳和________反应，通入的二氧化碳过量就会生成________，也就是说，此时二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制，而是受反应控制。碳酸碳酸一水合氨碳酸铵碳酸氢铵一水合氨一水合氨碳酸氢铵 那么，先通入氨气起到的作用就是为了更多
的溶有二氧化碳思考与交流 人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰（1791）、索尔维（1862）和侯德榜（1924）的名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关系有哪些新的认识？课堂互动讲练纯碱工业1．索尔维制碱法：此法所用的原料为食盐、氨和二氧化碳，生产过程如下： (1)盐水的精制：在饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去水中的Ca2＋和Mg2＋。
(2)盐水氨化：将氨气通入精制盐水中，制成氨盐水。
(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl(1)反应原理：侯氏联合制碱法，是将合成氨工业和制碱工业联合起来，以煤为原料制得碳铵，碳铵再与氯化钠进行复分解反应，生成碳酸氢钠和氯化铵。根据氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小的原理，在278 K～283 K(5 ℃～10 ℃)时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单独析出。(3)优点：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，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。 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。请按要求回答问题：(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：______________________；(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：_____；
(3)CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？____________________；(4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应列出计算原子利用率的表达式：
原子利用率(%)＝________________。本节课小结由于天然的纯碱已经不能满足人们的生产和生活的需要，促使人们从其他方法获取纯碱，尽而纯碱工业发展起来。 离子反应的实质就是使离子的浓度减小
不一定非要有难溶于水的物质即沉淀生成。氨碱法的生产原理NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl纯碱的工业的生产有三种方法：1、路布兰法
由于路布兰法有这么多缺点：原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等，正是因为如此，促使人们研究新的制碱方法，直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。（了解）★ 2、氨碱法本节课要掌握氨碱法的原料、原理和优缺点
原料:CaCO3、NaCl 、NH3 （炼焦）
原理：
优点：原料便宜易得，氨和部分二氧化碳可循环利用，产品纯度高，步骤简单 。
缺点：副产物氯化钙的处理问题及氯化钠的利用率低 （70％）。
在氨碱法中，虽然它的优点很多，但是它的缺点也是一个问题，尽而有了第三种方法
★ 3、联合制碱法联合制碱法也是本节课的重点，也要掌握。
掌握联合制碱法的原料、原理和优点：
原料： NaCl、合成氨（ NH3、 CO2）
原理：
优点：综合利用了合成氨的原料，提高了氯化钠的利用率减少了环境污染 。
★4、氨碱法与联合制碱法的异同原理相同
原料来源不同，副产物不同练习1.下列属于侯氏制碱法的优点的是（ ）
A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供
B.母液可回收氯化铵
C.氯化钠的利用率达96%
D.以上全是D2.工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ ）
A.KHCO3溶解度较大
B.KHCO3溶解度较小
C.K2CO3溶解度较大
D.K2CO3溶解度较大A3.为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），取少量样品进行实验，可以采用的方法是（ ）
A.加热后通入澄清石灰水，观察现象
B.滴加盐酸，观察现象
C.溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，观察现象
D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象A4.(2005上海高考，26 ,13分)我国化学家侯德榜，改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：(1) 副产品的一种用途为 。
(2)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 的循环。用作化肥或焊药或电解液Ⅰ(3)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。
(4)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 。 (a) 增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出 (c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度稀HNO3和AgNO3溶液AC5.（2005年天津）根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30—35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3 固体，加料完毕后，继续保温30分钟，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，灼烧两小时，得到Na2CO3固体。(1)反应温度控制在30—35℃，是因为若高于35℃，则 ；若低于30℃则 ；为控制此温度范围，应采取的加热方法是 。(2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是 ；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（以化学式表示）四种盐在不同温度下的溶解度（g∕100g水)表：① ＞35℃ NH4HCO3会有分解NH4HCO3分解反应速率降低水浴加热使反应充分进行NaHCO3的溶解度最小NaHCO3; NaCl; NH4HCO3; NH4Cl
于其他含钠化合物的制备。想一想 自然界中哪些地方存在纯碱？碳酸钠在自然界存在相当广泛一些生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。
大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖，这些地区大多干旱、少雨，如图我国的内蒙古、吉林、黑龙江、青海和宁夏等地，当冬季到来时，湖水中所含的碳酸钠结晶析出，经简单的加工就得到天然碱，
18世纪中期工业革命以后，天然碱和从植物灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。 盐湖寸草不生的盐碱地中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖—青海湖自然界中有纯碱吗？内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖
鄂尔多斯天然碱厂纯碱生产车间
纯碱的生产
如何获得自然界中的纯碱？ 获得天然纯碱的方法：
（1）一些生长在一些生长在盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。
（2）当冬季来临时，碱湖中所含的碳酸钠结晶析出，经过简单的加工就可以使用。思考与交流 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？ 改变温度、结晶水合物的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）。 2.根据天然碱的存在及其主要化学成分，请设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？ 碳酸钠中含有钠离子和碳酸根离子。自然界中存在的含钠离子的化合物很多，大量存在的、最常见的是氯化钠；因此，氯化钠是比较理想的生产原料之一。碳酸根可以由碳酸盐直接提供，也可有由二氧化碳制取，较为理想的原料是碳酸钙。 资料卡片：世界上最早是通过路布兰（N.Leblanc，1742-1806）法实现碳酸钠的工业生产。其生产原理如下：
用硫酸将食盐转变成硫酸钠
NaCl＋H2SO4 ====NaHSO4＋HCl↑
NaCl＋NaHSO4 =========Na2SO4＋HCl↑
将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙
Na2SO4＋2C =====Na2S＋2CO2↑
Na2S＋CaCO3=====Na2CO3＋CaS
缺点：原料利用不充分、成本较高，设备腐蚀严重等。直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。120℃600℃～700℃1000℃1000℃资料卡片路布兰法——世界上最早是通过路布兰（N.Leblanc，1742-1806）法实现碳酸钠的工业生产。其生产原理如下：1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙资料卡片：路布兰法的缺点
原料利用不充分、成本较高，设备腐蚀严重等。
直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。NaCl 、CaCO3 路布兰法的原料：一、氨碱法生产纯碱（索尔维制碱法）比利时化学家——索尔维氨碱法是由比利时人索尔维（E.Solvay,1838-1922）发明的，所以，氨碱法也称索尔维制碱法。
氨碱法是以碳酸钙和氯化钠为原料生产碳酸钠（副产物为氯化钙）的过程。
尽管食盐和碳酸钙是生产纯碱最廉价的原料，但食盐和碳酸钙并不能直接发生反应而生成碳酸钠，必须通过中间产物作为过渡才能实现。
索尔维发明的氨碱法以食盐、氨（来自炼焦副产品）和二氧化碳（来自碳酸钙）为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。二、氨碱法（索尔维制碱法）CaCO3、NaCl 、NH3 （炼焦）1、原料：2、原理： c、NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Clb、NH3+CO2+H2O=NH4HCO31.生成碳酸氢钠和氯化铵
将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中，可得到碳酸氢钠和氯化铵：
NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3
NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl
2.制取碳酸钠
CaO+H2O===Ca(OH)2NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑2NH4Cl +Ca(OH)2==CaCl2+NH3↑+H2O△（原料1）（产品）（副产品） 3、氨碱法生产原理示意图（图1—11）原料2（索尔维制碱法）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利用，生产步骤简单 4、优点缺点 原料食盐中的另一成分氯（Cl -）和石灰石中的另一成分钙（Ca2+）生成氯化钙，如何处理它成为氨碱法生产的一个问题；氨碱法生产中食盐的利用率不高，大约只有70％，如何提高食盐的利用率成为氨碱生产的另一问题。科学探究1、向AgNO3溶液中滴加KCl将会看到什么现象？
为什么？表1-4 20 ℃时一些物质在水中的溶解度/g1.两支试管分别盛有2mLNH4HCO3和2mL饱和食盐水。将两支试管的溶液混合于一支试管中，振荡，观察现象。科学探究思考提示
氨碱法中加入氨的主要作用是什么？二、联合制碱法个人简历：
1890年 出生
1911年 考入清华留美预备学校，后以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学
1916年 获美国麻省理工学院学士学位
1919年 获美国哥伦比亚大学硕士学位
1921年 获博士学位二、侯氏制碱法（联合制碱法）
侯德榜的个人简历
1890年 出生
1911年 考入清华留美预备学院，
仅以10门功课1000分的优秀成绩被
保送到美国学习
1916年 获美国麻省理工学院
学士学位
1921年 在美国哥伦比亚大学获博士学位
1933年 著《纯碱制造》一书在美国出版，被誉为制碱名著
1943年 因创立“侯氏制碱法”，获“中国工程学会化工最大奖”，并先后被聘为英国化学工业学会名誉会员，美国化学工程学会终身荣誉会员等
NaCl、合成氨（ NH3、 CO2） 2、原理a.NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Clb.2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑ 向体系通入氨气或者加入食盐颗粒，析出氯化铵后的溶液含有氨水和氯化钠又可以返回做反应物。△1、原料二、联合制碱法（侯氏制碱法）NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O原料ⅡNH3CO2（原料Ⅰ，来自合成氨）（副产品）联合制碱法生产原理示意图（图1—12） 所谓联合，就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进工艺，在合成氨生产中有CO生成，我们是将其转化为CO2,再进行排放等处理，但是排空的CO2使原料的利用不尽合理，而且对空气也有一定的污染，为解决这一问题，我国化工专家侯德榜提出了将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺，这就是联合制碱法，也称侯氏制碱法。在联合制碱法中我们综合利用了合成氨的原料CO2和NH3，用来生产纯碱，既充分利用了合成氨的原料，也减少环境污染。
侯氏制碱法对氨碱法加以改进：将析出NaHCO3 的母液选在5~10℃时加入食盐粉末是不易结晶的NH4Cl 结晶析出，这不仅使原料NaCl 充分利用，又获得大量化肥，也使氨碱法中CaCl2 的处理问题得到解决。侯德榜为制碱做出的卓越贡献是值得我们骄傲和敬佩的！▲根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的主要区别及优势？
联合制碱法主要用氨碱法与合成氨联合生产，氨碱法生产纯碱虽然具有原料普遍易得，产品纯度高，适合大规模工业生产等优点，而联碱法生产纯碱则有更大的优势：一是原料的利用率高。联碱生产中母液循环使用，氯化钠中的钠离子用来制造碱，氯离子用来制造氯化铵。这样盐的利用率可达96%以上。而氨碱法钠的利用率仅70%，氯利用率为零，整体利用率只有28%左右；另外联碱法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。二是废物排放少。联碱法在生产过程中无大量废液、废渣排出，每吨只有几千克到几十千克，选择厂址自由度较大而氨碱法每吨纯碱约10立方米的废液排出，难以处理不宜在内陆建厂。三是能源消耗低。可比单位综合能耗，联碱法为7100～8200 MJ，而氨碱法为12000～14000 MJ。四是成本低。联碱法同时生产纯碱和氯化铵，因此成本较低。特点：生产过程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供的，从滤出碳酸氢钠后所得的母液中可回收氯化铵，因此，它保留了氨碱法的优点，克服了它的缺点，使氯化钠的利用率提高到了96％以上，尽管增加了设备循环处理的量，也会加重设备的腐蚀，但经济上完全可以补偿此法的不足。
联合制碱法既体现了大规模联合生产的优越性，也是综合利用原料、降低成本、减少环境污染的典型代表。两种著名的制碱技术(1)氨碱法制纯碱(索尔维制碱法)
(2)联合制碱法(侯氏制碱法)联合制碱法有哪些优点呢？思考与交流 根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的有哪些异同？相同点：不同点：原理相同NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl原料的来源不同，副产物不同 侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下： 主要是设计了I 的循环,使原料氯化钠的利用率从70%提高到96%以上，CO2向母液中通氨气作用是：
①增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出
②使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度 联合法综合利用了合成氨的原料、降低成本
提高了氯化钠的利用率，减少了环境污染;
NH4Cl就成为另一产品化肥。
氨碱法与联合制碱法的比较
1．原料
氨碱法：食盐、氨气、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)。
联合制碱法：食盐、氨气、二氧化碳(合成氨厂的废气)。
2．主要反应原理
二者基本相同：联合制碱法：在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品。此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液，已基本上是氯化钠的饱和溶液，可循环使用。4．综合评价
(1)氨碱法：①优点：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。②缺点：原料食盐的利用率低，大约70%～74%，其余的食盐随CaCl2溶液作为废液被抛弃；过程中产生了没多大用途且难以处理的CaCl2。
(2)联合制碱法：使食盐的利用率提高到96%以上，用同量的食盐比氨碱法生产更多的纯碱。另外它综合利用了合成氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时生产出两种可贵的产品——纯碱和氯化铵；过程中不生成没多大用途、又难以处理的CaCl2，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。互动探究
(1)如何检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠？
(2)联合制碱法中析出NaHCO3后，为了提取副产品NH4Cl，往往向母液中通入NH3，加入细小食盐颗粒，再冷却，通入NH3的作用是什么？
【提示】 (1)取少量试样溶于水，再滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，若有白色沉淀产生，则含有杂质NaCl，否则，不含有。
(2)增大NH的浓度，使NH4Cl更多析出；使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度。 在纯碱的生产过程中NaCl是否被充分利用？ 1氨碱法中，原料食盐的利用率低，大约70%～74%联合制碱法中，原料食盐的利用率已提高到96%以上所以，氨碱法中氯化钠没有得到充分利用。
而联合制碱法中，氯化钠能得到充分利用，但还没达到百分之百。在纯碱的生产过程中
哪些物质得到了循环使用？氨气和部分的二氧化碳 在纯碱的生产过程中是先通入NH3还是CO2？ 先通入二氧化碳，溶液中存在____，_____的量比较少；再通入氨气，氨气易溶水,_______ 的量比较多；此时产物应该是________而不是 _________。
反过来，如果我们先通入氨气，溶液中会存在较多的_______，再通入二氧化碳时，二氧化碳和________反应，通入的二氧化碳过量就会生成________，也就是说，此时二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制，而是受反应控制。碳酸碳酸一水合氨碳酸铵碳酸氢铵一水合氨一水合氨碳酸氢铵 那么，先通入氨气起到的作用就是为了更多
的溶有二氧化碳思考与交流 人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰（1791）、索尔维（1862）和侯德榜（1924）的名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关系有哪些新的认识？课堂互动讲练纯碱工业1．索尔维制碱法：此法所用的原料为食盐、氨和二氧化碳，生产过程如下： (1)盐水的精制：在饱和食盐水中加入熟石灰和纯碱，除去水中的Ca2＋和Mg2＋。
(2)盐水氨化：将氨气通入精制盐水中，制成氨盐水。
(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl(1)反应原理：侯氏联合制碱法，是将合成氨工业和制碱工业联合起来，以煤为原料制得碳铵，碳铵再与氯化钠进行复分解反应，生成碳酸氢钠和氯化铵。根据氯化铵在常温时的溶解度比氯化钠大，而在低温时却比氯化钠溶解度小的原理，在278 K～283 K(5 ℃～10 ℃)时，向母液中加入磨细的食盐粉末，使氯化铵单独析出。(3)优点：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，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。 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。请按要求回答问题：(1)“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：______________________；(2)写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：_____；
(3)CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？____________________；(4)绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应列出计算原子利用率的表达式：
原子利用率(%)＝________________。本节课小结由于天然的纯碱已经不能满足人们的生产和生活的需要，促使人们从其他方法获取纯碱，尽而纯碱工业发展起来。 离子反应的实质就是使离子的浓度减小
不一定非要有难溶于水的物质即沉淀生成。氨碱法的生产原理NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl纯碱的工业的生产有三种方法：1、路布兰法
由于路布兰法有这么多缺点：原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等，正是因为如此，促使人们研究新的制碱方法，直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。（了解）★ 2、氨碱法本节课要掌握氨碱法的原料、原理和优缺点
原料:CaCO3、NaCl 、NH3 （炼焦）
原理：
优点：原料便宜易得，氨和部分二氧化碳可循环利用，产品纯度高，步骤简单 。
缺点：副产物氯化钙的处理问题及氯化钠的利用率低 （70％）。
在氨碱法中，虽然它的优点很多，但是它的缺点也是一个问题，尽而有了第三种方法
★ 3、联合制碱法联合制碱法也是本节课的重点，也要掌握。
掌握联合制碱法的原料、原理和优点：
原料： NaCl、合成氨（ NH3、 CO2）
原理：
优点：综合利用了合成氨的原料，提高了氯化钠的利用率减少了环境污染 。
★4、氨碱法与联合制碱法的异同原理相同
原料来源不同，副产物不同练习1.下列属于侯氏制碱法的优点的是（ ）
A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供
B.母液可回收氯化铵
C.氯化钠的利用率达96%
D.以上全是D2.工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ ）
A.KHCO3溶解度较大
B.KHCO3溶解度较小
C.K2CO3溶解度较大
D.K2CO3溶解度较大A3.为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），取少量样品进行实验，可以采用的方法是（ ）
A.加热后通入澄清石灰水，观察现象
B.滴加盐酸，观察现象
C.溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，观察现象
D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象A4.(2005上海高考，26 ,13分)我国化学家侯德榜，改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：(1) 副产品的一种用途为 。
(2)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了 的循环。用作化肥或焊药或电解液Ⅰ(3)为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加 。
(4)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有 。 (a) 增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出 (c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度稀HNO3和AgNO3溶液AC5.（2005年天津）根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30—35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3 固体，加料完毕后，继续保温30分钟，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，灼烧两小时，得到Na2CO3固体。(1)反应温度控制在30—35℃，是因为若高于35℃，则 ；若低于30℃则 ；为控制此温度范围，应采取的加热方法是 。(2)加料完毕后，继续保温30分钟，目的是 ；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（以化学式表示）四种盐在不同温度下的溶解度（g∕100g水)表：① ＞35℃ NH4HCO3会有分解NH4HCO3分解反应速率降低水浴加热使反应充分进行NaHCO3的溶解度最小NaHCO3; NaCl; NH4HCO3; NH4Cl