《研究與實踐:了解純堿的生產(chǎn)歷史》鈉及其化合物PPT
第一部分內(nèi)容：【材料閱讀】
材料一:路布蘭制堿法
1783年,法國科學(xué)院以1 200法郎高額獎金懸賞征求制造純堿的方法。1789年,法國奧爾良地區(qū)封建主公爵的侍從醫(yī)生路布蘭成功地創(chuàng)造了一種制堿的方法,1791年獲得專利,建立起日產(chǎn)250～300 kg的堿廠。路布蘭制堿法所用的原料除食鹽外,還有濃硫酸、木炭和石灰石。其生產(chǎn)工藝如下:
①第一步:利用濃硫酸將食鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徕c:2NaCl+H2SO4(濃)====Na2SO4+2HCl↑。
②第二步:將硫酸鈉與木炭、石灰石在爐中共熱。爐中硫酸鈉與木炭作用后生成硫化鈉和一氧化碳:Na2SO4+4C====Na2S+4CO↑。
③第三步:硫化鈉與石灰石進行反應(yīng),生成碳酸鈉和硫化鈣:Na2S+CaCO3====Na2CO3+CaS。
材料二:索爾維制堿法
1861年,比利時人索爾維以食鹽、石灰石和氨為原料,
制得了碳酸鈉和氯化鈣,此為氨堿法。其反應(yīng)步驟如下:
NaCl+NH3+CO2+H2O====NaHCO3+NH4Cl,CaCO3====CaO+CO2↑,2NH4Cl+CaO====2NH3↑+CaCl2+H2O,
2NaHCO3====Na2CO3+CO2 +H2O。
反應(yīng)生成的CO2和NH3可重新作為原料使用。
總反應(yīng)式為CaCO3+2NaCl ====CaCl2+Na2CO3
這種制堿法的原料利用率低,并產(chǎn)生大量使用價值不高的副產(chǎn)物CaCl2。
材料三:侯氏制堿法
聯(lián)合制堿法又稱侯氏制堿法,用于在工業(yè)上制取純堿(Na2CO3),由侯德榜于1943年發(fā)明,是世界上廣泛采用的制純堿法。具體過程為:在飽和氨鹽水中(氨氣、氯化鈉都達到飽和的溶液)通入二氧化碳從而發(fā)生如下反應(yīng):反應(yīng)化學(xué)方程式為:
(1)NH3+H2O+CO2====NH4HCO3。
(2)NH4HCO3+NaCl====NH4Cl+NaHCO3↓。
(3)2NaHCO3====Na2CO3+H2O+CO2↑。
反應(yīng)中的碳酸氫鈉由于溶解度低而析出,可以進一步煅燒分解為碳酸鈉、水和二氧化碳,其中二氧化碳可以再次進入反應(yīng)重復(fù)利用。
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研究與實踐了解純堿的生產(chǎn)歷史PPT，第二部分內(nèi)容：【思考提升】
1.路布蘭制堿法開創(chuàng)了歷史的先河,為人類做出突出貢獻,但也存在很多缺點,你認為其缺點有哪些?
提示:(1)主要生產(chǎn)過程在固相中進行,難以連續(xù)生產(chǎn);(2)需濃硫酸作原料,設(shè)備腐蝕嚴重;(3)產(chǎn)品質(zhì)量不純,硫化鈣不易溶于水,沉淀成渣子被棄掉,原料利用不充分,成本較高;(4)生成HCl、CO等氣體,造成環(huán)境污染。
2.索爾維制堿法相對路布蘭制堿法有哪些優(yōu)點?還有什么需要改進的地方?
提示:(1)優(yōu)點:氨堿法使生產(chǎn)實現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn),食鹽的利用率得到很大程度提高,產(chǎn)品較純凈,因而被稱為純堿,但最大的優(yōu)點還在于成本低廉。
(2)缺點:原料利用率低,并產(chǎn)生大量使用價值不高的副產(chǎn)物CaCl2。
3.相對于索爾維制堿法,侯氏制堿法做了哪些改進?
提示:針對索爾維制堿法生產(chǎn)純堿時食鹽利用率低,制堿成本高,廢液、廢渣污染環(huán)境和難以處理等不足,侯德榜先生經(jīng)過上千次試驗,在1943年成功研究出聯(lián)合制堿法。這個新工藝是把氨廠和堿廠建在一起,聯(lián)合生產(chǎn)。由氨廠提供堿廠需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化銨用加入食鹽的辦法使它結(jié)晶出來,作為化工產(chǎn)品或化肥。食鹽溶液又可以循環(huán)使用。所謂“聯(lián)合制堿法”中的“聯(lián)合”,指該法將合成氨工業(yè)與制堿工業(yè)組合在一起,利用了生產(chǎn)氨時的副產(chǎn)品CO2,革除了用石灰石分解來生產(chǎn),簡化了生產(chǎn)設(shè)備。此外,聯(lián)合制堿法也避免了生產(chǎn)氨堿法中用處不大的副產(chǎn)物氯化鈣,而用可作化肥的氯化銨來回收,提高了食鹽利用率,縮短了生產(chǎn)流程,減少了對環(huán)境的污染,降低了純堿的成本。
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研究與實踐了解純堿的生產(chǎn)歷史PPT，第三部分內(nèi)容：【遷移應(yīng)用】
侯氏制堿法是我國化學(xué)工程專家侯德榜于1943年獨立發(fā)明,它打破了當時外國的技術(shù)封鎖。某化學(xué)小組模擬侯氏制堿法,以NaCl、NH3、CO2和水等為原料以及如圖所示裝置制取NaHCO3,反應(yīng)的化學(xué)方程式為
NH3+CO2+H2O+NaCl====NaHCO3+NH4Cl。然后再將NaHCO3制成Na2CO3。
(1)裝置乙的作用是__________。
(2)由裝置丙中產(chǎn)生的NaHCO3制取Na2CO3時,需要進行的實驗操作有________、洗滌、灼燒。NaHCO3制取Na2CO3的化學(xué)方程式為_________________。
(3)侯氏制堿法制取NaHCO3時,應(yīng)先通NH3,后通CO2,目的是____________________。
【解析】(1)裝置甲是制備二氧化碳氣體的發(fā)生裝置,生成的二氧化碳氣體中含有氯化氫氣體,對制備碳酸氫鈉有影響,裝置乙的作用是吸收氯化氫氣體;最后的尾氣中含有氨氣,不能排放到空氣中,需要進行尾氣吸收;(2)由裝置丙中產(chǎn)生NaHCO3發(fā)生的反應(yīng)為NH3+CO2+H2O+NaCl====NaHCO3↓+NH4Cl;制取Na2CO3時需要過濾得到晶體,洗滌后加熱灼燒得到碳酸鈉。(3)氨氣在水中溶解度大,先通氨氣可以吸收更多的CO2,提高HC的生成率。
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