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-2021-2022学年新教材高中化学选择性必修1 化学反应原理【导与练】高中同步全程学习word（鲁科版）山东专用
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
课程目标展示 | 素养目标达成 |
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。 | 1.宏观辨识与微观探析:通过宏观物质的制取,在微观角度探究物质产生的微观机理。 2.变化观念与平衡思想:通过具体工业生产体会变化观念与平衡思想的应用。 3.科学态度与社会责任:通过工业生产中绿色工艺的设计,培养科学态度与社会责任。 |
纯碱被誉为化学工业之母,应用广泛,是一种重要的基础化工原料。纯碱生产工艺主要有索尔维法和侯氏制碱法(由中国化学工业科学家侯德榜发明)。截至2018年年底,中国纯碱产能已经达到2 959万吨,全球产能达到7 033万吨,占据全球的48%。中国、北美和西欧的总产能占据全球产能的80%。
项目活动1 解读索尔维制碱法
探究1 索尔维法生产纯碱的原理
问题1:索尔维法中的关键反应是哪一个反应?
提示:CO2+NH3+H2O+NaCl
NaHCO3↓+NH4Cl
问题2:从沉淀溶解平衡角度分析产生NaHCO3沉淀的原理是什么?从平衡角度分析怎样产生更多NaHCO3沉淀?
提示:NaHCO3(s)
Na+(aq)+HC
(aq),只要保证Q>Ksp(NaHCO3)就会产生NaHCO3沉淀。要想产生更多碳酸氢钠,必须提高c(Na+)、c(HC)。
问题3:NH3与CO2两种气体先通哪一个比较好,为什么?
提示:先通NH3比较好,因为NH3溶解度极大,通入大量氨气后溶液显碱性,此时再通入二氧化碳在碱性条件下溶解度(因反应而溶解)很大,增大HC浓度。如果先通CO2,由于CO2溶解度不大,大部分CO2不会溶解,且易生成C
。
探究2 索尔维法生产纯碱的优劣分析
问题4:根据索尔维法基本工艺流程分析,索尔维法的优点有哪些?
提示:索尔维法原料易得,CO2、NH3可以循环利用,适合大规模生产。
问题5:索尔维法的弊端是什么?有没有解决办法?
提示:索尔维法的“废液”主要含有CaCl2,较多的NH4Cl及NaHCO3,如果直接排放造成污染。可以考虑采用电解CaCl2溶液,联产Cl2、H2与CaCO3、Na2CO3。
问题6:电解索尔维法的“废液”离子放电情况及产物分析?
提示:根据放电顺序阳极:2Cl--2e-Cl2↑,阴极发生2H2O+2e-H2↑+2OH-。OH-+HCH2O+C,Ca2++CCaCO3↓。同时还产生Na2CO3、(NH4)2CO3混合溶液,混合液蒸干并灼烧,碳酸铵分解为NH3、CO2和水,可以循环利用,还可以多产出Na2CO3。
项目活动2 体会侯氏制碱法的创新
探究 侯氏制碱法与索尔维法的不同点
问题1:侯氏制碱法滤出NaHCO3的母液如何处理?索尔维法滤出NaHCO3的母液如何处理?