15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（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学选择性必修1【精讲精练】鲁科版

项目活动1　解读索尔维制碱法 索尔维是比利时工业化学家。1861年他用氨溶液、二氧化碳与食盐混合制成碳酸钠(称为氨碱法)，当年他获得比利时政府给他的专利，在布鲁塞尔开设一个小厂从事试验。1863年创办一个正式的制碱工厂，实现了氨碱法的工业化，使制碱生产实现了连续化，食盐的利用率也提高了很多。产品由于质量纯净，而被称为纯碱。 [思考探究] 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。 提示：可溶性的碳酸氢钠也是有一定的溶解限度的，所以在溶液中存在沉淀溶解平衡：2Na＋＋CO＋H2O＋CO22NaHCO3，当增加Na＋和CO的浓度时，沉淀溶解平衡正向移动，NaHCO3，就会以沉淀的形式出现。 2．碳酸氢钠和纯碱中不含氮元素，为什么使用吸收了氨气的饱和食盐水作为反应物？ 提示：事先向饱和食盐水中通入氨气，可以促进碳酸的电离，促进二氧化碳的溶解，从而增大HCO的浓度，使NaHCO3析出。 3．氨是怎样实现循环利用的？ 提示：在制碱过程中向滤出NaHCO3晶体后的NH4Cl溶液中加熟石灰可回收氨气，使之循环使用：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 项目活动2　体会侯氏制碱法的创新 1943年我国化学工业科学家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。 [思考探究] 1．从生态文明建设的角度，思考侯氏制碱法的意义。 提示：减少了对环境的污染，有助于环境保护和生态文明建设，原料利用率高，产率高，降低了成本，减少了资源的浪费和能源的消耗。 2．侯氏制碱法中先通入氨气至饱和再通入二氧化碳的优点是什么？ 提示：氨气易溶于水，且溶于水后显碱性，有助于吸收二氧化碳，从而析出更多的碳酸氢钠。 1．索尔维制碱法的优、缺点 (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，且生成了没有多大用途的氯化钙(CaCl2)。 2．侯氏制碱法的优点 保留了索尔维法的优点，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，代替了索尔维法中利用CaCO3制CO2这一工序。 1．与索尔维制碱法相比，侯德榜制碱法最突出的优点是(　　) A．原料利用率高　　　 B．设备少 C．循环利用的物质多 D．原料易得 解析　A　索尔维制碱法的原理：CaCO3CaO＋CO2↑、CO2＋NaCl＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑、CaO＋2NH4Cl===CaCl2＋2NH3↑＋H2O，NH3、CO2循环使用，该法的缺点：大量的CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，约有30%的NaCl留在母液中；侯德榜制碱法的原理：CO2＋NaCl＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl、2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑，CO2循环使用，侯德榜制碱法的优点：把合成氨和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本，保留索尔维制碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%。 2．下列关于索尔维制碱法的描述正确的是(　　) A．使用的原料只有食盐、CO2 B．在饱和食盐水中应先通入CO2再通入过量的NH3 C．析出NaHCO3后的母液中已无NaCl，只有NH4Cl D．索尔维制碱法的缺点是食盐的利用率只有72%～74%，生成的CaCl2难处理 解析　D　索尔维制碱法又叫氨碱法，氨碱法是以食盐、CO2、NH3为原料，反应生成氯化铵和碳酸氢钠，A错误；由于氨气和二氧化碳在水中溶解度不同，二氧化碳在水中溶解度较小，应先通入易溶于水的氨气与水反应生成氨水，氨水再与二氧化碳反应生成碳酸铵或碳酸氢铵，B错误；根据方程式NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3＋NH4Cl可知，析出NaHCO3后的母液中既有NaCl，也有NH4Cl，C错误；用Ca(OH)2处理后的废液中含有NaCl和CaCl2，故食盐利用率较低，CaCl2的处理要求不能引入新的杂质，除纯碱外，基本很难找到合适的物质，由于纯碱是产物，故不能使用，故CaCl2很难处理，D正确。 3．(2022·上海检测)工业制纯碱的化学史上，侯德榜使用而索尔维法没有使用的反应原理的化学方程式是(　　) A．CO2＋NaCl＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl B．2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑ C．CaO＋2