2.1.3微专题1 纯碱的生产历史与侯氏制碱法 导学案 2023-2024学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

纯碱的生产历史与侯氏制碱法 【方法与技巧】 1．路布兰制碱法：1791年法国医生路布兰首先取得专利，以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法 制取原理与步骤 ①首先使氯化钠与硫酸反应，生成硫酸钠：2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑ ②然后用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4＋4CNa2S＋4CO↑ ③最后利用硫化钠与石灰石的反应生产碳酸钠：Na2S＋CaCO3===Na2CO3＋CaS 制取方法评价 路布兰制取纯碱，主要生产过程在固相中进行，难以连续生产，又需硫酸做原料，设备腐蚀严重，产品质量不纯，原料利用不充分，价格较贵，所以在20世纪20年代被淘汰 2．索尔维制碱法：1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱 工艺流程 制取原理与步骤 ①在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠： NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl ②高温锻烧石灰石，生成的CO2通入饱和NaCl中，CaO制备石灰乳： CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2O===Ca(OH)2 ③氯化铵滤液与石灰乳混合加热： 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，反应产生的氨气循环使用 ④过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，反应产生的二氧化碳循环使用。 总反应：CaCO3＋2NaClCaCl2＋Na2CO3 制取方法评价 此法食盐利用率比路布兰制碱法高，产品较纯净，成本低 缺点：原料中一半成分未能转化为产品 3．侯氏制碱法：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 (1)制取原理与步骤 制备原料 食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气；其反应为 C＋H2O(g)CO2＋H2CO＋H2，CO＋H2O(g) 工艺流程 制取原理与步骤 ①低温下先向饱和食盐水中通入氨气，然后通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入食盐细粉，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓ ②加热使NaHCO3分解得到Na2CO3，生成的CO2可循环使用 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O (2)制取方法评价 ①符合现在提倡的“绿色化学的要求”，提高了原料(NaCl)的利用率，不产生无用的CaCl2 ②利用了大规模联合生产的优越性，利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。如合成氨厂的废料CO2可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的Cl－可以代替价格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了综合经济效益 【巩固练习】 1．“NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是(　　) 2．根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是(　　) 3．某小组设计如图所示装置(夹持装置略去)，在实验室模拟侯氏制碱工艺中NaHCO3的制备。下列说法不正确的是(　　) A．③、⑤中可分别盛放饱和食盐水和浓氨水 B．应先向③中通入足量NH3，再通入足量CO2 C．③中反应的离子方程式为NH3＋CO2＋H2O===NH＋HCO D．装置①也可用于制H2 4．工业上以粗盐(含Ca2＋、Mg2＋、SO等杂质)为主要原料，采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4Cl，实验室模拟工艺流程如图甲所示。下列说法正确的是(　　) A．饱和食盐水中先通入的气体为CO2 B．流程图中的“系列操作”中一定需要使用玻璃棒 C．如图乙所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性 D．对粗盐溶液除杂可依次加入过量NaOH、Na2CO3、BaCl2溶液，过滤后再加入盐酸调节溶液的pH 5．侯德榜(如图)是我国近代著名的化学家，他提出的联合制碱法得到世界各国的认可，其工业流程如下，下列说法错误的是(　　) A．该工艺流程中没有发生氧化还原反应 B．应该向“饱和食盐水”中先通入过量CO2，再通入NH3 C．向滤液中通入NH3，可减少溶液中的HC