第2章 第1节 研究与实践1 了解纯碱的生产历史-【精讲精练】2023-2024学年高中化学必修第一册人教版（教师用书）

研究与实践1　了解纯碱的生产历史

【研究目的】

纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。

【材料阅读】

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。

(1)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。

(2)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。

(1)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高温煅烧石灰石，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

(2)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。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。

(1)制取原理与流程

①原理

②流程

(2)制取方法评价

①符合“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。

【结果与讨论】

1．根据所阅读资料，分析后一种制碱法与前一种制碱法相比所具有的优势是什么？

提示：氨碱法(索尔维制碱法)相比于路布兰制碱法的优点是原料(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。

侯氏制碱法与氨碱法相比较，其优点是食盐的利用率大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氮肥氯化铵，不再产生废渣氯化钙，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。

2．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。

【迁移应用】

1．(2023·襄阳一中高一月考)侯氏制碱法制取NaHCO3的原理为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。实验室用如图所示的装置模拟侯氏制碱法制取少量Na2CO3固体。下列说法正确的是(　　)

A．甲中反应的离子方程式为：CO＋2H＋===CO2↑＋H2O

B．乙的试剂为饱和Na2CO3溶液，可除去CO2中的少量HCl

C．丙中用冷水浴冷却有利于析出NaHCO3固体

D．进一步制取Na2CO3的操作是取丙中的沉淀在蒸发皿中灼烧

解析　甲中CaCO3是难溶物，不拆写，反应的离子方程式为：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋CO2↑＋H2O，A错误；由于CO2与Na2CO3溶液能反应，乙的试剂为饱和NaHCO3溶液，目的是除去CO2中的少量HCl，B错误；丙体系中，随温度降低NaHCO3的溶解度下降，用冷水浴冷却有利于析出NaHCO3固体，C正确；进一步制取Na2CO3的操作是过滤取得丙中的沉淀，在坩埚中灼烧，D错误。

答案　C

2．(2023·淄博实验中学高一月考)下图是侯氏制碱法模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是(　　)

A．通入A气体是为了使溶液呈酸性

B．第Ⅱ步得到的悬浊液不属于分散系

C．第Ⅲ步操作中析出晶体，是利用了物质溶解度的差异

D．第Ⅳ步操作得到的物质可用来治疗胃酸过多

解析　气体A为NH3，氨气溶于水溶液呈碱性，能充分吸收CO2，A错误；悬浊液属于