(讲义)第3章 微项目 揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1(鲁科版2019)

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 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。 [必备知识] 1．纯碱是重要的基础化工原料，其产量和消费量通常作为衡量一个国家工业发展水平的指标。 2． 3．纯碱制法 项目活动1　解读索尔维制碱法 1．关键反应：NaCl＋CO2＋H2O＋NH3===NaHCO3↓＋NH4Cl。 2．模拟实验 (1)实验步骤 用如图所示装置模拟索尔维法。锥形瓶中装有碳酸钙粉末，分液漏斗中装有稀硫酸，试管中装有氨盐水，并滴有酚酞溶液。用冰水浴降低试管内的温度。打开分液漏斗，观察二氧化碳通入氨盐水的现象。 (2)实验现象 随CO2的不断通入，溶液的红色逐渐褪去后，溶液中出现白色沉淀。 (3)问题探究 ①NaHCO3可溶于水，为什么能得到NaHCO3沉淀？试用化学平衡的原理解释原因。 提示：可溶性物质的溶解是存在限度的，当相应离子浓度过大时，可溶性物质也会析出，类似于沉淀溶解平衡。索尔维法通过增大c平(Na＋)、c平，使平衡⥫⥬NaHCO3(s)右移，产生沉淀。 ②为什么要先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再通入二氧化碳？ 提示：CO2在水中溶解度较小，仅通入CO2难以获得足量HC；NH3易溶于水，且能使衡右移，使HC浓度增大。 ③为什么酚酞完全褪色后才有沉淀逐渐析出？ 提示：开始时2NH3·H2O＋CO2＋H2O，随着CO2通入，NH3·H2O消耗完后生成的C与CO2、H2O反应：C，当c平增大至一定程度，产生NaHCO3沉淀。 ④在索尔维法中有哪些物质可以循环利用？ 提示：反应2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑产生的CO2气体及NH4Cl与石灰乳产生的氨气。 ⑤从平衡角度对索尔维法原理分析总结——形成解决实际问题的思路。 提示： 项目活动2　体会侯氏制碱法的创新 1．侯氏制碱法出现的背景 (1)索尔维法的食盐利用率低，增加生产成本。 (2)我国的纯碱工业陷入困境。 2．侯氏制碱法工艺流程 3．平衡思想在侯氏制碱法中的应用 (1)“吸氨”过程 NH3＋H2O⥫⥬NH3·H2O N＋OH－ ①不断通入的NH3会使平衡右移，c平、c平(OH－)增大。 ②可使HC衡右移，产生溶解度更大的Na2CO3。 (2)“碳酸化”过程 CO2＋H2O⥫⥬H2CO3 因“吸氨”过程中c平(OH－)增大，平衡右移，产生大量HC。 (3)“盐析”过程 N＋Cl－⥫⥬NH4Cl(s) 增大c平(Cl－)使平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 (4)“冷析”过程 NH4Cl溶解度随温度升高而增大＋Cl－⥫⥬NH4Cl(s)　ΔH<0，降温时，平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 侯氏制碱法的分析思路 1．联合制碱法生产纯碱的工艺流程如图所示。下列说法正确的是(　　) A．氨化与碳酸化的先后顺序可以交换 B．操作Ⅰ和操作Ⅱ是两种不同的分离方法 C．该工艺流程中循环利用的物质是NH3和CO2 D．流程中的“一系列操作”包括通氨气、冷却、加食盐 D　[A.氨气极易溶于水，二氧化碳溶解度不大，先通入氨气，碱溶液中通入二氧化碳，二氧化碳溶解度增大，可以生成碳酸氢钠晶体，氨化与碳酸化的先后顺序不可以交换，A错误；B.操作Ⅰ和操作Ⅱ是相同的分离方法，为过滤操作，B错误；C.分析可知CO2可以在工艺流程中循环利用，C错误；D.流程中的“一系列操作”包括通氨气增大铵根离子浓度、冷却、加食盐增大氯离子浓度，目的是得到氯化铵晶体，D正确。] 2．(2023·郑州高二段考)我国化学工业科学家侯德榜提出了将索尔维法制碱与合成氨联合生产的改进工艺，这就是联合制碱法，也称侯氏制碱法。侯氏制碱法的工业生产分为两个过程，分别为生产纯碱的制碱过程和生产氯化铵的制氨过程。工艺流程如图所示： 该工业中涉及的几种物质溶解度的变化如图所示： 回答下列问题： (1)合成氨工业中的氮气来源于空气，氢气主要来源于水和碳氢化合物等，侯氏制碱法所用的原料中，可由合成氨工业提供的物质的化学式为________。 (2)“产品1”的化学式为________，“过滤”后得到“产品1”的方法为_______，写出“产品2”的一种常见用途_______________________________________ ____________________________________________________________________。 (3)写出“碳酸化”时发生反应的化学方程式_______________________________ __________________