2.1.4侯德榜制碱法 课件 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第二章 海水中的重要元素——钠和氯 侯氏制碱法 教学引入：侯氏制碱法的创始人——侯德榜 Na2CO3 【材料阅读】索尔维法(氨碱法，1861年) 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。 原料：NaCl、NH3、CaCO3。 流程： 碳酸化是指向饱和氨盐水中通入CO2 饱和氨盐水 NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3、 NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl； 总：NH3＋CO2＋H2O＋NaCl=NH4Cl＋NaHCO3↓ 成分? 析出后的母液中已无NaCl、NaHCO3，只有NH4Cl? ? 实验室制NH3 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 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 成分? 【材料阅读】侯氏制碱法(联合制碱法) 联合制碱法：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。 原料：NaCl、NH3、CO2。 流程： 主产品线 副产品线 1.制取原理与步骤 侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，后通入二氧化碳可析出碳酸氢钠。 1、为什么先通入氨气？ 2、为什么用长导管导二氧化碳？ 3、为什么要用冷水和饱和食盐水？ 4、c装置的名称 ？作用？进、出气方向？c中可能是什么？ 实验室模拟侯氏制碱法的部分实验装置 三通试剂瓶 球形干燥管 大口进气；小口出气 模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是   A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰 B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰 C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉 D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉 【答案】C 【详解】由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2；由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D选项均错误；因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，选项C合理；故合理答案是C。 1.制取原理与步骤 侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，后通入二氧化碳可析出碳酸氢钠。 有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是           。 增大气体与溶液的接触面积，提高CO2的吸收率 吸收过量的NH3 增大溶液与气体的接触面积，提高CO2的吸收率 雾化可以增加液体的表面积。当液体被雾化成微小的粒子时，其表面积会大大增加。这将使液体更容易与其他物质接触并反应。 1.制取原理与步骤 侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，后通入二氧化碳可析出碳酸氢钠。 参照表中数据，请分析丙、戊装置中使用冷却水的原因          。 下表所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据( 水)： 温度越低碳酸氢钠的溶解度越小，有利于碳酸氢钠的析出 冰水浴 在实验室里进行煅烧所用的仪器有 。           坩埚、三脚架、泥三角、坩埚钳、酒精灯 1.制取原理与步骤 侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，后通入二氧化碳可析出碳酸氢钠。 实验室模拟侯氏制碱法的实验装置 1.“侯氏制碱法”的主要过程如图(部分物质已略去)。 下列说法错误的是 A.气体X为CO2 B.操作b为过滤 C.悬浊液a中的不溶物主要是NH4Cl D.氨盐水中通入气体X后，溶液中Na＋大量减少 √ 评 价 练 习 侯氏制碱法是向饱和食盐水中先通入NH3，再通入CO2，发生的反应为NaCl＋H2O＋NH3＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl，得到悬浊液a，过滤得到滤渣主要成分为NaHCO3，滤液的主要成分是NH4Cl，对滤渣进行高温煅烧得到Na2CO3、H2O和CO2。 D 2.下图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是( ) A.A气体是CO2，B气体是NH3 B.第Ⅲ步得到的晶体是Na2CO3·10H2O C.侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异 D.第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶 C 评 价 练 习 下列有关说法正确的是 ( ) A.A气体是 NH3,B气体是CO2 B.第Ⅲ步得到晶体是 Na2CO3·10H2O C.第Ⅳ步操作用到的主要仪器是酒精灯、蒸发皿、 玻璃棒 D.在整个流程中可循环利用的物质只有 NH3 3.“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制 碱工业作出的突 出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱 法”的工艺流程如图: A 评 价 练 习 成分? 向饱和食盐水中加入足量的氨气，再通入过量的二氧化碳，形成碳酸氢钠过饱和溶液，即可生成碳酸氢钠晶体，过滤，得到碳酸氢钠再制备的纯碱，则母液1中含有碳酸氢钠、氯化铵和氯化钠； 、Cl-、Na+、HCO 下列关于“母液1”的说法正确的是  （填标号）。 A．“母液1”中主要含有NH B．“母液1”与“母液2”的成分相同 C．“母液1”中的溶质只有氯化铵 研究表明，“吸氨2”不仅可以促进“氯化铵产品”的分离，还可以减少某种杂质的析出，写出“吸氨2”中发生反应的离子方程式  ：  “吸氨2” 向母液1中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有           。 a．增大NH b．使NaHCO3更多地析出 c．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度 的浓度，使NH4Cl更多地析出 采用“降温、冷析”的方法分离出NH4Cl的原因在较低温度下，氯化铵的溶解度小于氯化钠的溶解度，冷析有利于氯化铵的析出 根据如图的溶解度曲线分析，分离氯化铵和氯化钠混合溶液的操作是           、           、过滤、洗涤、干燥。 蒸发浓缩、降温结晶、 根据流程分析，“降温”和“盐析”的目的均为 ? 成分? 母液1中含有碳酸氢钠、氯化铵和氯化钠；母液1吸收氨气，可使碳酸氢根离子变为碳酸根离子，冷析、盐析生成氯化铵，则副产品为氯化铵，母液2主要为氯化钠溶液。 【交流研讨】低温下，向母液1中通入NH3并加入NaCl细粒，为什么可促使NH4Cl析出？ 提示　低温下，NH4Cl的溶解度比NaCl的小，通入NH3并加入NaCl细粒，可生成更多的NH4Cl，促使该物质析出，也提高了NaCl的利用率。 优点： ①反应原料可循环利用,提高转化率;（CO2、 NaCl） ②缩短了生产流程; ③减少了对环境的污染; ④能获得副产品 NH4Cl,增加经济效益。 沉淀池：NaCl + NH3 + CO2 + H2O ══ NaHCO3↓ + NH4Cl 煅烧炉：2NaHCO3 ══ Na2CO3 + CO2↑ + H2O △ ①NaCl溶液需要饱和，便于NaHCO3析出，溶解度：NaCl > NaHCO3 ②NH3 和CO2加入顺序：先通入NH3 ，再通入CO2 [因为氨气极易溶于水，先通入氨气有利于后续二氧化碳的吸收]，可循环的物质为CO2、NaCl。 2.(2022·广州高一期中)1942年，我国化工专家侯德榜以NaCl、NH3(氨气)、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱，他的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。 某同学模拟工艺流程制备碳酸氢钠，实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。 已知：NH3极易溶于水，溶液呈碱性。 请回答： (1)写出甲装置中发生反应的离子方程式： ________________________________。 CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑ 评 价 练 习 甲装置中为碳酸钙和盐酸反应制取CO2，发生反应的离子方程式为CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑。 (2)乙装置中的试剂是_________________。丁装置中稀硫酸的作用是 ； 饱和NaHCO3溶液 乙装置中的试剂是饱和NaHCO3溶液，以除去CO2中的HCl。 吸收挥发出的氨气 (3)实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是_____(填分离操作的名称)。 过滤 碳酸氢钠的溶解度相对较小，易结晶析出，实验结束后，NaHCO3结晶析出，则分离此固体与液体的操作是过滤。 (4)装置丙中析出NaHCO3的原因是___ (填字母)。 a.碳酸氢钠难溶于水 b.碳酸氢钠受热易分解 c.碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以 在溶液中首先结晶析出 c 碳酸氢钠易溶于水，a不符合题意； 碳酸氢钠固态时受热易分解，对制碱反应不产生影响，b不符合题意； 碳酸氢钠的溶解度相对较小，易结晶析出，c符合题意。 (5)请写出从NaHCO3晶体获得纯碱的化学方程式：______________________ ______________。 ＋CO2↑＋H2O (6)检验产品碳酸钠中含有氯化钠，请你把以下实验方案补充完整： 操作：取少量试样溶于水中，再滴加_______________________。现象：_____________。 检验产品碳酸钠中含有氯化钠即检验产品含氯离子。 硝酸酸化的硝酸银溶液 产生白色沉淀 考向 侯氏制碱法的原理及实验探究 例2 (2021河北卷改编)化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经 济发展做出了重要贡献，某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备 ,进一步处理得到产品和 。实验流程如图: 35 回答下列问题： （1）实验室模拟制备 的实验装置如下图所示。生 成 的总反应的化学方程式为___________________ _________________________。 【解析】生成 的总反应的化学方程式为 。 36 （2）反应完成后，将C中形管内的混合物处理得到固体 和滤液: ①对固体充分加热，产生的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量 , 增重,则固体的质量为_____ 。 0.84 【解析】根据 、 ，可得关系式“ ”， 可得，则 。 37 ②向滤液中加入粉末，存在（） （）（【提示】 代表溶 液，代表固体）过程。为使 沉淀充分析出并分 离，根据和 溶解度曲线，需采用的操作为 ______、______、洗涤、干燥。 降温 过滤 【解析】根据和 的溶解度曲线可知， 的溶解度受温度影响较大，的溶解度受温度影响不大，要使 沉淀充 分析出并分离，需采取的操作为降温、过滤、洗涤、干燥。 . . . . 38 Lavf58.20.100 2NaHCO3Na2CO3 灼烧碳酸氢钠固体得到纯碱，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。 $$