第二章 研究与实践1 了解纯碱的生产历史 学案 -2025-2026学年上学期高一化学人教版必修第一册

研究与实践1 了解纯碱的生产历史 学案 2025—2026学年上学期高一化学人教版（2019）必修第一册 姓名： 班级： 学号： 【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。 【纯碱的生产历史】 1.路布兰制碱法 （1）原料：食盐、焦炭和石灰石等。 （2）制取原理与步骤 （3）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（氨碱法） （1）原料：食盐、氨、石灰石等。 （2）生产原理流程 （3）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（联合）制碱法 （1）原料：食盐、氨、二氧化碳。 （2）工艺流程与反应原理 ①产生NaHCO3的反应：　NH3＋NaCl＋CO2＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl　。 ②产生Na2CO3的反应：　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　。 （3）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。 【探究】 （1）侯氏制碱法中，向饱和食盐水中是先通NH3还是先通CO2？为什么？ 提示：应先通NH3，再通CO2，这样操作可增大HC的浓度，利于析出更多的NaHCO3。 （2）低温下，向母液中通入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，加入NaCl细粒，会增大Cl－的浓度，通入NH3，生成NH3·H2O，NH3·H2O电离生成N，使N浓度增大，可生成更多的NH4Cl，促使该物质析出，也提高了NaCl的利用率。 （3）侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，有哪些优点？ 提示：侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，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。 【应用体验】 1.“NaCl＋CO2＋NH3＋H2ONaHCO3↓＋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. “索尔维制碱法”与“侯氏制碱法”是常见的纯碱工业制法，下列关于两者说法正确的是（　　） A.两者生产原料来源相同 B.两者均使用了高效催化剂 C.侯氏制碱法将索尔维制碱法与合成氨法两种工艺联合了起来 D.索尔维制碱法食盐利用率更高 3.侯德榜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，其工艺流程如图。下列说法错误的是（　　） A.滤渣的主要成分是NaHCO3 B.滤液中含有NH4Cl C.“降温结晶”得到NH4Cl的过程是化学变化 D.“煅烧”产生的CO2通入饱和食盐水中，实现循环利用 4.我国化学家侯德榜发明的“联合制碱法”为世界制碱工业做出了巨大贡献。联合制碱法的工艺流程简化为如图所示流程。 （1）流程中“方框”内的物质属于电解质的有　　　　种。 （2）实验室完成操作Ⅰ所需要的玻璃仪器有　　　　，反应Ⅱ的化学方程式为　　　　　　　　。 （3）设计实验检验Na2CO3样品中含有NaCl；取样品加水溶解，　　　　，样品中含有NaCl。 （4）某小组同学采用如下实验探究碳酸钠和碳酸氢钠的性质。 ①取两支试管分别加入1 g的碳酸钠和碳酸氢钠固体，再分别加入几滴水振荡试管，用手触摸试管底部，温度较高的是　　　　（填化学式，下同）；继续向两支试管中分别加入10 mL水，充分振荡，最先溶解完全的是　　　　。 ②按如图所示方式进行实验，观察到的现象有：开始无气泡，溶液颜色由红色变为浅红色，最后出现大量气泡。 请用离子方程式解释，“开始无气泡”的原因：　　　　，“最后出现大量气泡”的原因：　　　　，　　　　。 1. 答案：C 2. 答案：C 3. 答案：C 解析：侯氏制碱法：NaCl＋NH3＋H2O＋CO2NaHCO3↓＋NH4Cl，明白原理结合流程图即可回答。根据侯氏制碱原理可知滤渣为NaHCO3，A正确； 氯化铵为可溶性盐，B正确；降温结晶是利用溶解度随温度变化的性质，属于物理变化，C错误；在流程中CO2既是反应物，又是后续反应生成物，因此可以循环利用，D正确。 4. 答案：（1）2　（2）漏斗、烧杯、玻璃棒　2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O　（3）加入过量稀硝酸酸化，继续滴加适量AgNO3溶液，有白色沉淀产生（或先加入过量AgNO3溶液，再滴加过量的稀硝酸酸化，有白色沉淀生成） （4）①Na2CO3　Na2CO3　②C＋H＋HC　HC＋H＋H2O＋CO2↑ 解析：（1）“方框”内的物质只有碳酸氢钠与纯碱（碳酸钠）是电解质； （2）向饱和食盐水中依次通入氨气、二氧化碳气体反应生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，过滤得到碳酸氢钠固体，碳酸氢钠固体加热分解生成碳酸钠，因此实验室完成操作Ⅰ所需要的玻璃仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒，反应Ⅱ的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O； （3）检验Na2CO3样品中含有NaCl就是检验Cl－，为了避免C生成Ag2CO3沉淀，因此应用稀硝酸酸化； （4）①取两支试管分别加入1 g的碳酸钠和碳酸氢钠固体，再分别加入几滴水振荡试管，用手触摸试管底部，温度较高的是Na2CO3，这是因为碳酸钠易与水生成结晶水合物并放出大量的热，碳酸氢钠溶于水几乎不放出热量；碳酸钠的溶解度大于碳酸氢钠，继续向两支试管中分别加入10 mL水，充分振荡，最先完全溶解的是Na2CO3； ②“开始无气泡”的原因是C＋H＋HC，“最后出现大量气泡”的原因是HC＋H＋H2O＋CO2↑。 学科网（北京）股份有限公司 $$