2026届高考化学一轮复习：《基于离子认识工业制碱原理》

历史回眸探制碱 ——基于离子认识工业制碱原理 “化工之母” Na2CO3 俗称：纯碱、苏打 碳酸钠是重要的化工原料之一，广泛应用于食品、纺织、建材、冶金等领域，享有“化工之母”的美誉。 2 侯德榜（1890-1974） 出版《纯碱制造》 天津永利制碱厂 20世纪初 人民生活 3 问题1：根据已有知识，你有哪些可以生成碳酸钠的简单方法？请写出对应的方程式。 ● NaOH + NaHCO3 = Na2CO3 + H2O ● 2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O ● ...… ● 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑ 如果考虑原料来源、成本，你会优先选择什么作为制碱原料？ NaCl Na2CO3 CO2 ● Na2O + CO2 = Na2CO3 反应 可能性 原料来源 成本高低 单质 单质 氧化物 氧化物 碱 酸 盐 盐 Na Na2O Na2O2 NaOH NaCl Na2SO4 …… C CO2 H2CO3 CaCO3 BaCO3 …… 目标产物(Na2CO3) 设备要求 Na C 任务一：回顾旧知，寻纯碱制备之法 【资料】 工业制碱基本原理以NaCl、NH3、CO2、H2O为原料，可制得NaHCO3沉淀，将其滤出后加热分解可制得纯碱。这种制法最早由比利时化学家索尔维发明，故被命名为索尔维制碱法。 问题2：NaHCO3可溶于水，为什么会产生沉淀呢？ 【分组实验】 在井穴板1、5、3号井穴中先分别加入a、b、c号滴管中的溶液，再分别向其滴加①、②、③号滴管中的溶液，观察现象。由此谈谈你对溶液中形成沉淀的认识。 1 5 3 a溶液中滴加① H2SO4+Ba(OH)2 b溶液中滴加② H2SO4+Ba(OH)2 c溶液中滴加③ CaCl2+Ba(OH)2 注：a、b为不同浓度的H2SO4溶液 c为一定浓度的CaCl2溶液 ①、②、③均不同浓度的Ba(OH)2溶液 任务二：实验探究，思析出组分之因 NaCl NH4Cl Na2CO3 NH4HCO3 NaHCO3 (NH4)2CO3 溶解度/ g （20℃） 36.0 37.2 21.5 21.7 9.6 100 几种盐的溶解度数据 【资料卡片】 思考与讨论：为什么不直接在溶液中生成Na2CO3呢？ 问题3：从微观上看，溶液中的Na+和HCO3-是如何产生的？除此之外，溶液中主要还存在着哪些微粒？ 已知：2NH3 + H2O + CO2 = 2NH4+ + CO32- 【小组活动】 小组合作，绘制NaHCO3恰好即将沉淀前和沉淀之后，烧杯中离子浓度的变化（H2O除外），并讨论离子反应的实质。 提示：不同颜色纸片代表不同离子，请用记号笔标注离子符号 任务二：模型建构，析微观粒子之变 2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2↑ △ NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 ↓+ NH4Cl 工业制碱反应原理： 根据以上分析，请写出工业上以NaCl、NH3、CO2、H2O为原料，得到NaHCO3沉淀的总反应方程式，以及最终制得纯碱的化学方程式。 问题4：要让溶液中更多的NaHCO3沉淀析出，以提高其产量，可以通过改变哪些外界条件来实现？ 调控浓度 饱和食盐水 足量CO2 任务三：迁移应用，获生产调控之径 缓慢而持续 通入CO2 饱和 氨 盐水 思考与讨论：实际工业生产中并不是把四种物质一起放入而是是先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再通入二氧化碳，请讨论可能的原因是什么？ 先通NH3： 吸收的CO2量多, 可获得更多的HCO3- 室温下 CO2 NH3 溶解度（体积比） 1:1 1:700 饱和溶液的物质的量浓度（mol·L-1） 0.076 18 还可以通过调控什么条件促使更多的NaHCO3析出呢？ 降低温度 温度/ ℃ 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 溶解度/ g 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 NaHCO3在不同温度下的溶解度数据 调控温度 【资料卡片】 增加NaHCO3的产量 饱和食盐水 先通NH3再通CO2；通入足量CO2 降温 调控条件 宏观目标 物质组成、性质 实际工业中： NaCl + NH3 + CO2 + H2O = NaHCO3 ↓+ NH4Cl 模拟工业制碱实验视频： 向冰水浴中的饱和氨盐水里持续通CO2 播放速度×4 冰水浴 从原理分析到工艺设计 请结合制碱原理、工业生产的基本思想和历史背景，以食盐、氨和石灰石为原料，为永利制碱厂绘制工艺流程图。 饱和食盐水 NH3 氨盐水 CO2 …… 工业生产基本思想： 低成本、少排放 历史背景： 索尔维发明制碱法时，合成氨工业还未发展起来，NH3的来源主要靠铵盐的反应，如： 2NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+2H2O 物质1 物质2 物质3 工艺流程示范 $