第3章 微项目 揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二化学选择性必修1 化学反应原理学习笔记（鲁科版 京粤闽皖豫宁陕专版）

该高中化学课件聚焦索尔维制碱法和侯氏制碱法，通过实验室模拟实验导入，如碳酸钙与稀硫酸反应制CO₂通入氨盐水观察沉淀，结合化学平衡原理分析，构建实验-理论-工业应用的学习支架。 其亮点在于以科学探究与实践为核心，结合溶解度数据和平衡移动分析制碱原理，培养科学思维。通过对比突出侯氏制碱法创新及我国科学家贡献，渗透科学态度与责任，助力学生掌握平衡调控方法，教师可提升教学实效。

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 微项目 第 3 章 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。 核 心 素 养 发 展 目 标 内 容 索 引 一、解读索尔维制碱法 二、体会侯氏制碱法的创新 < 一 > 解读索尔维制碱法 一、实验室模拟索尔维制碱法(又名氨碱法) 1.实验步骤 用如图所示装置模拟索尔维制碱法。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。 锥形瓶中发生反应的化学方程式为 。 CaCO3+H2SO4===CaSO4+CO2↑+H2O 2.实验现象 随着CO2的不断通入，试管中溶液的红色逐渐褪去后，溶液中出现白色沉淀。 3.理论解释 二、索尔维制碱法 1.基本工艺流程 2.发生的主要反应 NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl， CaCO3 　　CaO+CO2↑， CaO+H2O===Ca(OH)2， 2NH4Cl+Ca(OH)2　 　2NH3↑+CaCl2+2H2O， 2NaHCO3　　 Na2CO3+CO2↑+H2O。 3.索尔维制碱法(氨碱法)的优缺点 (1)优点 ①原料(石灰石、氨气、食盐等)易得，价格便宜； ②产品纯碱较为纯净； ③副产品二氧化碳、氨气等都可以循环利用； ④制造步骤简单、易于操作，很适合大规模连续生产。 (2)缺点 ①产生大量无用的副产品CaCl2 ； ②NaCl利用率低，约有30%的NaCl残留在母液中； ③设备多，耗能大。 1.碳酸氢钠可溶于水，而索尔维制碱法却能得到碳酸氢钠沉淀，试用平衡的原理进行解释。 提示　可溶性的碳酸氢钠也有一定的溶解限度，当相应的离子浓度过大时也会析出，类似于沉淀溶解平衡，在溶液中存在平衡：2Na++C+ H2O+CO2　　2NaHCO3，当增加Na+和C的浓度时，该平衡正向移动，NaHCO3就会以沉淀的形式出现。 思考交流 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CO2？ 氨盐水的作用是什么？ 提示　因为CO2在饱和食盐水中的溶解度不大，若先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，此时溶液显碱性，再通入CO2，CO2就会与氨水反应生成铵盐，促进CO2的溶解，使生成的HC浓度增大，提高NaHCO3的析出率。氨盐水的作用是增大CO2的吸收量，使生成的HC浓度增大。 思考交流 3.碳酸钠是一种重要的化学基本工业产品。比利时人索尔维发明了氨碱法生产碳酸钠，氨碱法生产原理示意图如下： 思考交流 请回答下列问题： (1)从索尔维制碱法生产 原理示意图可知，氨碱 法的总反应化学方程式 为__________________ 　　　　 。  按照绿色化学原则，理想的“原子经济”就是反应物的原子全部转化为期望的最终产物，实现废弃物的零排放。计算索尔维制碱法的原子利用率(原子利用率=期望产物的总质量与反应产物的总质量之比)为________ 　　 　　。  CaCO3+2NaCl=== CaCl2+Na2CO3 106∶217) 0.49(或 思考交流 氨碱法制取纯碱的反应的化学方程式有CaCO3　　 CaO+CO2↑；CaO+ H2O===Ca(OH)2；NaCl+CO2+H2O+NH3===NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3 　 　Na2CO3+H2O+CO2↑，2NH4Cl+Ca(OH)2　 　CaCl2+2NH3↑+2H2O， 将上述方程式叠加，可得总反应化学方程式：CaCO3+2NaCl===CaCl2+ Na2CO3；索尔维制碱法的原子利用率是≈0.49(或106∶217)。 (2)试列举出索尔维制碱法的两大缺点。 ①　　　　　　　　　　；  ②　　　　　　　　　　　　　　　　。  原料NaCl的利用率低 产生了不容易处理的副产物氯化钙 返回 思考交流 < 二 > 体会侯氏制碱法的创新 一、产生背景 1.历史原因：制碱厂由海边迁至四川。 2.技术因素：索尔维制碱法的食盐利用率低，使生产成本增加。 二、探究过程 1.索尔维制碱法原料利用率低的原因 索尔维法制碱母液中含有大量N和Cl-，以及高浓度的Na+和HC。“灰蒸”过程只实现了N的回收利用，Na+、Cl-等都随废液排放，因此食盐的利用率低。 2.侯氏制碱法工艺流程图 3.侯氏制碱法的分析思路 4.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- 不断通入NH3会使平衡右移，c(N)、c(OH-)增大，可使平衡HC　　H++C右移，产生溶解度更大的Na2CO3。 (2)“碳酸化”过程 CO2+H2O　　H2CO3　　H++HC 因“吸氨”过程中c(OH-)增大，而使此平衡右移，产生大量HC。 (3)“盐析”过程 N(aq)+Cl-(aq)　　NH4Cl(s) 增大c(Cl-)使平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 (4)“冷析”过程 NH4Cl的溶解度随温度升高而增大，N(aq)+Cl-(aq)　　NH4Cl(s)　ΔH<0，降温时，平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 5.侯氏制碱法的创新之处 (1)突出优点：向沉淀池的母液中通入NH3并加入食盐，增大c(N)、c(Cl-)，析出NH4Cl晶体用作氮肥，同时使溶液中氯化钠溶液浓度增大至接近饱和，可以作为原料循环利用，使食盐的利用率高达98%，大大提高了原料(NaCl)的利用率，不产生无用的CaCl2。 (2)实现大规模联合生产，合成氨厂的废料CO2可以作为制碱厂的主要原料，制碱厂无用的成分Cl-可以代替价格较高的硫酸来固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了综合经济效益。 1.索尔维制碱法除了得到纯碱外，还会产生一种废渣是什么？侯氏制碱法在此工艺上改进，不再使用CaCO3制备CO2，而是在制备NH3的过程中制得CO2，则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了什么？此物质在农业上的用途是什么？ 提示　根据索尔维制碱法的流程使用CaCO3制备CO2，最后用氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气循环，同时生成氯化钙废渣；而侯氏制碱法不再使用CaCO3制备CO2，在得到纯碱的同时还制得了NH4Cl；此物质在农业上的用途是可以用作氮肥。 思考交流 2.侯氏制碱法与索尔维制碱法的主要不同在母液的处理上。侯氏制碱法采取了怎样的方式对母液进行处理？ 提示　(1)向母液中加食盐； (2)向母液中通氨气和二氧化碳； (3)降温至5 ℃左右。 思考交流 在侯氏制碱法中涉及的盐的溶解度 知识支持 温度/℃ 0 10 20 30 40 50 60 100 溶解 度/g NaCl 35.7 35.8 35.9 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8 NH4HCO3 11.9 15.8 21.7 27.0 — — — — NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 — NH4Cl 29.4 33.2 37.2 41.4 45.8 55.3 65.6 77.3 “—”表示在该温度下NH4HCO3或NaHCO3会分解。 (1)利用该表可以判断在0~30 ℃时，NaHCO3在这四种盐中溶解度是最小的。 (2)当温度高于30 ℃时，NH4HCO3会分解，因此温度不能高于30 ℃。 (3)在0~10 ℃时，NaCl与NH4Cl相比，NH4Cl的溶解度较小。 知识支持 3.下列属于侯氏制碱法优点的是 A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B.母液可回收制氯化铵 C.氯化钠的利用率达98% D.以上全是 √ 思考交流 4.侯氏制碱法中可循环利用的物质是 A.CO2、NaCl B.NH3、NaCl C.NH3、CO2 D.CaO、NH3 √ 思考交流 侯氏制碱法具体过程为在饱和氨盐水中(氨气、氯化钠都达到饱和的溶液)通入二氧化碳从而发生反应：NaCl+CO2+NH3+H2O===NaHCO3↓+ NH4Cl，反应中的碳酸氢钠由于溶解度低而析出，NaHCO3进一步煅烧分解为碳酸钠、水和二氧化碳，其中二氧化碳可以再次进入反应，循环利用，根据 NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理，在 278~283 K(5~ 10 ℃ ) 时，向提取NaHCO3后的母液中加入食盐，使 NH4Cl 单独结晶析出，过滤后的母液中主要含有NaCl，可以再循环使用，所以整个生产流程中NaCl和CO2是可以循环使用的，选项A正确。 5.我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下： (1)上述生产纯碱的方法中，副产品的一种用途为____________________ 　　　　 　　。  做化肥(或电解液等其 他合理答案均可) 该方法中的副产品是氯化铵，主要用途是做化肥或电解液等。 思考交流 (2)沉淀池中发生反应的化学方程式是______________________________ 　　　 　　　。  NH3+CO2+H2O+NaCl===NH4Cl +NaHCO3↓ 在碱性条件下CO2的溶解度增大，可以发生反应生成碳酸氢钠而析出，反应的化学方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl===NH4Cl+NaHCO3↓。 思考交流 (3)写出题述流程中X物质的化学式：　　　。  CO2 碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和CO2，所以X的化学式是CO2。 思考交流 (4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了循环___ (填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。从沉淀池中分离出沉淀的操作是　　　。 Ⅰ 母液中含有氯化钠，所以通过循环Ⅰ可以提高氯化钠的利用率。 过滤 思考交流 (5)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有　　(填字母)。  a.增大N的浓度，使NH4Cl更 多地析出 b.使NaHCO3更多地析出 c.使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度 氨气溶于水生成一水合氨，增大溶液中N的浓度，可以使NH4Cl更多地析出；同时溶液中氨气和HC反应：HC+NH3===N+C，使碳酸氢钠转化为碳酸钠，所以选ac。 ac 返回 思考交流 本课结束 第 3 章 $