第3章 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-【优学精讲】2026-2027学年高中化学选择性必修一同步教参（人教版·不定项）

本高中化学讲义以“化学平衡思想的创造性应用”为核心，系统梳理索尔维制碱法和侯氏制碱法的原理、主要反应及工艺流程。通过实验室模拟实验（如氨盐水碳酸化）搭建学习支架，逐步过渡到工业流程分析与两种方法的对比，帮助学生理解溶液中微粒平衡及调控方法。 资料特色在于实验探究与工业实际结合，通过模拟索尔维制碱实验培养科学探究与实践能力。对比分析侯氏制碱法中“吸氨”“盐析”等平衡调控策略，提升科学思维的证据推理能力。融入侯德榜贡献，增强科学态度与责任的爱国情怀。课中辅助教师演示讲解，课后练习题助力学生巩固知识、查漏补缺。

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 【学习目标】　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。 项目活动1　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．实验内容 用下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。 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，溶液中出现白色沉淀。 3．理论解释 二、索尔维制碱法 1．基本工艺流程图 2．发生的主要反应 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl CaCO3CaO＋CO2↑ CaO＋H2O===Ca(OH)2 2NH4Cl＋Ca(OH)22NH3↑＋CaCl2＋2H2O 2NaHCO3Na2CO3＋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．某工厂模拟索尔维制碱法制备纯碱，其主要生产流程如下： 下列有关说法不正确的是(　　) A．从理论上看，循环生产时不需要再补充NH3 B．从绿色化学原料充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷：一是氯化钠未能充分利用，二是产生CaCl2废弃物 C．将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3来循环使用 D．从理论上看，每再生产1 mol Na2CO3，需要补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2 解析：选C。工业制纯碱的原理涉及反应：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。索尔维法用生成的氯化铵制备NH3，进行了循环利用，所以从理论上讲，是不需要补充NH3的。在生产过程中，NaCl母液被弃去，氯化铵制备NH3生成了无用的氯化钙，这两点是索尔维法的缺陷。根据反应关系及原子守恒，从理论上看再生产1 mol Na2CO3，需要补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2。 2．模拟“索尔维制碱法”工艺流程如下图所示： 请回答下列问题： (1)合成氨工业生产中所用的α-Fe催化剂的主要成分是FeO和Fe2O3，若某α-Fe催化剂中FeO和Fe2O3的物质的量相等，则其中Fe2+与Fe3+的物质的量之比为________。 (2)向饱和NaCl溶液中先通入____________，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为________________ _______________________________________________________ _________________________________。 (3)索尔维制碱法除了得到纯碱外，还会产生一种废渣________。 解析：(1)FeO和Fe2O3的物质的量相等，Fe2+与Fe3+的物质的量之比为1∶2。(2)由于NH3极易溶于水且溶于水形成碱性环境，有利于CO2的吸收，所以向饱和NaCl溶液中先通入NH3，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(3)根据原子守恒可知，反应后还有氯化钙废渣生成。 答案：(1)1∶2　(2)NH3　NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl　(3)CaCl2 项目活动2　体会侯氏制碱法的创新 一、产生背景 1．历史原因：制碱厂由天津塘沽(靠海)迁至四川。 2．技术因素：索尔维制碱法的食盐利用率偏低，使生产成本增加。 二、探究过程 1．索尔维制碱法原料利用率偏低的原因 索尔维法制碱母液中含有大量NH和Cl－，以及高浓度的Na＋和HCO。“灰蒸”过程只实现了NH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⥫⥬NH＋OH－ 不断通入NH3会使平衡右移，c(NH)、c(OH－)增大，可使平衡HCO⥫⥬H＋＋CO右移，产生溶解度更大的Na2CO3。 (2)“碳酸化”过程 CO2＋H2O⥫⥬H2CO3⥫⥬H＋＋HCO 因“吸氨”过程中c(OH－)增大，而使平衡右移，产生大量HCO。 (3)“盐析”过程 NH＋Cl－⥫⥬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，NH(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(NH)、c(Cl－)，析出NH4Cl晶体用作氮肥，同时使溶液中氯化钠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．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，下列叙述正确的是(　　) A．气体A是CO2，气体B是NH3 B．第Ⅲ步得到的晶体是Na2CO3·10H2O C．侯氏制碱法的工艺流程中应用了物质溶解性的差异 D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶 解析：选C。气体A是NH3，气体B是CO2，A错误；第Ⅲ步得到的晶体是NaHCO3，B错误；侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解性的差异，C正确；第Ⅳ步操作的主要过程是煅烧，D错误。 2．(双选)侯氏制碱法是我国化学家侯德榜为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及实验装置(部分夹持装置省略)如下图所示。下列叙述错误的是(　　) A．实验时先打开装置③中分液漏斗的旋塞，过一段时间后再点燃装置①中的酒精灯 B．装置②中的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脱脂棉，作用是吸收多余的NH3 C．向步骤Ⅰ所得滤液中通入NH3，加入细小的食盐颗粒并降温，可析出NH4Cl晶体 D．用装置④加热NaHCO3可实现步骤Ⅱ的转化，所得CO2可循环利用 解析：选AD。NH3极易溶于水，而CO2在水中的溶解度不大，所以应先通入NH3使溶液呈碱性，再通入CO2，这样能增大CO2的吸收量，A项错误；过量的NH3扩散到空气中会造成污染，可用蘸稀硫酸的脱脂棉进行尾气吸收，B项正确；步骤Ⅰ所得滤液中含有NH、Cl－，向滤液中通入NH3可以增大溶液中NH的浓度，加入细小的食盐颗粒可以增大溶液中Cl－的浓度，降温会减小NH4Cl的溶解度，都有利于NH4Cl以晶体的形式析出，C项正确；加热固体不能用烧杯，D项错误。 3．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，分别为生产纯碱的过程和生产氯化铵的过程。工艺流程如下： 该工业中涉及的几种物质溶解度的变化如下图所示： 回答下列问题： (1)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：____________________________________________________ ____________________________________________________。 (4)采用“冷析”的方法分离出“产品2”的原因是____________________________________________________________ ____________________________________________________。 (5)下列关于“母液1”的说法正确的是________(填字母)。 A．“母液1”中主要含有NH、Cl－、Na＋ B．“母液1”与“母液2”的主要成分相同 C．“母液1”中的溶质只有NH4Cl (6)研究表明，“吸氨2”不仅可以促进“产品2”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：____________________________________________________ ____________________________________________________。 解析：(1)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NH3、CO2。(2)“产品1”的化学式为Na2CO3，“过滤”后得到“产品1”的方法为煅烧，“产品2”为NH4Cl，常见用途为用作氮肥、制备其他铵盐等。(3)“碳酸化”时发生反应的化学方程式为NH3＋H2O＋CO2＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓。(4)采用“冷析”的方法分离出“产品2”的原因是在较低温度下，NH4Cl的溶解度比NaCl的小，“冷析”有利于NH4Cl的析出。(5)“母液1”中主要含有NaCl和NH4Cl，故“母液1”中主要含有NH、Cl－、Na＋，A项正确，C项错误；“母液2”中主要含有NaCl，“母液1”与“母液2”的主要成分不同，B项错误。 答案：(1)NH3、CO2　(2)Na2CO3　煅烧　用作氮肥(答案合理即可)　(3)NH3＋H2O＋CO2＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓　(4)在较低温度下，NH4Cl的溶解度比NaCl的小，“冷析”有利于NH4Cl的析出　(5)A　(6)NH3·H2O＋HCO===CO＋NH＋H2O(或NH3＋HCO===CO＋NH) 学科网（北京）股份有限公司 $