课题3 纯碱制造技术的发展
●课标要求
1．了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。 2．了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。 ●课标解读
1.了解我国基本的化工生产原理，如合成氨工业、氯碱工业、制碱工业。 2．明确各类化工产品的成分、性质及应用。 3．了解海水中的哪些成分作为各种化工生产的原料。 ●教学地位
纯碱在造纸、玻璃等工业生产中具有重要应用，侯氏制碱是一种先进的制碱技术，我国化学家侯德榜为国家争得了荣誉，因此，侯氏制碱的工艺流程也成为高考的热点，尤其是制碱的原
理
、
操
作
是
高
考
的
高
频
考
点
。
●新课导入建议
他曾经是中国科学技术协会副主席、中国化学会理事长、中国化工学会理事长，他还是中国科学院技术科学部委员。
他是中国化学工业史上一位杰出的科学家，他所著的《纯碱制造》被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著。
他创立了中国人自己的制碱工艺——侯氏制碱法。 你知道他是谁吗？ ●教学流程设计
课前预习安排：看教材P34－38，填写[课前自主导学]，并完成[思考交流]。?步骤1：导入新课，
本课时教学地位分析。?步骤2：建议对[思考交流]进行提问，反馈学生预习效果。?步
- 1 -
骤3：师生互动完成探究1，可利用[问题导思]的设问作为主线。
?
步骤7：通过[例2]和教材P36－37“侯氏制碱法”讲解研析，对“探究2”中注意的问题进行总结。?步骤6：师生互动完成“探究2”。?步骤5：指导学生自主完成[变式训练1]和[当堂双基达标]1、2题。?步骤4：通过[例1]和教材P35－36“索尔维制碱法”的讲解研析，对“探究1”中注意的问题进行总结。
?
步骤8：指导学生自主完成[变式训练2]和[当堂双基达标]中的3、4、5题。?步骤9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照[课堂小结]。安排课下作业完成[课后知能检测]。
课 标 解 读 1.知道纯碱是一种重要的基本化工原料，纯碱生产可以以海盐为原料，能说明氨碱法制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出相应的化学方程式。 2.了解侯氏制碱法的工艺流程，能说明侯德榜对氨碱法制碱工艺做出了什么改进。 3.能说出纯碱制造技术的主要发展历程，能从原料、原理、工艺等方面对几种制碱方法进行评价，进一步体会社会需求、资源的科学利用、各种技术间的相互借鉴是推动生产技术发展的重要因素。 2.天然碱的生产与化工生产之间的联系及生产技术的发展过程。(难点) 3.吕布兰法、索尔维法、联合制碱法(侯氏制碱)的基本原理。(重难点) 1.纯碱的生产及发展过程。(重点) 重 点 难 点
纯碱及其用途 1.纯碱学名为碳酸钠，化学式为Na2CO3，俗称苏打。 2．纯碱广泛用于玻璃、冶金、纺织、印染、造纸、石油化工、食品及精细化学品的生产。
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1．纯碱属于碱类物质吗？
【提示】 纯碱不属于碱，属于盐类物质。
1.原料：食盐、硫酸、石灰石、煤。 2．反应流程
△
食盐硫酸钠石灰石煤碳酸钠硫酸
3．缺点：原料价格高，对设备腐蚀严重；难以连续化大生产，产品不纯，原料利用不充分，废渣污染环境。
1.原料：食盐、氨和二氧化碳。 2．生产过程
(1)在用原盐配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg和Ca。这一过程称为盐水的精制。
(2)在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水，这个过程称为盐水氨化。
(3)使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵，这个过程称为氨盐水碳酸化。 化学方程式为：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(4)滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时可回收近一半的二氧化碳再利用。 煅烧
化学方程式为：2NaHCO3=====Na2CO3＋H2O↑＋CO2↑。 (5)将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。
△
化学方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。
2．索尔维制碱过程中可循环利用的物质有哪些？ 【提示】 NH3和CO2。
侯氏制碱法的工艺流程 2＋
2＋
吕布兰制碱法 索尔维制碱法 - 3 -
侯氏制碱法工艺流程示意图
3．侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，有哪些方面的优点？
【提示】 (1)原料利用率提高；(2)没有CaCl2废料，减少对环境的污染；(3)缩短了生产流程
，
节
省
了
投
资
，
降
低
了
生
产
成
本
。
【问题导思】 ①实际生产中，原料食盐中常有Ca、Mg等杂质，如果不除去这些杂质会产生什么危害？ 【提示】 Ca、Mg分别与CO3反应生成CaCO3和MgCO3，既浪费了原料，又使所得的产品不纯。
②氨碱法的生产过程中，盐水氨化和氨盐水碳酸化的工序能否调换？
【提示】 NH3易溶于食盐水，使溶液呈碱性，从而能吸收大量CO2；若两道工序调换，CO2
微溶于食盐水，溶有少量H2CO3的食盐水吸收NH3时，不能生成HCO3。
③氨碱法制纯碱涉及的反应原理是什么？
【提示】 NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl △
2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑ 1．索尔维制碱法的工艺流程
－
2＋
2＋
2－
2＋
2＋
索尔维制碱法(氨碱法) - 4 -
2．索尔维制碱法的几道工序
(1)盐水的精制：在用原盐配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg和Ca。
(2)盐水氨化：在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水。
(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
(4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收近一半的二氧化碳再利用。 煅烧
2NaHCO3=====Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑
(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳反应，回收氨循环利用。 △
2NH4Cl＋Ca(OH)2=====2NH3↑＋CaCl2＋2H2O
根据氨碱法的原理，首先配制氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中加入氨水(体
积比1∶1)并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。
请回答下列问题：
(1)用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生NH4、HCO3的原理________________________________________________________________________。
(2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？为什么？
________________________________________________________________________。 (3)
写
出
氨
碱
法
生
成
碳
酸
氢
钠
的
化
学
方
程
式
：
＋
－
2＋
2＋
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。 【解析】 在通常状况下，氨在水中的溶解度近700体积，二氧化碳在水中的溶解度仅约1体积。所以应先向饱和食盐水中通入NH3，然后再通CO2，这样会使溶液里HCO3的浓度增大。
【答案】 (1)NH3＋H2O??NH3·H2O??NH4＋OH或(NH3＋H2O??NH4＋OH)；CO2＋H2O??H2CO3??HCO3＋H(或CO2＋H2O??HCO3＋H)
－
＋
－
＋＋
－
＋
－－
- 5 -
(2)不可以。在常温下，氨在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能产生很小浓度的HCO3，不利于生成NaHCO3沉淀
(3)NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl (或NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl)
－
(1)纯碱是Na2CO3，而不是NaHCO3。
(2)氨水与足量的CO2反应生成NH4HCO3：NH3·H2O＋CO2===NH4HCO3；氨水与少量的CO2反应生成(NH4)2CO3：2NH3·H2O＋CO2===(NH4)2CO3＋H2O。
1．(双选)以下关于索尔维制碱法的描述正确的是( ) A．使用的原料为食盐、CO2、氨
B．精制盐水后应先通入CO2再通入过量的NH3 C．析出NaHCO3后的母液中已无NaCl，只有NH4Cl
D．索尔维法的缺点是盐利用率只有70%，生成的CaCl2难处理
【解析】 索尔维制碱法又叫氨碱法，主要原料有食盐、氨和CO2；反应的原理为NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，而NH3与CO2为1∶1时才能生成NaHCO3，但CO2在水中溶解度小，先通入CO2，CO2溶解度小，再通入NH3时，NH3过量而CO2太少；析出NaHCO3后母液中仍有NaHCO3、NaCl、NH4Cl；加入石灰后回收NH3，但生成的CaCl2吸水性强，呈黏稠状无法处理。
【答案】 AD
【问题导思】 ①侯氏制碱法与氨碱法相比，工艺流程有什么改进？
【提示】 侯氏制碱是将合成氨工业与制碱工业联合起来，改进了CO2的来源。 ②侯氏制碱比氨碱法有哪些优点？
【提示】 a．增大原料的利用率；b.防止CaCl2废料的产生；c.降低了生产成本。 1．侯氏制碱的主要过程
联合制碱法(侯氏制碱法) - 6 -