純堿的工業(yè)制法

1、純堿的工業(yè)制法宜川中學湯群教學目標知識與技能：1 .理解純堿工業(yè)制法中所應用的相關化學原理；2 .了解工業(yè)制純堿的簡單工藝流程；3 .了解化學原理應用于實際化工生產的方法；4 .進一步鞏固溶解度、離子反應等有關概念。過程與方法：1 .據純堿的化學組成推測生產原料，掌握從原料轉化為產品的化學反應原理，提高化學思維能力；2 .據化學原理對碳酸鈉的工業(yè)制備流程進行設計，培養(yǎng)實驗設計能力；3 .對氨堿法和聯氨法兩種工藝優(yōu)缺點進行評價，學會一些分析和解決問題的思路和方法。情感態(tài)度與價值觀：1 .通過對碳酸鈉工業(yè)制備流程圖的設計，培養(yǎng)嚴謹求實的科學精神；2 .了解基礎化學知識在生產實際中的應用，培養(yǎng)學以致

2、用的意識和能力;3 .通過相互討論，培養(yǎng)主動探究問題的態(tài)度和合作精神；4 .通過學習純堿的工業(yè)制法，體會綠色化學、體會化學學科對人類社會的重要意義。5.通過了解索爾維和侯德榜，學習這兩位化學家勤于鉆研、勇于創(chuàng)新實踐的精神。教學重點與純堿工業(yè)相關的化學原理、循環(huán)原理、純堿工藝流程教學難點化學原理與工業(yè)生產的結合分析教學方法啟發(fā)、引導、講解、討論等教具學具多媒體課件教學流程引入課題掌握氨堿法制備純堿的化學反應原理回氨堿法的制備流程圖學會評價氨堿法的優(yōu)缺點介紹侯氏制堿法及其原理結合氨堿法，評價侯氏制堿法小結，布置作業(yè)課題引入教師同學們，大家好。今天能在高三12班上課，我感到很榮幸。今天我們上課的內容

3、是：純堿的工業(yè)制法。純堿是什么物質的俗稱？對，是碳酸鈉蘇打的俗稱。純堿是重要的基礎化工原料，主要應用于玻璃制造、化工、冶金，以及造紙、紡織、食品等輕工業(yè)，用量極大，被譽為“化工之母”。純堿的地位如此重要，工業(yè)上如何通過化學反應去制備碳酸鈉呢？要制備碳酸鈉，得找生產原料。為適合大規(guī)模的生產，所找的原料應是廣泛、廉價的。根據這個原則，我們共同來尋找。碳酸鈉含有鈉離子和碳酸根離子。含有鈉離子的化合物自然界中最常見的是-氯化鈉，提供碳酸根最廉價的原料是-石灰石（碳酸鈣）。因此，我們可利用氯化鈉和碳酸鈣作為生產原料。投影制備純堿的原料：NaCl,CaCO3提問氯化鈉和碳酸鈣能直接反應生成碳酸鈉嗎？學生不

4、能設問不能直接生成碳酸鈉，就必須有中間產物作為過渡?？梢酝ㄟ^什么中間產物過渡呢？引導這個問題可以說困擾了科學界很長的一段時間。法國科學院甚至設立10萬法郎，用于獎勵發(fā)明蘇打工藝的人。比利時工業(yè)化學家索爾維通過努力，以碳酸氫鈉作為中間產物，再由碳酸氫鈉煨燒得到碳酸鈉，從而實現了合成制堿的生產方法。索爾維發(fā)明的這種方法就叫做索爾維制堿法。投影一、索爾維制堿法（氨堿法）設問索爾維制堿法的化學反應原理是怎樣的？首先來了解索爾維是怎樣制備碳酸氫鈉。索爾維通過大量的研究，發(fā)現在飽和食鹽水中通入兩種氣體能產生大量的碳酸氫鈉沉淀。這兩種氣體是由碳酸鈣煨燒形成的二氧化碳以及氨氣。碳酸氫鈉的制備：2OC通而鹽飽&

5、lt;-水通NH3設問為什么飽和食鹽水中通入氨氣和CO就能有碳酸氫鈉沉淀產生?引導我們來分析一下。氨氣是一種堿性氣體，二氧化碳是酸性氧化物，這兩者在溶液中反應嗎？反應生成什么物質？學生生成碳酸氫錢引導當NH4HCO3和NaCl這兩種可溶性鹽混合在一起時，溶液中大量存在的離子有哪幾種？學生NH4+,HCO3；Cl二Na+四種離子。提問請大家析這四種離子兩兩結合可形成哪幾種物質？學生NH4HCO3,NaCl,NaHCO3,NH4CI教師根據溶解性表，我們應該知道為什么碳酸氫鈉可沉淀析出？四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）表投影度溶鹽度0c10c20c30c40c50c60c100cNaC

6、l35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4CI29.433.337.241.445.850.455.377.3>35CNH4HCO3會有分解學生因為NaHCO3溶解度較小，在溶液中含有較大濃度的鈉離子和碳酸氫根時，就會有碳酸氫鈉的晶體析出。析出的碳酸氫鈉經洗滌煨燒就可形成碳酸鈉產品。教師下面請同學們寫一些對應的化學方程式：往飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳、煨燒碳酸氫鈉制碳酸鈉。所有學生練一練投影1.索爾維制堿法（氨堿法）原理：（反應原料：NaCl,Ca

7、CO3,NH3）往飽和食鹽水中通入氨氣和二氧化碳：NH3+CO2+H2O-NHfHCONHgHCOi+NaClfNaHCO"+NaCl碳酸氫鈉經煨燒制碳酸鈉2NaHC03-»Na2c03+CO2仔HQ教師寫好的同學，跟屏幕上的對一對。以上三個反應就是索爾維制堿法的化學反應原理。這里我要問一個小問題，在反應NH3+CO2+H2O-NH4HCQ3中要制備碳酸氫錢，必須什么物質過量？二氧化碳過量。教師總結索爾維利用原料通過NH4HCO3和NaHCO3得到純堿，反應原料除了利用NaCl,CaCO3外還利用了NH,這種方法又叫氨堿法。教師在由反應原理轉化為工業(yè)生產須進行工藝設計。提問

8、為制備更多的碳酸氫鈉，在飽和氯化鈉溶液中，應先通氨氣還是二氧化碳？個別學生學生氨氣和二氧化碳的溶解度不同。應先通入氨氣，因為氨氣極易溶于水，通入氨氣后的溶液呈堿性，堿性溶液能吸收更多地二氧化碳。提問現在請同學們根據氨堿法的反應原理，動筆畫出制備流程圖。所有學生畫一畫（以同桌為單位，共同討論、畫出流程圖，讓一個小組進行展示，由其他同學進行質疑及補充完整，在此過程中教師進行適當的引導。最后由教師把氨堿法完整的的工業(yè)生產流程進行投影。）投影2.索爾維制堿法（氨堿法）的工業(yè)生產流程：設問氨堿法有什么優(yōu)缺點？引導化學工藝的優(yōu)缺點應從哪些方面評價？原料是否廉價易得、制備過程是否簡單、產品質量、原料利用率、

9、環(huán)境污染。請大家從以上方面思考氨堿法制純堿有什么優(yōu)缺點。學生個別學生回答投影3.索爾維制堿法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：1、原料（食鹽和石灰石）普遍易得、便宜；2、產品純堿的純度很高；3、副產品氨氣和二氧化碳可回收循環(huán)使用；4、投資少，制造步驟簡單，適合大規(guī)模生產。缺點：1、生成大量無用的氯化鈣；（兩種原料的成分里都只利用了一半一食鹽里的鈉離子和石灰石成分離的碳酸根離子結合成了碳酸鈉，可是氯離子和鈣離子都結合成了沒有多大用途的氯化鈣；2、原料食鹽的利用率只有70%左右，其余的食鹽都隨著氯化鈣溶液作為廢液被拋棄了，這是很大的損失。教師現在我們提倡綠色化學，綠色化學要求最大限度利用原料、最大限度減少廢物的排放

10、。從這一點來看，在氨堿法中氨氣和二氧化碳的回收循環(huán)符合綠色化學的思想；而生成大量無用的氯化鈣和食鹽的低利用率違背了綠色化學。生產工藝有不足之處，我們就得生產工藝進行改良，如何改良？我國化學家侯德榜靠自己不斷研究、試驗、摸索，成功地進行了工藝創(chuàng)新。侯德榜對氨堿法進行了兩處工藝的改進。1 .把制堿和制氨的生產聯合起來，制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供，二氧化碳是合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣；2 .對濾液的處理不同。他是在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，使氯化鏤單獨結晶析出，經過濾、洗滌和干燥得氯化鏤產品，制成化工原料或氮肥；濾出氯化鏤以后的濾液，基本被氯化鈉飽和，可循環(huán)使

11、用；由于這種方法要跟制氨廠聯合，又稱聯合制堿法；投影二、侯氏制堿法（聯合制堿法）（反應原料：氨氣、二氧化碳、氯化鈉）氨鹽水->鹽飽食水通co2c02過濾洗滌譏癥NaHCO3濾液NH4ClNaCl煨燒Lc02（循環(huán)使用一IL|Na2CO產品力DNaCl細粉通NH3冷卻、過濾洗滌、干燥|nh4ci產品飽和食鹽水（循環(huán)使用）合成氨工廠提問為什么在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣,能使氯化俊單獨結晶析出？S（g/100冰）氯化鏤和氯化鈉的溶解度曲線教師課本138頁給了我們詳細的答案，請大家齊讀“主要原理是利用氯化俊的溶解度在常溫時比食鹽的溶解度大，而當溫度降低時，溶解度卻又比食

12、鹽在水里的的溶解度小這個特點。同時氯化錢在食鹽濃溶液中溶解度要比在水里的溶解度小得多，可是氯化俊單獨結晶出來?！绷硗馔ò睔馐抢猛x子效應，減小氯化俊在溶液中的溶解度。提問和索爾維法比較，請同學們思考侯氏制堿法有什么優(yōu)缺點。個別學生回答投影2.侯氏制堿法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：1.聯合合成氨廠，變廢（CO2）為寶；（體現了大規(guī)模聯合生產的優(yōu)越性，利用一個廠的廢料，作為另一個廠的主要原料。）2 .母液循環(huán)使用，大大提高了食鹽的利用率（98%）;3 .操作簡單、工廠設備簡單、成本低。（由于把制堿和制氨的生產聯系起來，省去了制二氧化碳時石灰窯及蒸氨的設備，除去了處理氯化鈣的麻煩，而且使食鹽成分里的氯離子也得到了充分的利用，生成了兩種可貴的物質，節(jié)約了成本）。教師和氨堿廠比較，聯合制堿法原料利用率高，變廢為寶，對環(huán)境污染少，符合我們現在提倡的“綠色化學”的思想，這種思想正是化學工業(yè)發(fā)展的方向。今天我們學習了工業(yè)制備純堿的兩種方法，氨堿法及聯氨法，了解了它們的反應原理以及工業(yè)生產流程，也對生產工藝進行了評價，學會一些分析和解決問題的思路和方法。也能感受到我們化學學科對人類社會的重要意義，同時接觸了兩位科學家-索爾維和侯德榜，