純堿的工業(yè)制法

1、純堿的工業(yè)制法宜川中學(xué)湯群教學(xué)目標(biāo)知識與技能：1 .理解純堿工業(yè)制法中所應(yīng)用的相關(guān)化學(xué)原理；2 .了解工業(yè)制純堿的簡單工藝流程；3 .了解化學(xué)原理應(yīng)用于實際化工生產(chǎn)的方法；4 .進(jìn)一步鞏固溶解度、離子反應(yīng)等有關(guān)概念。過程與方法：1 .據(jù)純堿的化學(xué)組成推測生產(chǎn)原料，掌握從原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)原理，提高化學(xué)思維能力；2 .據(jù)化學(xué)原理對碳酸鈉的工業(yè)制備流程進(jìn)行設(shè)計，培養(yǎng)實驗設(shè)計能力；3 .對氨堿法和聯(lián)氨法兩種工藝優(yōu)缺點進(jìn)行評價，學(xué)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(shè)計，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)精神；2 .了解基礎(chǔ)化學(xué)知識在生產(chǎn)實際中的應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)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(xué)習(xí)純堿的工業(yè)制法，體會綠色化學(xué)、體會化學(xué)學(xué)科對人類社會的重要意義。5.通過了解索爾維和侯德榜，學(xué)習(xí)這兩位化學(xué)家勤于鉆研、勇于創(chuàng)新實踐的精神。教學(xué)重點與純堿工業(yè)相關(guān)的化學(xué)原理、循環(huán)原理、純堿工藝流程教學(xué)難點化學(xué)原理與工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)合分析教學(xué)方法啟發(fā)、引導(dǎo)、講解、討論等教具學(xué)具多媒體課件教學(xué)流程引入課題掌握氨堿法制備純堿的化學(xué)反應(yīng)原理回氨堿法的制備流程圖學(xué)會評價氨堿法的優(yōu)缺點介紹侯氏制堿法及其原理結(jié)合氨堿法，評價侯氏制堿法小結(jié)，布置作業(yè)課題引入教師同學(xué)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(nèi)容

3、是：純堿的工業(yè)制法。純堿是什么物質(zhì)的俗稱？對，是碳酸鈉蘇打的俗稱。純堿是重要的基礎(chǔ)化工原料，主要應(yīng)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(xué)反應(yīng)去制備碳酸鈉呢？要制備碳酸鈉，得找生產(chǎn)原料。為適合大規(guī)模的生產(chǎn)，所找的原料應(yīng)是廣泛、廉價的。根據(jù)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(chǎn)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(yīng)生成碳酸鈉嗎？學(xué)生不

4、能設(shè)問不能直接生成碳酸鈉，就必須有中間產(chǎn)物作為過渡?？梢酝ㄟ^什么中間產(chǎn)物過渡呢？引導(dǎo)這個問題可以說困擾了科學(xué)界很長的一段時間。法國科學(xué)院甚至設(shè)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(xué)家索爾維通過努力，以碳酸氫鈉作為中間產(chǎn)物，再由碳酸氫鈉煨燒得到碳酸鈉，從而實現(xiàn)了合成制堿的生產(chǎn)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(shè)問索爾維制堿法的化學(xué)反應(yīng)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(xiàn)在飽和食鹽水中通入兩種氣體能產(chǎn)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(shè)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(chǎn)生?引導(dǎo)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(yīng)嗎？反應(yīng)生成什么物質(zhì)？學(xué)生生成碳酸氫錢引導(dǎo)當(dāng)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(xué)生NH4+,HCO3；Cl二Na+四種離子。提問請大家析這四種離子兩兩結(jié)合可形成哪幾種物質(zhì)？學(xué)生NH4HCO3,NaCl,NaHCO3,NH4CI教師根據(jù)溶解性表，我們應(yīng)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(xué)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(jīng)洗滌煨燒就可形成碳酸鈉產(chǎn)品。教師下面請同學(xué)們寫一些對應(yīng)的化學(xué)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(xué)生練一練投影1.索爾維制堿法（氨堿法）原理：（反應(yīng)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(jīng)煨燒制碳酸鈉2NaHC03-»Na2c03+CO2仔HQ教師寫好的同學(xué)，跟屏幕上的對一對。以上三個反應(yīng)就是索爾維制堿法的化學(xué)反應(yīng)原理。這里我要問一個小問題，在反應(yīng)NH3+CO2+H2O-NH4HCQ3中要制備碳酸氫錢，必須什么物質(zhì)過量？二氧化碳過量。教師總結(jié)索爾維利用原料通過NH4HCO3和NaHCO3得到純堿，反應(yīng)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(yīng)原理轉(zhuǎn)化為工業(yè)生產(chǎn)須進(jìn)行工藝設(shè)計。提問

8、為制備更多的碳酸氫鈉，在飽和氯化鈉溶液中，應(yīng)先通氨氣還是二氧化碳？個別學(xué)生學(xué)生氨氣和二氧化碳的溶解度不同。應(yīng)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(xiàn)在請同學(xué)們根據(jù)氨堿法的反應(yīng)原理，動筆畫出制備流程圖。所有學(xué)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(jìn)行展示，由其他同學(xué)進(jìn)行質(zhì)疑及補充完整，在此過程中教師進(jìn)行適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。最后由教師把氨堿法完整的的工業(yè)生產(chǎn)流程進(jìn)行投影。）投影2.索爾維制堿法（氨堿法）的工業(yè)生產(chǎn)流程：設(shè)問氨堿法有什么優(yōu)缺點？引導(dǎo)化學(xué)工藝的優(yōu)缺點應(yīng)從哪些方面評價？原料是否廉價易得、制備過程是否簡單、產(chǎn)品質(zhì)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(xué)生個別學(xué)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(chǎn)品純堿的純度很高；3、副產(chǎn)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(chǎn)。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(jié)合成了碳酸鈉，可是氯離子和鈣離子都結(jié)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(xiàn)在我們提倡綠色化學(xué)，綠色化學(xué)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(xué)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(xué)。生產(chǎn)工藝有不足之處，我們就得生產(chǎn)工藝進(jìn)行改良，如何改良？我國化學(xué)家侯德榜靠自己不斷研究、試驗、摸索，成功地進(jìn)行了工藝創(chuàng)新。侯德榜對氨堿法進(jìn)行了兩處工藝的改進(jìn)。1 .把制堿和制氨的生產(chǎn)聯(lián)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(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，使氯化鏤單獨結(jié)晶析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥得氯化鏤產(chǎn)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(lián)合，又稱聯(lián)合制堿法；投影二、侯氏制堿法（聯(lián)合制堿法）（反應(yīng)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(chǎn)品力DNaCl細(xì)粉通NH3冷卻、過濾洗滌、干燥|nh4ci產(chǎn)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(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣,能使氯化俊單獨結(jié)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(xì)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(dāng)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(jié)晶出來。”另外通氨氣是利用同離子效應(yīng)，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(xué)們思考侯氏制堿法有什么優(yōu)缺點。個別學(xué)生回答投影2.侯氏制堿法的優(yōu)缺點：優(yōu)點：1.聯(lián)合合成氨廠，變廢（CO2）為寶；（體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)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(shè)備簡單、成本低。（由于把制堿和制氨的生產(chǎn)聯(lián)系起來，省去了制二氧化碳時石灰窯及蒸氨的設(shè)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(zhì)，節(jié)約了成本）。教師和氨堿廠比較，聯(lián)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(xiàn)在提倡的“綠色化學(xué)”的思想，這種思想正是化學(xué)工業(yè)發(fā)展的方向。今天我們學(xué)習(xí)了工業(yè)制備純堿的兩種方法，氨堿法及聯(lián)氨法，了解了它們的反應(yīng)原理以及工業(yè)生產(chǎn)流程，也對生產(chǎn)工藝進(jìn)行了評價，學(xué)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(xué)學(xué)科對人類社會的重要意義，同時接觸了兩位科學(xué)家-索爾維和侯德榜，