《纯碱的生产》.ppt

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1、 自然界中哪些地自然界中哪些地方存在纯碱？方存在纯碱？碳酸钠在自然界存在相当广泛碳酸钠在自然界存在相当广泛n一些生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳一些生长于盐碱地和海岸附近的植物中含有碳酸钠，可以从植物的灰烬中提取。酸钠，可以从植物的灰烬中提取。n大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖，这些地大量的碳酸钠主要来自一些地表碱湖，这些地区大多干旱、少雨，图我国的内蒙古、吉林、区大多干旱、少雨，图我国的内蒙古、吉林、黑龙江、青海和宁夏等地，当冬季到来时，湖黑龙江、青海和宁夏等地，当冬季到来时，湖水中所含的碳酸钠结晶析出，经简单的加工就水中所含的碳酸钠结晶析出，经简单的加工就得到天然碱，得到天然碱，n18

2、世纪中期工业革命以后，天然碱和从植物灰世纪中期工业革命以后，天然碱和从植物灰烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，烬中提取的碱已经不能满足生产发展的需要，纯碱工业随之发展起来。纯碱工业随之发展起来。思考与交流思考与交流 1.从天然碱的形成推测碳酸从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响？哪些因素的影响？2.根据天然碱的存在及其主根据天然碱的存在及其主要化学成分，请你设想工业要化学成分，请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什生产碳酸钠的主要原料是什么？为什么？么？为什么？寸草不生的盐碱地寸草不生的盐碱地中国最大的内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖中国最大的

3、内陆湖泊，也是国内最大的咸水湖青海湖青海湖自自然然界界中中有有纯纯碱碱吗？吗？内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖内蒙古鄂尔多斯合同查汗淖碱湖 鄂尔多斯天然碱厂鄂尔多斯天然碱厂纯碱生产车间纯碱生产车间1.1.从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶从天然碱的形成推测碳酸钠在水中结晶析出主要受到哪些因素的影响？析出主要受到哪些因素的影响？2.2.根据天然碱的存在及其主要化学成分，根据天然碱的存在及其主要化学成分，请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？为什么？么？为什么？路布兰法路布兰法世界上最早实现纯碱的工业生产世界上最早实现纯碱的工业生产1.1.用硫酸将食盐转变为硫酸钠

4、用硫酸将食盐转变为硫酸钠NaCl+H2SO4 NaHSO4+HClNaCl+NaHSO4 Na2SO4+HCl 1206007002.2.将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸将硫酸钠与木炭、石灰石一起加热，反应生成碳酸钠和硫化钙钠和硫化钙Na2SO4+2C Na2S+2CO2Na2S+CaCO3 Na2CO3+CaS10001000路布兰法路布兰法缺点资料卡片：资料卡片：n世界上最早是通过路布兰（N.Leblanc，1742-1806）法实现碳酸钠的工业生产。n缺点：原料利用不充分、成本较高，设备腐蚀严重等。 直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。（索尔维索尔维制碱制碱法法）比利时

5、化学家比利时化学家索尔维索尔维n氨碱法是由比利时人索尔维（E.Solvay,1838-1922）发明的，所以，氨碱法也称索尔维制碱法。n氨碱法是以碳酸钙和氯化钠为原料生产碳酸钠（副产物为氯化钙）的过程。n尽管食盐和碳酸钙是生产纯碱最廉价的原料，但食盐和碳酸钙并不能直接发生反应而生成碳酸钠，必须通过中间产物作为过渡才能实现。n索尔维发明的氨碱法以食盐、氨（来自炼焦副产品）和二氧化碳（来自碳酸钙）为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。n氨碱法是由比利时人索尔维（E.Solvay,1838-1922）发明的，所以，氨碱法也称索尔维制碱法。n氨碱法是以碳酸钙和氯化钠为原料生产碳酸钠（副产物为氯化钙）的过

6、程。n尽管食盐和碳酸钙是生产纯碱最廉价的原料，但食盐和碳酸钙并不能直接发生反应而生成碳酸钠，必须通过中间产物作为过渡才能实现。n索尔维发明的氨碱法以食盐、氨（来自炼焦副产品）和二氧化碳（来自碳酸钙）为原料，通过一系列反应来生产碳酸钠。1.生成碳酸氢钠和氯化铵生成碳酸氢钠和氯化铵 将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中，可得将二氧化碳通入含氨的饱和食盐溶液中，可得到碳酸氢钠和氯化铵：到碳酸氢钠和氯化铵： NH3CO2H2O=NH4HCO3 NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl 2.制取碳酸钠制取碳酸钠 2NaHCO3 =Na2CO3CO2H2O （索尔维制碱法）（索尔维制碱法）CaCO3=

7、CO2+CaONaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2OCaO+H2O=Ca(OH)22NH4Cl+Ca(OH)2=2NH3+CaCl2+2H2O产品产品副产品副产品图111 氨碱法生产原理示意图表表1-4 20 时一些物质在水中的溶解度时一些物质在水中的溶解度/g氯化钠氯化钠氯化铵氯化铵碳酸钠碳酸钠碳酸氢钠碳酸氢钠碳酸氢铵碳酸氢铵35.937.221.59.621.71.两支试管分别盛有两支试管分别盛有2mLNH4HCO3和和2mL饱和食盐饱和食盐水。将两支试管的溶液混合于一支试管中，振荡，水。将两支试管的溶液混合于一支试管中，振荡

8、，观察现象。观察现象。优点：优点： 原料便宜易得，产品纯度高，氨和部原料便宜易得，产品纯度高，氨和部分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。分二氧化碳可以循环使用，制作步骤简单。缺点：缺点： 副产物氯化钙的处理，食盐的利用率副产物氯化钙的处理，食盐的利用率不高，大约只有不高，大约只有70%。个人简历：个人简历：1890年年 出生出生1911年年 考入清华留美预备学校，后以考入清华留美预备学校，后以10门功门功课课1000分的优异成绩被保送到美国留学分的优异成绩被保送到美国留学1916年年 获美国麻省理工学院学士学位获美国麻省理工学院学士学位1919年年 获美国哥伦比亚大学硕士学位获美国哥伦比亚大

9、学硕士学位1921年年 获博士学位获博士学位n合成氨工艺中需要将合成氨工艺中需要将CO转化为转化为CO2除去，排除去，排空的二氧化碳使原料的利用不尽合理，还会对空的二氧化碳使原料的利用不尽合理，还会对大气造成一定影响。为解决这一问题，我国化大气造成一定影响。为解决这一问题，我国化工专家侯德榜提出了将氨碱法与联合生产的改工专家侯德榜提出了将氨碱法与联合生产的改进工艺，这就是进工艺，这就是联合制碱法，也称侯氏制碱法联合制碱法，也称侯氏制碱法。n特点：特点：生产过程中所需的氨和二氧化碳都是由生产过程中所需的氨和二氧化碳都是由合成氨厂提供的，从滤出碳酸氢钠后所得的母合成氨厂提供的，从滤出碳酸氢钠后所得

10、的母液中可回收氯化铵，因此，它保留了氨碱法的液中可回收氯化铵，因此，它保留了氨碱法的优点，克服了它的缺点使氯化钠的利用率提高优点，克服了它的缺点使氯化钠的利用率提高到了到了96以上，尽管增加了设备循环处理的量，以上，尽管增加了设备循环处理的量，也会加重设备的腐蚀，但经济上完全可以补偿也会加重设备的腐蚀，但经济上完全可以补偿此法的不足。此法的不足。n联合制碱法既体现了大规模联合生产的优越性，联合制碱法既体现了大规模联合生产的优越性，也是综合利用原料、降低成本、减少环境污染也是综合利用原料、降低成本、减少环境污染的典型代表。的典型代表。（侯氏制碱法）（侯氏制碱法）NaCl+NH3+CO2+H2O=

11、NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3=Na2CO3+CO2+H2O原料原料NH3CO2（原料（原料，来自合成氨），来自合成氨）（副产品）（副产品）图112联合制碱法生产原理示意图两种著名的制碱技术(1)(1)氨碱法制纯碱氨碱法制纯碱( (索尔维制碱法索尔维制碱法) )(2)(2)联合制碱法联合制碱法( (侯氏制碱法侯氏制碱法) )阅读图阅读图1-11和图和图1-12,总结这两种总结这两种方法的有何相同方法的有何相同? 根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较根据联合制碱法生产原理示意图，分析比较它与氨碱法的有哪些异同？它与氨碱法的有哪些异同？相同点：相同点：不同点：不同点：原理相同原理相同Na

12、Cl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3= Na2CO3+CO2+H2O原料的来源和副产物不同原料的来源和副产物不同 在纯碱的生产过程中在纯碱的生产过程中NaClNaCl是否被充分利用？是否被充分利用？ 在纯碱的生产过程中哪些物质得到了循环使用？ 在纯碱的生产过程中是在纯碱的生产过程中是先通入先通入NH3还是还是CO2？ 人类历史上，科学技术的突破性重大发现和人类历史上，科学技术的突破性重大发现和成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰成果总是与一些伟大的名字联系在一起，路布兰（17911791）、索尔维（）、索尔维（18621862）和侯德榜（）和侯德榜（192

13、41924）的）的名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知名字都铭刻在人类制碱技术发展的历史上，你知道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学道吗？路布兰是一名医生，索尔维是在工作中学习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个习化学的，侯德榜是化学工程学博士。根据三个人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关人所处的年代及学习经历，你对技术与科学的关系有哪些新的认识？系有哪些新的认识？氨碱法的生产原理氨碱法的生产原理重点：重点：难点：难点： 离子反应的实质就是使离子的浓离子反应的实质就是使离子的浓度减小度减小NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl2NaHCO3= Na2C

14、O3+CO2+H2O1.1.下列属于侯氏制碱法的优点的是（下列属于侯氏制碱法的优点的是（ ）A. .氨和二氧化碳由合成氨厂提供氨和二氧化碳由合成氨厂提供B. .母液可回收氯化铵母液可回收氯化铵C. .氯化钠的利用率达氯化钠的利用率达96%D. .以上全是以上全是D2.2.工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨工业上常用氨碱法制碳酸钠，但却不能用氨碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（碱法制碳酸钾，这是因为在溶液中（ ）A.KHCO3溶解度较大溶解度较大B.KHCO3溶解度较小溶解度较小C.K2CO3溶解度较大溶解度较大D.K2CO3溶解度较大溶解度较大A3.3.为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），为了检验纯碱的质量（可能含有少量小苏打），取少量样品进行实验，可以采用的方法是（取少量样品进行实验，可以采用的方法是（ ）A.加热后通入澄清石灰水，观察现象加热后通入澄清石灰水，观察现象B.滴加盐酸，观察现象滴加盐酸，观察现象C.溶于水中，滴加少量溶于水中，滴加少量BaCl2溶液，观察现象溶液，观察现象D.溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象溶于水中，滴加少量澄清的石灰水，观察现象A