第三章第四节 拓展知识 揭秘索尔维法和侯氏制碱法 导学案--高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.docx

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1、 人教版化学选择性必修一第三章第四节揭秘索尔维法和侯氏制碱法 知识链接Hi，在开始挑战之前，先来热下身吧！完成下列化学方程式：饱和Na2CO3溶液中通入CO2： 小苏打受热分解： 学习任务（一）读教材，首战告捷让我们一起来阅读教材，并做好色笔区分吧。（二） 试身手， 初露锋芒让我们来试试回答下面的问题和小练习吧。问题1：索尔维法制纯碱的关键反应方程式为： 问题2：向氨化的饱和食盐水中通入CO2，为什么会析出碳酸氢钠沉淀？试用平衡的原理解释原因。 。问题3：索尔维法氨气的循环利用的原理是什么？滤出碳酸氢钠后的母液中含有大量的，若加入碱性物质并加热可以制得氨气。利用煅烧石灰石生成的生石灰，加水得到

2、氢氧化钙浊液(即石灰乳)，加入母液中，通过“灰蒸”回收氨气。化学方程式为： 问题4：侯氏制碱法是如何改进索尔维法，循环利用母液的？滤出碳酸氢钠后的母液中含有大量和 ，以及较多的Na+和 。母液循环处理主要涉及“吸氨”、“冷析”和“盐析”等过程： “吸氨”过程，通过通入氨气增大 浓度，并将溶液中的碳酸氢盐转化为溶解度更大的 。“冷析”过程通过降温，使部分 析出。“盐析”过程通过加入氯化钠，既促使氯化铵进一步析出，又补充 ，有利于后续的制碱过程。由于母液完全循环利用，侯氏制碱法大大提高了 的利用率(可达98%)。 练习1 “NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”

3、的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是()【变式】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，则下列叙述正确的是() AA气体是CO2，B气体是NH3B第步得到的晶体是Na2CO310H2OC侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异D第步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶（三）攻难关，自学检测 让我们来挑战吧！你一定是最棒的！ 1 “索尔维制碱法”工艺流程如图所示，请回答下列问题：(1)向饱和氯化钠溶液中先通入_，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为_。 (2)索尔维制碱法除了得到纯碱外，还会产生一种废渣_。侯氏制

4、碱法在此工艺上改进，不再使用碳酸钙制备CO2，而是在制备NH3的过程中制得CO2，则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了_，此物质在农业上的用途是_。 2比利时人索尔维以NaCl、CO2、H2O、NH3为原料生产Na2CO3，叫索尔维法。其主要步骤是：在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3；再将NaHCO3煅烧制得纯碱，CO2循环使用；在析出小苏打的母液中加入生石灰，NH3循环使用。1940年，我国著名化工专家侯德榜先生，冲破了“索尔维”法的技术封锁，并加以改进，用NaCl固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出，生产出纯碱和氯化铵。这便是举世闻名的“侯氏制碱法”。试回答：（

5、1）在氨饱和的NaCl溶液中通入CO2的两步反应方程式为_。（2）不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因是_。（3）析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是_。（4）“侯氏制碱法”与“索尔维法”相比其优点是_。（四）找规律，方法总结侯氏制碱法与氨碱法的比较： 。测一测，大显身手一、选择题（每小题只有1个选项符合题意）1.氨碱法和侯氏制碱法能制取Na2CO3，但不能用该法制取K2CO3，原因是( ) A、K2CO3的溶解度大B、KHCO3的溶解度大C、K2CO3的溶解度小D、KHCO3的溶解度小2区别固体Na2CO3和NaHCO3最好的方法是（ ）A加热 B两者分别与同浓度的稀盐酸

6、反应 C溶于水，比较其溶解性 D两者分别加入NaOH溶液或石灰水3下列科学家中，为我国化学工业作出重大贡献的是（ ）A邓稼先 B李四光 C华罗庚 D侯德榜4下列四种基本类型的反应化合反应；分解反应；置换反应；复分解反应，能产生二氧化碳的是（ ） A只有 B只有 C只有 D5关于Na2CO3和NaHCO3性质的比较，下列叙述不正确的是（ ） A在一定条件下，Na2CO3与NaHCO3可相互转化 B等质量的Na2CO3与NaHCO3固体分别与足量的盐酸反应，前者消耗盐酸多，产生气体却少 CNa2CO3比NaHCO3更稳定，Na2CO3加热不易分解 DNaHCO3比Na2CO3更易溶于水6已知在相同

7、温度下，Na2CO3的溶解度远大于NaHCO3的溶解度，往下列溶液中持续通入CO2气体至过量，溶液中有沉淀物产生的是（ ） A饱和Na2CO3溶液 B饱和氯化钙溶液C澄清的石灰水 D饱和氯化钠溶液二、实验题7.参照下表几种物质的溶解度，用固体NaOH、水、CaCO3（固）、盐酸为原料制取33 g纯NaHCO3晶体。25溶解度gNaHCO39Na2CO333NaOH110 （1）若用水100 g，则制取时需NaOH_g。（2）若用NaOH（固）17.86 g，则需用水_g。8我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。他利用NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差

8、异，以食盐、氨气为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”中制取NaHCO3实验步骤：第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。 第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体。继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生。 第三步：过滤C中所得的混合物，得到NaHCO3固体。 第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4Cl晶体析出。 请回答下列问题：（1）装置的连接顺序是：（a）接（ ）（ ）接（ ）；（b）接（ ）（2）A中常选用的固体反应物为_；D中应选用的液体为_；B中发生反应

9、的化学方程式为_。（3）第二步骤中必须先让_装置先发生反应。（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是_，C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为_。（5）第四步中分离出NH4Cl晶体的操作是_；其所得的NH4Cl晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3（约占58），请设计一个简单的实验证明所得固体的成分大部分是NH4Cl。简要写出操作和现象：_。参考答案 知识链接Hi，在开始挑战之前，先来热下身吧！完成下列化学方程式：饱和Na2CO3溶液中通入CO2：Na2CO3+ CO2 + H2O =2NaHCO3小苏打受热分解： 2NaHCO3Na2CO3+ CO2+ H2O 学习任务（二） 试身手，

10、初露锋芒问题1：索尔维法制纯碱的关键反应方程式为：NaCl + CO2 + H2O + NH3 = NaHCO3 + NH4Cl问题2：向氨化的饱和食盐水中通入CO2，为什么会析出碳酸氢钠沉淀？试用平衡的原理解释原因。 反应开始时溶液呈碱性，此时通入的CO2与NH3H2O反应，生成物主要为。随着反应的进行，NH3H2O逐渐消耗，溶液pH逐渐降低，生成的与继续通入的二氧化碳反应生成，浓度逐渐增大。当浓度增大至一定程度时，它与Na+结合成碳酸氢钠沉淀析出。经鉴定，白色沉淀的主要成分是碳酸氢钠。问题3：索尔维法氨气的循环利用的原理是什么？滤出碳酸氢钠后的母液中含有大量的，若加入碱性物质并加热可以制得

11、氨气。利用煅烧石灰石生成的生石灰，加水得到氢氧化钙浊液(即石灰乳)，加入母液中，通过“灰蒸”回收氨气。2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O问题4：侯氏制碱法是如何改进索尔维法，循环利用母液的？滤出碳酸氢钠后的母液中含有大量和Cl-，以及较多的Na+和。母液循环处理主要涉及“吸氨”、“冷析”和“盐析”等过程： “吸氨”过程，通过通入氨气增大浓度，并将溶液中的碳酸氢盐转化为溶解度更大的碳酸盐。“冷析”过程通过降温，使部分氯化铵析出。“盐析”过程通过加入氯化钠，既促使氯化铵进一步析出，又补充Na+，有利于后续的制碱过程。由于母液完全循环利用，侯氏制碱法大大提高了食盐的利用率(可

12、达98%)。 练习1 【答案】C【解析】已知反应说明该条件下碳酸氢钠的溶解度较小，A正确；碳酸氢钠是小苏打，纯碱是碳酸钠，B正确；析出碳酸氢钠，说明剩余的溶液为碳酸氢钠的饱和溶液，C错误；生成的氯化铵属于氮肥，D正确。【变式】【答案】C【解析】侯氏制碱法中应先在饱和食盐水中通入NH3再通入CO2。因为CO2在饱和食盐水中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO，才能析出NaHCO3晶体。 （三）攻难关，自学检测 1 【答案】(1)NH3NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(2)CaCl2NH4Cl作氮肥【解析】 (1)由于氨气极易溶于水

13、，所以向饱和NaCl溶液中先通入氨气，效果更好。反应制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化学方程式为NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(2)根据原子守恒可知反应后还有氯化钙生成。根方程式NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl可知侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得氯化铵。铵盐在农业上可作氮肥。 2 【答案】（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3（2）H2CO3酸性比盐酸弱，CO2与NaCl不反应（3）2NH4Cl+CaO=CaCl2+H2O+2NH3（4）使NH4Cl析出，可作氮肥，不生成CaCl2，原料Na

14、Cl充分利用【解析】CO2在水中发生反应：CO2+H2OH2CO3H+HCO3，因为碳酸是弱酸，所以HCO3在水溶液中浓度很小；但是在通入氨气后，氨气在水溶液中也发生反应：NH3+H2ONH3H2ONH4+OH，所得到的少量OH和前一反应中的H+结合生成极弱的电解质H2O，从而使得两个反应都向右进行，可以使溶液中HCO3的浓度变大，由于NaHCO3溶解度较小，所以可析出NaHCO3晶体，母液为NH4Cl，加入生石灰可生成NH3和CaCl2，改用NaCl，利用NH4Cl溶解度小的原理可析出NH4Cl作肥料，析出NH4Cl的母液循环使用，原料充分利用，NH3循环使用，不生成CaCl2。（四）找规律

15、，方法总结侯氏制碱法与氨碱法的比较：侯氏制碱法与氨碱法相比较，其优点是食盐的利用率大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氮肥氯化铵，不再产生废渣氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。 测一测，大显身手【答案与解析】一、选择题1.【答案】B【解析】氨碱法和侯氏制碱法的原理是：NaHCO3的溶解小，故往饱和食盐水中通入足量的NH3和CO2后，生成的大量NaHCO3会以晶体的形式析出，过滤出的NaHCO3加热分解生成Na2CO3。可知，能否制得纯碱的关键是先生成NaHCO3，NaHCO3能从溶液中析出的原因是它的溶解度小。不能用该法制

16、取K2CO3，是因为KHCO3溶解度大，不能从溶液中析出，得不到KHCO3，自然也就生不成K2CO3。2【答案】B 【解析】鉴别不同物所谓的好方法，一般的衡量标准：一是操作方法简便；二是现象明显；三是所选用的试剂为常用廉价药品。A选项加热固体Na2CO3无反应，在高温下才分解；NaHCO3受热便可分解，但现象不很明显。若要利用分解产生的CO2的性质，必然增加装置和药品；若要将两种物质在加热前后分别称重来鉴别并非不可，但太麻烦。B选项将两种固体分别与同浓度的稀盐酸反应，产生气体慢的为Na2CO3，产生气体快的为NaHCO3：Na2CO3+HCl=NaCl+NaHCO3，NaHCO3+HCl=Na

17、Cl+H2O+CO2，所以NaCO3、NaHCO3在分别与同浓度的同一种酸反应时，后者反应快。如果取两种白色固体少许，采用逐滴加入稀盐酸的方法，理论上讲现象更为明显。C选项利用NaHCO3、Na2CO3的溶解性的差异来鉴别，只能动用天平称量，也很麻烦。D选项在Na2CO3、NaHCO3中分别加入NaOH溶液，前者不反应，后者虽反应但无明显现象，无法区分。若加石灰水，虽然化学反应方程式不同，但都有白色沉淀产生，Ca(OH)2+Na2CO3=CaCO3+2NaOH，Ca(OH)2+2NaHCO3= CaCO3+Na2CO3+2H2O，也难以区别。此选项若改为稀的CaCl2或BaCl2溶液，则可以鉴

18、别；因为Ca2+CO32=CaCO3，Ba2+CO32=BaCO3，而Ca2+、Ba2+与HCO3不反应。3【答案】D 【解析】邓稼先在原子物理方面作出了杰出贡献，李四光从事地质学研究，华罗庚从事数学研究，侯德榜对世界制碱业的发展作出了重大贡献，是为祖国争得了巨大荣誉的著名化学家，化工、土建和机械工程专家。4【答案】D 【解析】根据每种反应类型，创设出一个有代表性的反应实例。如C+O2，NaHCO3，C+CuO，Na2CO3+HCl，以上四个反应都能产生二氧化碳气体。5【答案】D 【解析】Na2CO3与NaHCO3都能够与盐酸作用产生二氧化碳气体。依据方程式Na2CO3+2HCl=2NaCl+

19、CO2+H2O；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2。等质量的Na2CO3耗酸更多，且生成的气体更少。6【答案】A 【解析】CO2与澄清石灰水作用能产生沉淀物CaCO3，但CaCO3可溶于过量的碳酸而生成可溶性Ca(HCO3)2。二、实验题7. 【答案】（1）20 （2）50【解析】本题应紧紧抓住溶解度的概念进行剖析，要在溶液中制取33 g的NaHCO3，不能用加热蒸干溶液的方法得到NaHCO3，因为NaHCO3受热易分解，只能用结晶析出法得到NaHCO3晶体。（1）25时，100 g水中溶解NaHCO3 9 g，要析出33 g，则应生成（33+9）g NaHCO3，由反应NaOH+

20、CO2= NaHCO3可知需NaOH 20 g。（2）设用17.86 g NaOH（固体）能得到NaHCO3的质量是x。NaOH+CO2=NaHCO3 40 8417.86 g x解得 x=37.5 g要析出33 g NaHCO3，则溶于水的NaHCO3应为37.533=4.5 g，则溶解4.5 g NaHCO3需水：。8【答案】（1）f e d c（2）块状石灰石 饱和NaHCO3溶液 CaO+NH3H2O=Ca(OH)2+NH3（其他合理也可）（3）B（4）防倒吸 CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3+NH4Cl（5）过滤 取少量固体放入试管中，加热，固体大部分消失，在试管口又有较多的固体凝结。学科网（北京）股份有限公司