1、用心 爱心 专心 - 1 -1.3 纯碱的生产 教案目标要求：了解纯碱的生产及发展过程了解体现天然碱的生产与化工生产之间的联系及体现技术的发展过程掌握路布兰法索尔维法联合制碱法（候氏制碱）教学过程：一、 纯碱纯碱化学名为碳酸钠，俗名苏打。无水碳酸钠是白色粉末，熔点 851，密度2.532gcm，易溶于水，吸湿结块。它是强酸弱碱盐，容易水解，水溶液呈碱性。它常以水合物形式存在，常见如，十水合物 Na2CO310H2O，后者是白色晶体，容易风化，是日常食用碱的主要成分。纯碱在二氧化碳过量时，转化为碳酸氢钠 Na2CO3+CO2+H2O = 2NaHCO3 纯碱加热至 400时开始分解，生成氧化钠和
2、二氧化碳：Na 2CO3 Na2O+CO2 纯碱与酸类反应生成盐，并放出二氧化碳： Na 2CO3+H2SO4 = Na2SO4+ CO2+H 2O纯碱与石灰水作用生成氢氧化钠-烧碱的反应： Na 2CO3+Ca(OH)2 = 2NaOH+CaCO3纯碱与盐类起复分解反应-氯化钠精制反应之一：Na 2CO3 + CaSO4 = CaCO3+ Na 2SO4二、氨碱法生产纯碱1、生产碳酸氢钠和氯化铵：将 CO 通入含氨的饱和食盐水中即可。其主要反应式是NH3CO 2H 2O=.NH4HCO3 、 NaClNH 4HCO3= NaHCO3 NH 4Cl 。2、制取碳酸钠：碳酸氢钠（重碱）煅烧制得纯
3、碱；分解出二氧化碳循环使用：其反应方程式是 2NaHCO 3 Na2 CO3CO 2H 2O 。【实验】 （1）将 2ml NH4HCO3和 2ml 饱和食盐水混合、振荡现象反应式（2）用食盐水洗涤煤气（废水中含氨和二氧化碳）时，可能会有白色沉淀，请用化学方程式表示 、 。【师、生】 （1）有白色晶体析出 NaClNH 4HCO3= NaHCO3NH 4Cl（2）NH 3CO 2H 2O=NH4HCO3 NaClNH 4HCO3= NaHCO3NH 4Cl3、注意的问题：（1）氨碱法中加入氨的主要作用 ：主要作用是让氨与二氧化碳作用 NH3CO 2H 2O=.NH4HCO3 ，然后再与饱和食盐
4、水反应 NaClNH 4HCO3= NaHCO3NH 4Cl，进而制纯碱 2NaHCO3 Na2 CO3CO 2H 2O（2）氨碱法制纯碱的优缺点优点是：原料食盐和石灰石易得，产品纯度高，氨和部分二氧化碳可循环使用，制造步骤简单。缺点是：生成的氯化钙不易处理，食盐利用率较低，只有约 70% 。三、联合制碱法（侯氏制碱法）1、联合制碱法是将氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺。侯氏制碱是根据 NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理，在 278K283K(510)时，向母液中加入食盐细粉，而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。第一步是将 NH3 和 C
5、O2 通入饱和 NaCl 中获得晶体：NH 3+CO2+H2O=NH4HCO3 用心 爱心 专心 - 2 -NaCl+NH4HCO3=NaHCO3+NH 4Cl第二步：将析出的 NaHCO3 晶体分离后煅烧，即得 Na2CO3；2NaHCO3 Na2CO3CO 2H 2O第三步：母液中的 NH4Cl 加消石灰可回收氨，以便循环使用：2NH4ClCa(OH) 2 CaCl2+2NH32H 2O 2、根据联合制碱法生产原理，总结联合制碱法的优点联合制碱法主要用氨碱法与合成氨联合生产，氨碱法生产纯碱虽然具有原料普遍易得，产品纯度高，适合大规模工业生产等优点，而联合制碱法生产纯碱则有更大的优势：一是原
6、料的利用率高。联合制碱法生产中母液循环使用、氯化钠中的钠离子用来制造碱，氯化钠用来制造氯化铵。这样盐的利用率可达 96以上。而氨碱法钠的利用率仅 70，氯利用率为零，整体利用率只有 28左右；另外联合制碱法利用合成氨生产排出的二氧化碳制碱，节省了石灰石、焦炭等原料。二是废物排放少。联合制碱法在生产过程中无大量废液、废渣排出，每吨只有几千克到几十千克，选择厂址自由度较大；而氨碱法每吨纯碱约 10 立方米的废液排出，难以处理，不宜在内陆建厂。三是能源消耗低，可比单位综合能耗，联合制碱法为 71008200MJ，而氨碱法为1200014000MJ。四是成本低，联合制碱法同时生产纯碱和氯化铵，因此单位
7、成本较低。3、联合制碱法与氨碱法之主要不同处在于：把过滤碳酸氢钠后的母液中的氯化铵分离出来，因此，联碱法的特点是同时生产纯碱和氯化铵两种产品。四、通过比较联合制碱法与氨碱法的原理,试说明联合制碱法的优点1、氨碱法(索尔维制碱法) 向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后在加压下通入 CO2（由 CaCO3煅烧而得），因NaHCO3溶解度较小，故有下列反应发生：NH 3 + CO2 + H2O = NH4HCO3 NaCl + NH4HCO3 = NaHCO3 + NH 4Cl 将析出的 NaHCO3晶体煅烧，即得 Na2CO3： NaHCO 3 = Na2CO3 H 2O CO 2 母液中的 N
8、H4Cl 加消石灰可回收氨，以便循环使用： 2NH4Cl Ca(OH) 2 = CaCl2 + 2NH3 2H 2O 此法优点：原料经济，能连续生产，CO 2和 NH3能回收使用。 缺点：大量 CaCl2用途不大，NaCl 利用率只有 70，约有 30的 NaCl 留在母液中。2、联合制碱法(侯氏制碱法) 根据 NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理，在278K283 K(510)时，向母液中加入食盐细粉，而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。此法优点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到 96；NH 4Cl 可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气 CO 转化成 CO2，革除了 CaCO3制 CO2这一工序。
