1、课题 3 纯碱的生产氨碱法生产纯碱自读教材夯基础(1)氨碱法也称索尔维制碱法。(2)原料：食盐、氨和二氧化碳。(3)生产过程：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，反应的化学方程式为NH3CO 2H 2O=NH4HCO3，NH4HCO3NaCl= =NaHCO3NH 4Cl。制取碳酸钠：化学方程式为 2NaHCO3 Na2CO3CO 2H 2O。= = = = = 母液中的 NH4Cl 加石灰乳可回收氨，以便循环使用。化学方程式为 2NH4ClCa(OH) 2CaCl22NH 32H 2O。= = = = = (4)优缺点：优点：原料便宜易得，产品纯度高，氨和部分二氧化碳可
2、以循环使用，步骤简单。缺点：食盐利用率低，只有 70%；产生了当时认为无用的氯化钙。跟随名师解疑难(1)氨碱法制纯碱时，应先向饱和食盐水中通氨气，后通二氧化碳气体。因为氨气在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。(2)氨的作用：氨跟水发生反应使溶液显碱性：NH 3H 2ONH3H2ONH OH ，OH 与 H 4反应生成 H2O 而减小了 H 的浓度，从而使 CO2H 2OH2CO3HCO H 的平衡状 3态向右移动，增大了二氧化碳的溶解量和 HCO 的浓度，因此 Na 可以与大量的 HCO 3结合生成 NaHCO3 沉淀。 3剖析典例探技法例 1 根据氨碱法的原理，首
3、先配制氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中加入氨水(体积比 11) 并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。请回答下列问题：(1)用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生 NH 、HCO 的原理 4 3_。(2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？为什么？_。(3)写出氨碱法生成碳酸氢钠的化学方程式：_。名师解析 在通常状况下，氨在水中的溶解度近 700 体积 ，二氧化碳在水中的溶解度仅约 1 体积。所以应先向饱和食 盐水中通入 NH3，然后再通 CO2，这样会使溶液里 HCO的浓度增大。
4、 3答案 (1)NH 3H 2ONH3H2ONH OH 或(NH 3H 2ONH OH )； 4 4CO2H 2OH2CO3HCO H (或 CO2H 2OHCO H ) 3 3(2)不可以。在常温下，氨在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能产生很小浓度的 HCO ，不利于生成 3NaHCO3 沉淀(3)NaClNH 4HCO3=NaHCO3NH 4Cl名师点睛 氨碱法生产纯碱的主要过程(1)食盐水的精制：高温锻烧 CaCO3：CaCO 3 CaOCO 2。= = = = =高 温 CaO 溶于水得石灰乳：CaOH 2O=Ca(OH)
5、2。在配制的饱和食盐水中加入石灰乳和纯碱，以除去食盐水中的 Mg2 和 Ca2 。(2)食盐水氨化：在精制食盐水中通入氨气制成氨盐水。(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收 CO2，生成 NaHCO3 和 NH4Cl。(4)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得纯碱，同时回收近一半的 CO2 再利用。(5)氨的循环：将 NH4Cl 加石灰乳加热，回收氨循环利用。联合制碱法自读教材夯基础1联合制碱法将氨碱法与合成氨联合生产纯碱和氯化铵的方法，又称侯氏制碱法。2生产过程(1)生成碳酸氢钠和氯化铵：将原料(精制食盐水)与原料(来自合成氨的 NH3 和 CO2)反应，化学方程式为NaCl NH3CO 2H 2
6、O=NaHCO3NH 4Cl。(2)制取碳酸钠，化学方程式为 2NaHCO3 Na2CO3CO 2H 2O。= = = = = 3优点(1)生产过程中所需 NH3 和 CO2 由合成氨厂提供。(2)从滤出 NaHCO3 的母液中可回收 NH4Cl。(3)NaCl 的利用率提高到 96%以上。跟随名师解疑难饱和 NaCl 溶液和 NH4HCO3 溶液混合产生沉淀的原因：NaCl 溶于水电离出Na 、Cl ，NH 4HCO3 溶于水电离出 NH 、HCO 。在溶液中 Na 、Cl 、NH 、HCO 有四种组合方式： 4 3 4 3NaCl、 NH4Cl、NaHCO 3、NH 4HCO3，其中 Na
7、Cl、NH 4Cl 和 NH4HCO3 的溶解度较大，而NaHCO3 的溶解度较小，所以 NaHCO3 优先结晶析出。剖析典例探技法例 2 侯氏制碱法的步骤如下：饱 和 食 盐 水 通 入 足 量 NH3 饱 和 氨 化 食 盐 水 通 入 足 量 CO2 悬 浊 液试回答下列问题：(1)若上述的悬浊液是 NaHCO3 和 NH4Cl 的混合液，则和的总反应的化学方程式为_。(2)由这一反应可知 NaCl 比 NaHCO3 溶解度_。(3)的操作叫_ 。(4)的操作叫_ 。名师解析 (1)从生成物是 NaHCO3 和 NH4Cl，反 应物是食 盐水、NH 3 和 CO2 可写出、 的总反应的化
8、学方程式： NaClNH 3CO 2H 2O=NaHCO3NH 4Cl。(2)因为 NaCl 的溶解度比 NaHCO3 的大，所以在 饱和 NaCl 溶液中才会析出 NaHCO3。(3)先将 NaHCO3 从悬浊液中过滤出来，然后再 进行煅烧得到 Na2CO3。答案 (1)NaClNH 3CO 2H 2O=NaHCO3NH 4Cl(2)大 (3)过滤 (4) 煅烧名师点睛联合制碱法利用合成氨生产中的氨和二氧化碳，生产过程中回收氯化铵，没有像氨碱法那样引入碳酸钙后产生氯化钙而无法合理地回收利用，侯氏制碱法的优点在于综合利用了合成氨生产中的物料，提高了氯化钠的利用率，减少了环境污染，从绿色化学角度
9、看，更加符合现代化工生产的设计要求。1氨碱法生产原理示意图2联合制碱法生产原理示意图多数金属碳酸盐的溶解度小于其碳酸氢盐的溶解度，如 CaCO3 难溶，而 Ca(HCO3)2 可溶等，而 Na2CO3 的溶解度大于 NaHCO3 的溶解度是一个特例。1在制小苏打(NaClNH 3 CO2H 2O=NH4ClNaHCO 3)的操作中，应在饱和食盐水中( )A先通入 CO2，达到饱和后再通入 NH3B先通入 NH3，达到饱和后再通入 CO2CCO 2 和 NH3 同时通入D以上三种方法都行解析：CO 2 在 NaCl 溶液中溶解度小，先通 NH3 后溶液呈碱性，能溶解大量的 CO2，生成大量的 H
10、CO ，从而析出大量的 NaHCO3 晶体， 顺序不能 颠倒，否则无 NaHCO3 析出。 3答案：B2与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是( )A提高了原料的利用率 B降低了生产成本C减少了环境污染 D减轻了对设备的腐蚀解析：与氨碱法比较，联合制碱法的副 产物少，提高了原料的利用率、降低了生 产成本，而且减少了 CO2 的排放。答案：D3纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。下列说法不正确的是( )A “联合制碱法”是在“氨碱法 ”的基础上进行技术革新的成果B “联合制碱法”和“氨碱法 ”所用的氨都取自合成氨厂C “联合制碱法”和“
11、氨碱法 ”所用的 CO2 都来自石灰石的分解D “联合制碱法”的副产品是氯化铵， “氨碱法”的副产品是氯化钙解析：“氨碱法”所用的 CO2 来自石灰石的分解；“联合制碱法”将合成氨厂和制碱厂联合进行生产，利用合成氨厂制造 氢气时的副产品 CO2 作为制碱的原料。合成氨厂制造 氢气的主要化学反应如下：CH 2O COH 2= = = = =高 温 COH 2O CO2H 2= = = = =催 化 剂 高 温答案：C4双选题 以下关于索尔维制碱法的描述正确的是( )A使用的原料为食盐、CO 2、氨B精制盐水后应先通入 CO2 再通入过量的 NH3C析出 NaHCO3 后的母液中已无 NaCl，只
12、有 NH4ClD索尔维法的缺点是食盐利用率只有 70%，生成的 CaCl2 难处理解析：氨碱法是以食盐、CO 2、NH3为原料，先将 NH3 通入饱和食盐水，再通入 CO2，析出 NaHCO3 后的母液中有 NH4Cl 和 NaCl，用 Ca(OH)2处理后的 废水中含 NaCl 和 CaCl2，因此 NaCl 利用率低。答案：AD5(上海高考)工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：完成下列填空：(1)粗盐水加入沉淀剂 A、B 除杂质 (沉淀剂 A 来源于石灰窑厂)，写出 A、B 的化学式：A_，B_。(2)实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、_、沉淀、_、_、冷却结晶、_、烘干。(3)工业生产
13、纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是_ 。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因是_。(4)碳酸化后过滤、滤液 D 最主要的成分是 _(填写化学式)，检验这一成分的阴离子的具体方法是：_。(5)氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液 D 加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为_，滤液 D 加石灰水前先要加热，原因是_。(6)产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为_。(注明你的表达式中所用的有关符号的含义)解析：石灰窑厂生产生石灰 CaO，而要除去 Ca2 应选用 CO ，故 A 可能是 Ca(OH)223或 CaO
14、，B 是 Na2CO3，在提纯过 程中，操作依次 为取样、溶解、沉淀、 过滤、蒸 发、冷却结晶后再过滤，最后烘干。在生产 工艺中碳酸化就是将 CO 全部生成 HCO ，利用 NaHCO323 3的溶解度小，会从水溶液中首先析出，所以碳酸化时产生的现象是出现浑浊。溶液析出NaHCO3 固体后， 滤液 D 中有 NH4Cl 和少量的 NaHCO3，要检验 NH4Cl 中的 Cl ，先用HNO3 酸化，再加入 AgNO3 溶液，有 AgCl 白色沉淀产生。在溶液 D 中加石灰水，目的要生成氨，若不先加热，会使 OH 先与 HCO 反应，有 CaCO3 沉淀产生，故加石灰水前先加热， 3然后用 OH
15、与 NH 反应放出 NH3。Na2CO3 中含有 NaHCO3，用加热法测定 NaHCO3 的质 4量分数，就利用反应 2NaHCO3 Na2CO3CO 2 H 2O所产生的质量前后差值= = = = = 进行计算即可。答案：(1)Ca(OH) 2 或 CaO Na 2CO3(2)溶解 过滤 蒸发 过滤(3)有晶体析出(或出现浑浊) 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大(4)NH4Cl 取样，加硝酸酸化，再加入硝酸银溶液，有白色沉淀产生，证明该阴离子是氯离子(5)NH OH =NH3H 2O 防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀 4(6)w(NaHCO3) (设加热前的质量为 m1，加热后为 m2 )84(m1
16、m2)31m1高考感悟1(上海高考)右图模拟“侯氏制碱法”制取 NaHCO3 的部分装置。下列操作正确的是( )Aa 通入 CO2，然后 b 通入 NH3，c 中放碱石灰Bb 通入 NH3，然后 a 通入 CO2，c 中放碱石灰Ca 通入 NH3，然后 b 通入 CO2，c 中放蘸稀硫酸的脱脂棉Db 通入 CO2，然后 a 通入 NH3，c 中放蘸稀硫酸的脱脂棉解析：由于 CO2 在水中的溶解度小，而氨气极易溶于水，因此先通入氨气，然后再通入CO2；由于氨气极易溶于水需要防止倒吸，因此 a 通入 NH3，b 通入 CO2，氨气是碱性气体需要稀硫酸吸收多余的氨气，故 C 项正确。答案：C2(全国
17、课标卷)化学无处不在，下列与化学有关的说法不正确的是 ( )A侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异B可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气C碘是人体必需微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物D黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成解析：从化工生产原理、物质 性质应用、元素 对人体的作用、物质组成判断等化学与生活常识角度出发分析、解决问题 。A 项，侯氏制碱法的反 应 原理是向氨化的饱和食盐溶液中通入 CO2 气体，利用相同温度下碳酸 氢钠的溶解度小，使生成的 NaHCO3 从溶液中以晶体形式析出，故生产过程中应用了物 质溶解度的差异。B 项，NH 3 和 HCl 气体相
18、遇会生成白色固体 NH4Cl 小颗粒，反应现象为冒白烟。用蘸 浓盐酸的棉棒靠近输送氨气的管道，若在管道附近冒白烟，证明管道漏气，否则不漏气。C 项，高碘酸有很强的腐蚀性，故不能多吃富含高碘酸的食物来补充碘。D 项，黑火药是由硫黄、硝石、木炭按 123 的比例混合而成的混合物。答案：C3(海南高考节选)工业上可用食盐和石灰石为主要原料，经不同的方法生产纯碱。请回答下列问题：(1)路布兰法是以食盐、石灰石、浓硫酸、焦炭为原料，在高温下进行煅烧，再浸取、结晶而制得纯碱。食盐和浓硫酸反应的化学方程式为_；硫酸钠和焦炭、石灰石反应的化学方程式为_(已知产物之一为 CaS)。(2)氨碱法的工艺如下图所示，
19、得到的碳酸氢钠经煅烧生成纯碱。图中的中间产物 C 是_ ，D 是_( 写化学式) ；装置乙中发生反应的化学方程式为_。(3)联合制碱法是对氨碱法的改进，其优点是_ 。解析：(1)食盐和浓硫酸反应生成 HCl 气体和 NaHSO4 或 Na2SO4；由题述可知的反应中还有 Na2CO3 生成，反应中 S 由6 价降到2 价， C 由 0 价升到4 价，由得失电子守恒和原子守恒可写出该反应。(2)由氨碱法示意图知：甲中生成 CaO 与水反应生成 Ca(OH)2，即 C，C 进丁中与 NH4Cl反应生成 D(NH3)和废渣 CaCl2，D 进入戊，与食 盐水混合后一起 进入乙与 B(CO2)反应生成NaHCO3 和 NH4Cl，在己中分离出 NaHCO3。(3)联合制碱法是制碱与合成氨相结合，提高食盐的利用率，没有废渣 CaCl2 生成。答案：(1)NaClH 2SO4(浓) =NaHSO4HCl(或 2NaClH 2SO4(浓)=Na2SO42HCl)Na 2SO42CCaCO 3 CaSNa 2CO32CO 2= = = = =高 温 (2)Ca(OH) 2 NH 3NaClNH 3CO 2H 2O=NaHCO3NH 4Cl(3)提高 NaCl 的利用率，减小了废渣 CaCl2 的生成，副产品 NH4Cl 可作为化肥等(合理即可)
