2019-2020年高中化學(xué) 1.3純堿的生產(chǎn)示范教案 新人教選修2.doc
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2019-2020年高中化學(xué) 1.3純堿的生產(chǎn)示范教案 新人教選修2 目標(biāo)要求: 了解純堿的生產(chǎn)及發(fā)展過程 了解體現(xiàn)天然堿的生產(chǎn)與化工生產(chǎn)之間的聯(lián)系及體現(xiàn)技術(shù)的發(fā)展過程 掌握路布蘭法-索爾維法-聯(lián)合制堿法(候氏制堿) 教學(xué)過程: 一、 純堿 純堿化學(xué)名為碳酸鈉,俗名蘇打。無水碳酸鈉是白色粉末,熔點(diǎn)851℃,密度2.532g/cm,易溶于水,吸濕結(jié)塊。它是強(qiáng)酸弱堿鹽,容易水解,水溶液呈堿性。它常以水合物形式存在,常見如,十水合物Na2CO310H2O,后者是白色晶體,容易風(fēng)化,是日常食用堿的主要成分。純堿在二氧化碳過量時(shí),轉(zhuǎn)化為碳酸氫鈉Na2CO3+CO2+H2O = 2NaHCO3 純堿加熱至400℃時(shí)開始分解,生成氧化鈉和二氧化碳:Na2CO3 Na2O+CO2↑ 純堿與酸類反應(yīng)生成鹽,并放出二氧化碳: Na2CO3+H2SO4 = Na2SO4+ CO2↑+H2O 純堿與石灰水作用生成氫氧化鈉------燒堿的反應(yīng): Na2CO3+Ca(OH)2 = 2NaOH+CaCO3↓ 純堿與鹽類起復(fù)分解反應(yīng)-----氯化鈉精制反應(yīng)之一:Na2CO3 + CaSO4 = CaCO3↓+ Na2SO4 二、氨堿法生產(chǎn)純堿 1、生產(chǎn)碳酸氫鈉和氯化銨:將CO通入含氨的飽和食鹽水中即可。其主要反應(yīng)式是 NH3+CO2+H2O=.NH4HCO3 、 NaCl+NH4HCO3= NaHCO3+NH4Cl 。 2、制取碳酸鈉:碳酸氫鈉(重堿)煅燒制得純堿;分解出二氧化碳循環(huán)使用: 其反應(yīng)方程式是 2NaHCO3 Na2 CO3+CO2↑+H2O 。 【實(shí)驗(yàn)】(1) 將2ml NH4HCO3和2ml飽和食鹽水混合、振蕩 現(xiàn)象 反應(yīng)式 (2)用食鹽水洗滌煤氣(廢水中含氨和二氧化碳)時(shí),可能會有白色沉淀,請用化學(xué)方程式表示 、 。 【師、生】(1)有白色晶體析出 NaCl+NH4HCO3= NaHCO3+NH4Cl (2)NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3= NaHCO3↓+NH4Cl 3、注意的問題: (1)氨堿法中加入氨的主要作用 :主要作用是讓氨與二氧化碳作用NH3+CO2+H2O=.NH4HCO3 ,然后再與飽和食鹽水反應(yīng) NaCl+NH4HCO3= NaHCO3↓NH4Cl,進(jìn)而制純堿2NaHCO3 Na2 CO3+CO2↑+H2O (2)氨堿法制純堿的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)是:原料食鹽和石灰石易得,產(chǎn)品純度高,氨和部分二氧化碳可循環(huán)使用,制造步驟簡單。 缺點(diǎn)是:生成的氯化鈣不易處理,食鹽利用率較低,只有約70% 。 三、聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法) 1、聯(lián)合制堿法是將氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn)的改進(jìn)工藝。侯氏制堿是根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在278K~283K(5℃~10℃)時(shí),向母液中加入食鹽細(xì)粉,而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。 第一步是將NH3和CO2通入飽和NaCl中獲得晶體:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl 第二步:將析出的NaHCO3晶體分離后煅燒,即得Na2CO3; 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 第三步:母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨,以便循環(huán)使用: 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 2、根據(jù)聯(lián)合制堿法生產(chǎn)原理,總結(jié)聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn) 聯(lián)合制堿法主要用氨堿法與合成氨聯(lián)合生產(chǎn),氨堿法生產(chǎn)純堿雖然具有原料普遍易得,產(chǎn)品純度高,適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn),而聯(lián)合制堿法生產(chǎn)純堿則有更大的優(yōu)勢: 一是原料的利用率高。聯(lián)合制堿法生產(chǎn)中母液循環(huán)使用、氯化鈉中的鈉離子用來制造堿,氯化鈉用來制造氯化銨。這樣鹽的利用率可達(dá)96%以上。而氨堿法鈉的利用率僅70%,氯利用率為零,整體利用率只有28%左右;另外聯(lián)合制堿法利用合成氨生產(chǎn)排出的二氧化碳制堿,節(jié)省了石灰石、焦炭等原料。 二是廢物排放少。聯(lián)合制堿法在生產(chǎn)過程中無大量廢液、廢渣排出,每噸只有幾千克到幾十千克,選擇廠址自由度較大;而氨堿法每噸純堿約10立方米的廢液排出,難以處理,不宜在內(nèi)陸建廠。 三是能源消耗低,可比單位綜合能耗,聯(lián)合制堿法為7100~8200MJ,而氨堿法為1xx~14000MJ。 四是成本低,聯(lián)合制堿法同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨,因此單位成本較低。 3、聯(lián)合制堿法與氨堿法之主要不同處在于:把過濾碳酸氫鈉后的母液中的氯化銨分離出來,因此,聯(lián)堿法的特點(diǎn)是同時(shí)生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品。 四、通過比較聯(lián)合制堿法與氨堿法的原理,試說明聯(lián)合制堿法的優(yōu)點(diǎn) 1、氨堿法(索爾維制堿法) 向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和,然后在加壓下通入CO2(由CaCO3煅燒而得),因 NaHCO3溶解度較小,故有下列反應(yīng)發(fā)生:NH3 + CO2 + H2O ==== NH4HCO3 NaCl + NH4HCO3 ==== NaHCO3↓ + NH4Cl 將析出的NaHCO3晶體煅燒,即得Na2CO3: 2NaHCO3 === Na2CO3 + H2O + CO2↑ 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨,以便循環(huán)使用: 2NH4Cl + Ca(OH)2 ==== CaCl2 + 2NH3↑ +2H2O 此法優(yōu)點(diǎn):原料經(jīng)濟(jì),能連續(xù)生產(chǎn),CO2和NH3能回收使用。 缺點(diǎn):大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70﹪,約有30﹪的NaCl留在母液中。 2、聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法) 根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大,而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理,在 278K~283 K(5℃~10℃)時(shí),向母液中加入食鹽細(xì)粉,而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥。 此法優(yōu)點(diǎn):保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn),消除了它的缺點(diǎn),使食鹽的利用率提高到96﹪;NH4Cl可做氮肥;可與合成氨廠聯(lián)合,使合成氨的原料氣CO轉(zhuǎn)化成CO2,革除了CaCO3制CO2這一工序。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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