课题3-纯碱的生产-(8)VIP专享VIP免费

碳酸钠，俗名纯碱，是一种重要的化学基本工业产品。纯碱soda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。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、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，经简单的加工就得到天然碱，18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，纯碱工业随之发展起来。1.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？2.根据天然碱的存在及其00000000主要化学成分，请你设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？为什么？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。其生产原理：用硫酸将食盐转变成硫酸钠NaCl＋H2SO4====NaHSO4＋HCl↑NaCl＋NaHSO4=========Na2SO4＋HCl↑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Na2SO4＋2C=====Na2S＋2CO2↑Na2S＋CaCO3=====Na2CO3＋CaS120℃600℃～700℃1000℃1000℃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。氨碱法的发现过程：返回将2mLNH4HCO3和2mL饱和食盐水混合、振荡现象有白色晶体析出20℃时一些物质在水中的溶解度/gNaClNH4ClNa2CO3NaHCO3NH4HCO335.937.221.59.621.7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，可得到碳酸氢钠和氯化铵：NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3NaCl＋NH4HCO3=NaHCO3↓＋NH4Cl制取碳酸钠2NaHCO3==Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑△CaCO3=CO2＋CaO(原料Ⅰ)CaO＋H2O=Ca(OH)2NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3＋NH4Cl(原料Ⅱ)2NaHCO3==Na2CO3＋CO2＋H2O(产品)2NH4Cl＋Ca(OH)2=2NH3＋CaCl2＋2H2O(副产品)图1-11氨碱法生产原料示意图优点：原料（食盐和石灰石）便宜易得、产品纯度高、氨和部分二氧化碳可以循环使用、制造步骤简单。缺点：原料食盐中的另一成分氯（Cl-）和石灰石中的另一成分钙（Ca2+）生成氯化钙，如何处理它成为氨碱法生产的一个问题；氨碱法生产中食盐的利用率不高，大约只有70％，如何提高食盐的利用率成为氨碱生产的另一问题。1890年出生1911年考入清华留美预备学校，后以10门功课1000分的优异成绩被保送到美国留学1916年获美国麻省理工学院学士学位1919年获美国哥伦比亚大学硕士学位1921年获博士学位二、联合制碱法二、联合制碱法合成氨工艺中需要将CO转化为CO2除去，排空的二氧化碳是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，这就是联合制碱法，也称侯氏制碱法。(原料Ⅰ，来自合成氨)NH3CO2NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3＋NH4Cl(原料Ⅱ)(副产品)2NaHCO3==Na2CO3＋CO2＋H2O图1-12联合制碱法生产原理示意图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？相同点：不同点：原理相同NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑△原料的来源和副产物不同在纯碱的生产过程中是先通入NH3还是CO2？练1．以下关于氨碱法与联合制碱法的认识，不正确的是()A．氨碱法生产纯碱的原料便宜易得，步骤简单，是最早的制碱工艺B．联合制碱法又称侯氏制碱法，是侯德榜在氨碱法的基础上改造形成的C．在联合制碱法中，氯化钠的利用率比氨碱法中的高D．联合制碱法避免了氨碱法中对氯化钙的处理练2：联合制碱法中关键的一步是把NH4Cl从几乎饱和的NaHCO3溶液中分离出来，为此根据NaCl和NH4Cl溶解度的差异，向混合溶液中通入某种气体，同时加入磨细的食盐，可析出不夹带NaHCO3的NH4Cl.NaCl和NH4Cl共同存在时的溶解度曲线如图所示，以下操作正确的是通入气体温度控制（A）（B）（C）（D）CO2CO2NH3NH330~40℃0~10℃30~40℃0~10℃