侯氏制碱法专题知识专业知识讲座课件.ppt
制玻璃,制 皂,造 纸,纺织等,纯碱的应用,人类获得碱开始是从草木灰中获得碳酸钾，后来又从盐碱地或盐湖中获得碳酸钠。随着工业革命的进行，人类对碱的需求越来越大，远远不能够满足工业生产的需要。,1788年法国勒布朗发明了路布兰制碱法。其原理是：,但是由于氯化氢气体在最初的十年内未被利用，这不但危害工人的健康而且使农 业作物受到侵蚀。硫化钙污染环境，臭气四溢。,4,纯碱发现史,1862年比利时人索尔维以NaCl、CaCO3、NH3和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠,索尔维制碱法（氨碱法）,在饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后加压下通入二氧化碳，制得小苏打；,NH3+CO2+H2O=NH4HC O3 NaCl+NH4HCO3=NH4Cl+NaHCO3,为什么饱和食盐水要先氨化，再通入二氧化碳？,NH3比CO2溶解度大，先使氨饱和有利用于CO2吸收,将析出的小苏打在250下焙烧以制得碳酸钠；,NaHCO3 CO2+Na2CO3+H2O,析出小苏打的母液里加入消石灰,2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O,索尔维制碱法（氨碱法）,为了提高氨的利用率,缺点：CaCl2大量，用途不大；NaCl利用率72%-74%,留在母液中,优点：原料经济，能连续生产，CO2和NH3能回收使用.产品质量纯净。,评价一下索尔维制碱法的优缺点,1921年10月侯德榜在美国获得博士学位，为了创建中国的制碱工业，受爱国实业家范旭东之聘请，毅然从美国启程回国，决心自己开发制碱新工艺，经过600多次研究实验，分析了2000多个样品，历时5年，于1942年发明了氨碱法与合成氨联合生产的改进工艺，被命名为“联合制碱法”也叫“侯氏制碱法”从而开创了世界制碱工业的新纪元。,凡是黄头发蓝眼睛的人能办到的,我们黑头发黑眼睛的人也一定能办到。,红三角牌纯碱,“侯氏制碱法”（又称联合制碱法）至今仍为全世界绝大多数碱厂采用。侯德榜先生揭开了索尔维法的秘密，创立了中国人自己的制碱工侯氏制碱法；同时为发展小化肥工业作出了贡献。他像一块坚硬的基石，托起了中国现代化学工业的大厦。,“侯氏制碱法”与“索尔维制碱法”的主要不同在母液的处理上。,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 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。,母液,侯氏制碱法生产流程：,饱和食盐水,通入NH3,饱和氨化食盐水,通入CO2,析出NaHCO3,Na2CO3,CO2,+,循环,母液,加入食盐细粒,析出NH4Cl,循环,加CaO,CaCl2,(废渣),NH3,废液,循环,索尔维法,通氨气,冷却、过滤、洗涤、干燥,向饱和食盐水中通入过量的NH3和CO2。NaCl+NH3+CO2+H2O=NH4Cl+NaHCO3 再将所得NaHCO3焙烧制得纯碱2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2,侯德榜制碱法（联碱法）,1、原料：NaCl、NH3、CO2（焦碳、空气、水）,2、反应原理：,向析出小苏打的母液中加入研细的NaCl，并通入氨气，还得到另一产品NH4Cl固体，可用作化工原料和化肥使用。,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；NH4Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，利用了合成氨制原料气时产生的CO，将其转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序，缩短了生产流程，降低成本。减少无大用途的CaCl2,运用离子反应的知识解释,（1）通入氨气和二氧化碳后的溶液中哪些溶质离子大量存在？（2）Na+、NH4+、CI-、HCO3-四种离子可以大量共存吗？它们可以组成集中物质？NaCl NH4HCO3 NaHCO3NH4Cl（3）为什么能够得到碳酸氢钠固体呢？,Na+、NH4+、CI-、HCO3-,溶解度数据,（3）为什么能够得到碳酸氢钠固体呢？碳酸氢钠溶解度小。（4）析出碳酸氢钠后的母液中还存在哪些离子？哪些离子的数目发生了较大变化？还有NH4+、CI-，Na+、HCO3-浓度减小。（5）向母液中加入研细的氯化钠后，为什么会析出固体氯化铵呢？,同离子效应降温度溶解度小,“侯氏制碱法”采取了怎样的方式对母液进行处理？,（1）向母液中加食盐细粒,（3）降温至5 左右,（2）向母液中通氨气,符合现在提倡的“绿色化学的要求：提高了原料（NaCl）的利用率，不产生无用的CaCl2。,体现了大规模联合生产的优越性：利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。如合成氨厂的废料CO2，可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的Cl-，可以代替价格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥。降低了成本，提高了综合经济效益,诸位：我们总算制出合格的中国碱。这是我们多少年来的夙愿，为此我们支付多少辛苦，尝尽人间辛酸。用索尔维法制碱我们永利是第31家，而在亚洲、在远东我们则是第一家。今天看见这雪白、纯洁的产品，心里无比激动和喜悦。为了使我们的产品区别于土法生产的口碱和进口的卜内门公司的洋碱，我提议取名为纯碱。范旭东,“侯氏制碱法”流程图,巩固与提高：1862年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3和H2O为主要原料，制得纯净的碳酸钠，叫索尔维制碱法。其主要操作是：在氨化饱和食盐水中通入二氧化碳，制得小苏打；把小苏打在250下焙烧以制得碳酸钠，二氧化碳循环使用；析出小苏打的母液里加入生石灰，使氨循环使用。阅读上述材料，回答以下问题：1）饱和食盐水要先氨化，再通入二氧化碳的原因是_在这个生成NaHCO3过程中，两步相关的化学方程式是：_,NH3+CO2+H2O NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl NaHCO3+NH4Cl,NH3比CO2溶解度大，先使氨饱和有利于CO2吸收,2）在析出NaHCO3的母液中加入生石灰时，发生反应的化学方程式是_。3）我国著名的科学家侯德榜于1940年冲破了“索尔维法”技术封锁，并加以改进，在析出小苏打的母液中加入食盐，使氯化铵晶体析出，析出氯化铵的母液再通入氨气进行氨化，循环使用，这便是举世闻名的“侯氏制碱法”。你认为侯氏制碱法与索尔维制碱法相比，它的主要优点是：,CaO+2NH4Cl CaCl2+2NH3+H2O,少用一个原料CaO；减少无大用途的CaCl2；增加了可作化肥或化工原料的NH4Cl；NaCl得到充分利用。,根据侯德榜制碱法原理并参考下表数据，实验室制备纯碱的主要步骤是：将配制好的饱和NaCI溶液倒入烧杯中加热，控制温度在3035，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3 固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3 晶体，用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧两小时，得到Na2CO3固体。,35 NH4HCO3会有分解,(1)反应温度控制在3035，是因为若高于35，则_；若低于30则_；为控制此温度范围，应采取的加热方法是_。,（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是_；只析出NaHCO3 晶体的原因是_；用蒸馏水洗涤NaHCO3 晶体的目的是除去_杂质（以化学式表示）,（3）过滤所得母液中含有_（以化学式表示），需加入_，并做进一步处理，使NaCI溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。,使反应充分进行 NaHCO3的溶解度最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3,NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3,加氯化钠细粉、通氨气,（4）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加12滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32+H+HCO3反应的终点），所用HCl溶液的体积为V1 mL，再加12滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2 mL。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：NaHCO3%=_。,NH4HCO3分解 反应速率降低 水浴加热 使反应充分进行 NaHCO3的溶解度最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3,我国制碱专家侯德榜先生潜心研究制碱技术，发明了侯氏制碱法。制碱过程中重要的一步反应为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl。某同学根据以上反应原理，正确设计了实验室模拟工业制碱装置图。根据其设计，请你参与合作解答以下问题。,（1）装置A制取的气体是：装置F制取的气体是：。（2）你建议的装置连接顺序为：,（3）装置D中导管7下端接一下粗的玻管的作用是：。中间直导管的作用是。（4）欲在装置D中能得到较多的碳酸氢钠晶体析出，你认为实验中应注意哪些实验要点（包括试剂浓度、实验顺序等）？,CO2,1、4、5、2、3、6/10、8、9、7,NH3,防止产生倒吸；,利于气体吸收和排出未反应的气体，并使D中的压强与外界相等,所用食盐水必须饱和，所通的氨气和二氧化碳纯净干燥，先通入氨气至饱和再通入二氧化碳气体,答案：（1）（4分）CO2；NH3（2）（2分）145236/10897（3）（4分）防止产生倒吸；利于气体吸收和排出未反应的气体，并使D中的压强与外界相等。（4）（4分）所用食盐水必须饱和，所通的氨气和二氧化碳纯净干燥，先通入氨气至饱和再通入二氧化碳气体（答对一对给2分，答对两点及以上给4分）,
