高中化學(xué) 化學(xué)工業(yè)流程專(zhuān)題-課件-第4課時(shí) 學(xué)習(xí)資料

化學(xué)工業(yè)流程專(zhuān)題（四）主講人：吳淑花

學(xué)學(xué) 科：化學(xué)（人教版） 年校：北京市第八十中學(xué)級(jí)：高二下學(xué)期高中化學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)以純堿的工業(yè)制備為例，認(rèn)識(shí)化學(xué)變化是有條件的，體會(huì)控制反應(yīng)條件在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中的作用，了解多角度綜合調(diào)控化學(xué)反應(yīng)的基本思路；通過(guò)對(duì)比氨堿法和聯(lián)合制堿法處理母液的方法差異，形成從能耗、原子利用率等角度評(píng)價(jià)工業(yè)設(shè)計(jì)的思路，體會(huì)

“綠色化學(xué)”、

“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”

與“工業(yè)生態(tài)”等理念在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中的具體實(shí)施

。高中化學(xué)核心反應(yīng)原料的處理和凈化原料物質(zhì)的循環(huán)利用工業(yè)流程的基本框架產(chǎn)品的分離和提純產(chǎn)品排放物的無(wú)害化處理綠色化學(xué)理念控制反應(yīng)條件高中化學(xué)四、化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)流程中的應(yīng)用選修四《化學(xué)反應(yīng)原理》基本內(nèi)容：化學(xué)反應(yīng)速率化學(xué)反應(yīng)限度化學(xué)反應(yīng)的方向化學(xué)反應(yīng)中的能量變化高中化學(xué)四、化學(xué)反應(yīng)原理在工業(yè)流程中的應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)原理的價(jià)值：①選擇合適的條件，提高已知反應(yīng)的反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。②控制或創(chuàng)造條件，使很難發(fā)生的反應(yīng)能夠發(fā)生。③充分利用物質(zhì)資源、能量資源，做到物盡其用。高中化學(xué)案例三：純堿的工業(yè)制備【思考】如何完成純堿的工業(yè)制備？選取什么樣的原料？通過(guò)什么樣的反應(yīng)原理？Na2CO3NaClCO22NaOH+CO2=Na2CO3+

H2O高中化學(xué)加入堿案例三：純堿的工業(yè)制備CO2+H2ONa2CO3 ?NaCl20

℃時(shí),Na

CO2 3的溶解度為21

gK2=5.61×10－11=c(H+)·c(CO3

)2-3c(HCO

-)酸性角度溶解性角度平衡角度降低氫離子濃度2NaOH+CO2=Na2CO3+

H2O2NaCl+CO2+

H2ONa2CO3+

2HCl?H+

、HCO

-

、CO

2-3 3高中化學(xué)案例三：純堿的工業(yè)制備CO2氨水3CO

2-2Na

CO3氨水3HCO

-NaCl?3NaHCO

↓不采用核心反應(yīng)NaOH(aq)不采用NaCl資料信息：20℃時(shí)，NaHCO3的溶解度

9.6

g高中化學(xué)案例三：純堿的工業(yè)制備純堿又稱蘇打或堿灰，學(xué)名碳酸鈉。廣泛應(yīng)用于工業(yè)制玻璃、制肥皂、制洗滌劑、造紙、水處理、食品加工等行業(yè)。人工制備純堿始于18世紀(jì)末，在純堿工業(yè)史上，法國(guó)人N.路布蘭，比利時(shí)人E.索爾維，中國(guó)人侯德榜等，都作出了杰出的貢獻(xiàn)。高中化學(xué)Na2SO4

+2HCl↑Na2SO4+4C +CaCO3 Na2CO3+CaS+4CO↑1. 路布蘭制堿法2NaCl+H2SO4加熱高溫1791年，路布蘭獲得專(zhuān)利，同年第一個(gè)路布蘭法堿廠在巴黎建成，同時(shí)也帶動(dòng)了硫酸、鹽酸、漂白粉、芒硝以及硫磺等一系列化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，路布蘭法是化學(xué)工業(yè)興起的重要里程碑。但因其主要生產(chǎn)過(guò)程在固相中進(jìn)行，難以連續(xù)生產(chǎn)，原料利用不充分，產(chǎn)品質(zhì)量不純，硫酸對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，生產(chǎn)成本較高，在投產(chǎn)50年后逐漸被索爾維法取代。高中化學(xué)2. 索爾維制堿法（氨堿法）NaCl高中化學(xué)NaCl+NH3+CO2+

H2ONaHCO3↓+

NH4Cl?

2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+

H2O核心反

應(yīng)高溫?

CaCO3 CaO+CO2↑?

CaO+H2O Ca(OH)2?

2NH4Cl+

Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+

2H2ONH3+CO2+H2O=

NH4HCO3高中化學(xué)NaCl+NH3+CO2+

H2ONaHCO3↓+

NH4ClCaCO3CaO+

H2OCaO+

CO2↑Ca(OH)2核心反

應(yīng)高溫2NH4Cl

+

Ca(OH)2 2NH3↑+CaCl2+

2H2O2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+

H2O總：CaCO3+2NaCl

CaCl2+Na2CO3高溫

優(yōu)點(diǎn)：原料（食鹽和石灰石）便宜；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用，制造步驟簡(jiǎn)單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。高中化學(xué)缺點(diǎn)：氯化鈣用處不大，處理氯化鈣成為負(fù)擔(dān)；食鹽的利用率只有72％～74％，其余的食鹽隨著氯化鈣作為廢液被拋棄；煅燒設(shè)備和蒸氨設(shè)備需要大量熱能。

高溫

2.索爾維制堿法（氨堿法）總：CaCO3+2NaCl CaCl2+Na2CO3高中化學(xué)1863年,

索爾維公司成立,并在比利時(shí)建立純堿廠，1865年1月正式投產(chǎn)，1873年索爾維公司所產(chǎn)純堿在維也納國(guó)際博覽會(huì)上獲得了質(zhì)量純凈榮譽(yù)獎(jiǎng)，從此索爾維法為世人所公認(rèn)。1914年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)，中國(guó)純堿供應(yīng)嚴(yán)重不足，一批以純堿為生產(chǎn)原料的肥皂廠，紡織廠紛紛倒閉。發(fā)展民族工業(yè)、掌握核心科技迫在眉睫，中國(guó)實(shí)業(yè)家范旭東于1917年籌辦永利制堿公司，1920年在天津塘沽興建永利堿廠；1921年，剛從麻省理工畢業(yè)回國(guó)侯德榜先生，就任永利堿廠總工，并成功破解索爾維法，1926年8月紅三角牌純堿獲得萬(wàn)國(guó)博覽會(huì)(美國(guó)費(fèi)城)金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?。高中化學(xué)案例三：純堿的工業(yè)制備3. 侯氏制堿法（聯(lián)合制堿法）背景：①索爾維法的氯化鈉利用率低；②1937年抗戰(zhàn)爆發(fā)，永利堿廠遷到四川；③工業(yè)合成氨的工藝和技術(shù)已經(jīng)成熟。侯氏制堿法在1939年研發(fā)成功。高中化學(xué)3. 侯氏制堿法（聯(lián)合制堿法）優(yōu)點(diǎn)：食鹽的利用率達(dá)98％；不僅利用氨廠的氨氣作為原料，還利用氨廠的廢氣二氧化碳，省去了石灰石煅燒制CO2和蒸氨的設(shè)備，節(jié)約成本；將Cl-和NH4

轉(zhuǎn)化成有用的化肥氯化銨。+2NaCl+2NH3+CO2+H2ONa2CO3+

2NH4ClNH4+

、Cl-

、Na+

、HCO3-Na+

、Cl-

、CO32-高中化學(xué)工業(yè)流