纯碱的生产

纯碱的化学名称:Na2CO3俗名：纯碱、苏打关于纯碱的一些常识碳酸钠的用途：发酵粉、洗碗、制肥皂、制药、制松花蛋、纺织、玻璃、造纸、漂染，还可以用于其他含钠化合物的制备。盐湖获得天然纯碱的方法：（1）一些生长在一些生长在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。（2）当冬季来临时，碱湖中所含的碳酸钠结晶析出，经过简单的加工就可以使用。思考与交流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？改变温度、结晶水合物的组成以及溶剂水的质量等因素，可以改变碳酸钠在水中的溶解情况，提高结晶析出的速率和质量（纯度）。2.根据天然碱的存在及其主要化学成分，请设想工业生产碳酸钠的主要原料是什么？碳酸钠中含有钠离子和碳酸根离子。自然界中存在的含钠离子的化合物很多，大量存在的、最常见的是氯化钠；因此，氯化钠是比较理想的生产原料之一。碳酸根可以有碳酸盐直接提供，也可有由二氧化碳制取，较为理想的原料是碳酸钙。一、路布兰法NaCl、CaCO3a.NaCl+H2SO4=======NaHSO4+HCl↑120℃NaCl+NaHSO4==========Na2SO4+HCl↑600-700℃b.Na2SO4+2C=========Na2S+2CO2↑1000℃1000℃2、原理：Na2S+CaCO3=========Na2CO3+CaS1、原料：二、氨碱法（索尔维制碱法）CaCO3、NaCl、NH3（炼焦）1、原料：3、缺点原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑△NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4ClCaCO3====CaO+CO2↑高温2、原理：a.CaCO3====CaO+CO2↑高温b.NaCl+NH3+CO2+H2O==NaHCO3↓+NH4Clc.2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑△CaCO3====CO2↑+CaOCaO+H2O===Ca(OH)2NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑2NH4Cl+Ca(OH)2==CaCl2+NH3↑+H2O△高温（原料1）（产品）（副产品）原料2原料便宜易得，氨和部分二氧化碳可循环利用，产品纯度高，步骤简单副产物氯化钙的处理题及氯化钠的利用率低（70％）3、优点缺点二、侯氏制碱法（联合制碱法）侯德榜的个人简历1890年出生1911年考入清华留美预备学院，仅以10门功课1000分的优秀成绩被保送到美国学习1916年获美国麻省理工学院学士学位1921年在美国哥伦比亚大学获博士学位1933年著《纯碱制造》一书在美国出版，被誉为制碱名著1943年因创立“侯氏制碱法”，获“中国工程学会化工最大奖”，并先后被聘为英国化学工业学会名誉会员，美国化学工程学会终身荣誉会员等NaCl、合成氨（NH3、CO2）2、原理a.NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Clb.2NaHCO3====Na2CO3+CO2↑+H2O↑向体系通入氨气或者加入食盐颗粒，析出氯化铵后的溶液含有氨水和氯化钠又可以返回做反应物。△1、原料所谓联合，就是将氨减法与合成氨工艺进行联合的改进工艺，在合成氨生产中有CO生成，我们是将其转化为CO2,在进行排放等处理，但是排空的CO2使原料利用不尽合理，而且对空气也有一定的污染，在联合制碱法中我们综合利用了合成氨的原料CO2和NH3，用来生产纯碱，既充分利用了合成氨的原料，也减少环境污染。侯氏制碱法对氨碱法加以改进：将析出NaHCO3的母液选在5~10℃时加入食盐粉末是不易结晶的NH4Cl结晶析出，这不仅使原料NaCl充分利用，又获得大量化肥，也使氨碱法中CaCl2的处理问题得到解决。侯德榜为制碱做出的卓越贡献是值得我们骄傲和敬佩的！四、氨碱法和联合制碱法的异同点相同点：原理相同不同点：原料来源不同，副产物不同综合利用了合成氨的原料，提高了氯化钠的利用率（96%）减少了环境污染3、优点本节课小结•由于天然的纯碱已经不能满足人们的生产和生活的需要，促使人们从其他方法获取纯碱，尽而纯碱工业发展起来。纯碱的工业的生产有三种方法：•1、路布兰法由于路布兰法有这么多缺点：原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等，正是因为如此，促使人们研究新的制碱方法，直到19世纪60年代后逐渐被氨碱法所取代。（了解）★2、氨碱法•本节课要掌握氨碱法的原料、原理和优缺点原料:CaCO3、NaCl、NH3（炼焦）原理：优点：原料便宜易得，氨和部分二氧化碳可循环利用，产品纯度高，步骤简单。缺点：副产物氯化钙的处理问题及氯化钠的利用率低（70％）。•在氨碱法中，虽然它的优点很多，但是它的缺点也是一个问题，尽而有了第三种方法★3、联合制碱法•联合制碱法也是本节课的重点，也要掌握。•掌握联合制碱法的原料、原理和优点：原料：NaCl、合成氨（NH3、CO2）原理：优点：综合利用了合成氨的原料，提高了氯化钠的利用率减少了环境污染。★4、氨碱法与联合制碱法的异同•原理相同原料来源不同，副产物不同思考题：在生产过程中，是先通入氨气，还是先通入二氧化碳？先通入二氧化碳，溶液中存在____，_____的量比较少；再通入氨气，氨气易溶水,_______的量比较多；此时产物应该是________而不是_________。反过来，如果我们先通入氨气，溶液中会存在较多的_______，再通入二氧化碳时，二氧化碳和________反应，通入的二氧化碳过量就会生成________，也就是说，此时二氧化碳溶解的多少不是受溶解度限制，而是受反应控制。碳酸碳酸一水合氨碳酸铵碳酸氢铵一水合氨一水合氨碳酸氢铵那么，先通入氨气起到的作用就是为了更多的溶有二氧化碳