精选高中化学主题2海水资源工业制碱课题3纯碱制造技术的发展教案鲁科版选修2.docx

1、精选高中化学主题2海水资源工业制碱课题3纯碱制造技术的发展教案鲁科版选修2课题3纯碱制造技术的发展课标要求1了解我国基本化工的生产资源、基本化工产品的主要种类和发展概况。2了解海水的综合利用，认识化学科学发展对自然资源利用的作用。课标解读 1.了解我国基本的化工生产原理，如合成氨工业、氯碱工业、制碱工业。2明确各类化工产品的成分、性质及应用。3了解海水中的哪些成分作为各种化工生产的原料。教学地位纯碱在造纸、玻璃等工业生产中具有重要应用，侯氏制碱是一种先进的制碱技术，我国化学家侯德榜为国家争得了荣誉，因此，侯氏制碱的工艺流程也成为高考的热点，尤其是制碱的原理、操作是高考的高频考点。新课导入建议他

2、曾经是中国科学技术协会副主席、中国化学会理事长、中国化工学会理事长，他还是中国科学院技术科学部委员。他是中国化学工业史上一位杰出的科学家，他所著的纯碱制造被世界各国化工界公认为制碱工业的权威专著。他创立了中国人自己的制碱工艺侯氏制碱法。你知道他是谁吗？教学流程设计课前预习安排：看教材P3438，填写课前自主导学，并完成思考交流。步骤1：导入新课，本课时教学地位分析。步骤2：建议对思考交流进行提问，反馈学生预习效果。步骤3：师生互动完成探究1，可利用问题导思的设问作为主线。步骤7：通过例2和教材P3637“侯氏制碱法”讲解研析，对“探究2”中注意的问题进行总结。步骤6：师生互动完成“探究2”。步

3、骤5：指导学生自主完成变式训练1和当堂双基达标1、2题。步骤4：通过例1和教材P3536“索尔维制碱法”的讲解研析，对“探究1”中注意的问题进行总结。步骤8：指导学生自主完成变式训练2和当堂双基达标中的3、4、5题。步骤9：引导学生自主总结本课时知识框架，然后对照课堂小结。安排课下作业完成课后知能检测。课标解读重点难点1.知道纯碱是一种重要的基本化工原料，纯碱生产可以以海盐为原料，能说明氨碱法制碱的化学原理和主要生产步骤并能写出相应的化学方程式。2.了解侯氏制碱法的工艺流程，能说明侯德榜对氨碱法制碱工艺做出了什么改进。3.能说出纯碱制造技术的主要发展历程，能从原料、原理、工艺等方面对几种制碱方

4、法进行评价，进一步体会社会需求、资源的科学利用、各种技术间的相互借鉴是推动生产技术发展的重要因素。1.纯碱的生产及发展过程。(重点)2.天然碱的生产与化工生产之间的联系及生产技术的发展过程。(难点)3.吕布兰法、索尔维法、联合制碱法(侯氏制碱)的基本原理。(重难点)纯碱及其用途1.纯碱学名为碳酸钠，化学式为Na2CO3，俗称苏打。2纯碱广泛用于玻璃、冶金、纺织、印染、造纸、石油化工、食品及精细化学品的生产。1纯碱属于碱类物质吗？【提示】纯碱不属于碱，属于盐类物质。吕布兰制碱法1.原料：食盐、硫酸、石灰石、煤。2反应流程食盐硫酸钠石灰石煤碳酸钠硫酸3缺点：原料价格高，对设备腐蚀严重；难以连续化大

5、生产，产品不纯，原料利用不充分，废渣污染环境。索尔维制碱法1.原料：食盐、氨和二氧化碳。2生产过程(1)在用原盐配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg2和Ca2。这一过程称为盐水的精制。(2)在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水，这个过程称为盐水氨化。(3)使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵，这个过程称为氨盐水碳酸化。化学方程式为：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。(4)滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时可回收近一半的二氧化碳再利用。化学方程式为：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。(5)将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。化学方程式为：2NH4C

6、lCa(OH)2CaCl22NH32H2O。2索尔维制碱过程中可循环利用的物质有哪些？【提示】NH3和CO2。侯氏制碱法的工艺流程侯氏制碱法工艺流程示意图3侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，有哪些方面的优点？【提示】(1)原料利用率提高；(2)没有CaCl2废料，减少对环境的污染；(3)缩短了生产流程，节省了投资，降低了生产成本。索尔维制碱法(氨碱法)【问题导思】实际生产中，原料食盐中常有Ca2、Mg2等杂质，如果不除去这些杂质会产生什么危害？【提示】Ca2、Mg2分别与CO反应生成CaCO3和MgCO3，既浪费了原料，又使所得的产品不纯。氨碱法的生产过程中，盐水氨化和氨盐水碳酸化的工序能否调换

7、？【提示】NH3易溶于食盐水，使溶液呈碱性，从而能吸收大量CO2；若两道工序调换，CO2微溶于食盐水，溶有少量H2CO3的食盐水吸收NH3时，不能生成HCO。氨碱法制纯碱涉及的反应原理是什么？【提示】NH3CO2H2ONaCl=NaHCO3NH4Cl2NaHCO3Na2CO3CO2H2O1索尔维制碱法的工艺流程2索尔维制碱法的几道工序(1)盐水的精制：在用原盐配制的饱和食盐水中，加入熟石灰和纯碱，以除去食盐水中的Mg2和Ca2。(2)盐水氨化：在精制盐水中，通入氨气制成氨盐水。(3)氨盐水碳酸化：使氨盐水吸收二氧化碳，生成碳酸氢钠和氯化铵。NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(4

8、)碳酸氢钠的转化：滤出碳酸氢钠后煅烧得到纯碱，同时回收近一半的二氧化碳再利用。2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳反应，回收氨循环利用。2NH4ClCa(OH)22NH3CaCl22H2O根据氨碱法的原理，首先配制氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中加入氨水(体积比11)并充分搅拌；再将二氧化碳通入氨化饱和食盐水中，控制一定的温度，直至有碳酸氢钠析出。请回答下列问题：(1)用化学方程式分别表示出氨和二氧化碳在水中产生NH、HCO的原理_。(2)向饱和食盐水中加入氨水和通入二氧化碳的先后顺序是先加氨水后通二氧化碳。是否可以先通二氧化碳后加氨水？为什么？_。(3)写出

9、氨碱法生成碳酸氢钠的化学方程式：_。【解析】在通常状况下，氨在水中的溶解度近700体积，二氧化碳在水中的溶解度仅约1体积。所以应先向饱和食盐水中通入NH3，然后再通CO2，这样会使溶液里HCO的浓度增大。【答案】(1)NH3H2O NH3H2O NHOH或(NH3H2O NHOH)；CO2H2O H2CO3 HCOH(或CO2H2O HCOH)(2)不可以。在常温下，氨在饱和食盐水中的溶解度很大，二氧化碳在饱和食盐水中的溶解度较小。若先通二氧化碳后加氨水，溶液里只能产生很小浓度的HCO，不利于生成NaHCO3沉淀(3)NaClNH4HCO3=NaHCO3NH4Cl(或NaClNH3CO2H2O

10、=NaHCO3NH4Cl)(1)纯碱是Na2CO3，而不是NaHCO3。(2)氨水与足量的CO2反应生成NH4HCO3：NH3H2OCO2=NH4HCO3；氨水与少量的CO2反应生成(NH4)2CO3：2NH3H2OCO2=(NH4)2CO3H2O。1(双选)以下关于索尔维制碱法的描述正确的是()A使用的原料为食盐、CO2、氨B精制盐水后应先通入CO2再通入过量的NH3C析出NaHCO3后的母液中已无NaCl，只有NH4ClD索尔维法的缺点是盐利用率只有70%，生成的CaCl2难处理【解析】索尔维制碱法又叫氨碱法，主要原料有食盐、氨和CO2；反应的原理为NaClNH3CO2H2O=NaHCO3

11、NH4Cl，而NH3与CO2为11时才能生成NaHCO3，但CO2在水中溶解度小，先通入CO2，CO2溶解度小，再通入NH3时，NH3过量而CO2太少；析出NaHCO3后母液中仍有NaHCO3、NaCl、NH4Cl；加入石灰后回收NH3，但生成的CaCl2吸水性强，呈黏稠状无法处理。【答案】AD联合制碱法(侯氏制碱法)【问题导思】侯氏制碱法与氨碱法相比，工艺流程有什么改进？【提示】侯氏制碱是将合成氨工业与制碱工业联合起来，改进了CO2的来源。侯氏制碱比氨碱法有哪些优点？【提示】a增大原料的利用率；b.防止CaCl2废料的产生；c.降低了生产成本。1侯氏制碱的主要过程(1)粗盐水精制：加入熟石灰

12、和纯碱除去Ca2、Mg2。(2)盐水氨化：精制盐水中通入NH3。(3)氨盐水碳酸化：NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl。(4)制Na2CO3回收CO2：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。(5)循环制NH4Cl：析出NaHCO3后的母液吸收NH3，降温加食盐，析出NH4Cl，滤出NH4Cl后再经氨化、碳酸化制碱。2侯氏制碱法的评价(1)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95%以上；NH4Cl可作氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序。(2)缺点：有时会发生氯化铵产品供过于求的情况。侯氏制碱法的工

13、艺流程如下图所示：仔细阅读后完成下列各题：(1)写出碳酸化反应方程式：_。(2)气体B的化学式为_。(3)操作的名称是_，所需要的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、_。在实验室里进行煅烧所用的仪器有_。(4)上述生产过程中能循环使用的物质是C、B、F、_。(填物质编号)【解析】(1)分析工艺流程图可知：E为Na2CO3，D为NaHCO3，即：2NaHCO3Na2CO3H2OCO2。因此碳酸化是指向饱和食盐水的浓氨溶液中通入CO2，其反应的方程式为NaClH2OCO2NH3=NaHCO3NH4Cl。(3)操作分离出NaHCO3晶体得母液1，故操作为过滤，过滤装置所需玻璃仪器有：漏斗、玻璃棒、烧杯；煅烧所需

14、主要仪器为：坩埚、坩埚钳、泥三角、三脚架及酒精灯。(4)上述生产过程中能循环的物质有C、B、F、A。【答案】(1)NaClH2ONH3CO2=NaHCO3NH4Cl(2)NH3(3)过滤漏斗坩埚、三脚架、泥三角、坩埚钳、酒精灯(4)A2纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。下列说法不正确的是()A“联合制碱法”是在“氨碱法”的基础上进行技术革新的成果B“联合制碱法”和“氨碱法”所用的氨都取自合成氨厂C“联合制碱法”和“氨碱法”所用的CO2都来自石灰石的分解 D“联合制碱法”的副产品是氯化铵，“氨碱法”的副产品是氯化钙【解析】“氨碱法”所用的CO2来自石

15、灰石的分解；“联合制碱法”将合成氨厂和制碱厂联合进行生产，利用合成氨厂制造氢气时副产品的CO2作为制碱的原料。合成氨厂制造氢气的主要化学反应如下：CH2O(g) COH2COH2O(g) CO2H2【答案】C【教师备课资源】化学肥料(1)氮肥氮是作物体内蛋白质、核酸和叶绿素等的重要成分，氮肥能促使作物的茎、叶生长茂盛，叶色浓绿。目前常用的氮肥有：NH3H2O(氨水)、CO(NH2)2(尿素)、NH4HCO3(碳铵)、(NH4)2SO4(硫铵)和NH4NO3(硝铵)等。(2)磷肥磷肥能使作物根系发达，增强作物抗寒抗旱能力，还能促进作物提早成熟、穗粒增多、籽粒饱满。制磷肥用的原料是磷矿粉，它不溶于

16、水，所以要把不溶性的磷酸盐化为可溶性磷酸盐(过磷酸钙或重过磷酸钙)，便于作物吸收。(3)钾肥钾肥能促使作物健壮，茎秆粗壮，增强对病虫害和倒伏的抵抗能力，并能促进糖分和淀粉的生成。常用的钾肥有KCl、K2SO4以及草木灰(有效成分为K2CO3)等。(4)复合肥料是指含有两种或两种以上营养元素的化肥。如KNO3、NH4H2PO4、KH2PO4等。(5)微量元素肥料主要有硼肥、铜肥、锌肥、钼肥等，在我国施用的量很少，植物缺乏这些元素，也会影响生长发育，减弱抗病能力。1侯氏制碱的3种原料：氨气、二氧化碳、食盐。2侯氏制碱的2个反应：(1)NH3CO2H2ONaCl=NH4ClNaHCO3(2)2NaH

17、CO3Na2CO3CO2H2O3侯氏制碱的2种产品：Na2CO3和NH4Cl。1下列物质的溶解度(常温)由大到小的顺序是()ANaCl、CaCO3、NaHCO3BNaHCO3、NaCl、CaCO3CNaCl、NaHCO3、CaCO3DCaCO3、NaHCO3、NaCl【解析】由氨碱法制NaHCO3可知溶解度：S(NaCl)S(NaHCO3)，CaCO3为难溶物，溶解度最小。【答案】C2(2013莱芜高二教学质量检测)某制碱法的生产流程如下：氨水溶液AB滤液CNH3固体Na2CO3和气体该法生产过程中可循环的物质是()ANH3和CO2BCa(OH)2CNH4Cl DNaCl【解析】分析工艺流程图

18、可知过滤出NaHCO3晶体后的母液中加入了Ca(OH)2发生反应：Ca(OH)22NH4ClCaCl22H2O2NH3，因此B、C不循环使用，NaCl也不循环使用，可循环使用的是NH3及NaHCO3煅烧后生成的CO2。【答案】A3我国化工专家侯德榜大胆改革国外氨碱法生产工艺发明了联合制碱法，联合制碱法所得最终的化工产品的组合正确的是()NaHCO3Na2CO3CaCl2NH4HCO3NH4ClA BC D【解析】联合制碱法利用反应：NaClNH3H2OCO2=NaHCO3NH4Cl，先过滤出NaHCO3，煅烧得Na2CO3，再向滤液中加入氨气和食盐粉并降温得NH4Cl，故最终产品为和。【答案】

19、C4侯氏制碱过程中不涉及的反应类型有()A化合反应 B分解反应C置换反应 D复分解反应【解析】侯氏制碱法涉及的反应有：NH3H2O=NH3H2O(化合)，NH3NaClCO2H2O=NaHCO3NH4Cl(复分解)，2NaHCO3Na2CO3CO2H2O(分解)。【答案】C5(2013新课标全国卷)化学无处不在，下列与化学有关的说法不正确的是()A侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异B可用蘸浓盐酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气C碘是人体必需微量元素，所以要多吃富含高碘酸的食物D黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成【解析】A项，侯氏制碱法的反应原理是向氨化的饱和食盐溶液中

20、通入CO2气体，利用相同温度下碳酸氢钠的溶解度小，使生成的NaHCO3从溶液中以晶体形式析出，故生产过程中应用了物质溶解度的差异。B项，NH3和HCl气体相遇会生成白色固体NH4Cl小颗粒，反应现象为冒白烟。用蘸浓盐酸的棉棒靠近输送氨气的管道，若在管道附近冒白烟，证明管道漏气，否则不漏气。利用此反应现象可以检验管道是否漏气。C项，碘元素是人体必需的微量元素，摄入过多或过少都会对身体健康造成危害。过多摄入会引起高碘甲状腺肿、甲亢、甲状腺组织硬化等不良后果，故不能多吃富含高碘酸的食物。D项，黑火药是由硫黄、硝石、木炭按123的比例混合而成的混合物。【答案】C6侯氏制碱法的步骤如下：饱和食盐水饱和氨

21、化食盐水悬浊液,液体)试回答下列问题：(1)若上述的悬浊液是NaHCO3和NH4Cl的混合液，则和的总反应式为_。(2)由这一反应可知NaCl比NaHCO3溶解度_。(3)操作、不能颠倒的原因是_。(4)的操作叫_。(5)的操作叫_。【解析】(1)根据反应物和生成物可写出总反应式。(2)由制备步骤可知，第步得到的悬浊液含有NaHCO3固体，说明NaCl的溶解度比NaHCO3的溶解度大。【答案】(1)NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl(2)大(3)由于CO2在水中的溶解度较小，后通NH3不可能产生大量HCO，故不可能析出NaHCO3晶体(4)过滤(5)煅烧1(2013济南高二检测

22、)侯氏制碱法中的碱是指下列的()ANaOHBK2CO3CNa2CO3 DNaHCO3【解析】侯氏制碱法制备的是Na2CO3，俗称纯碱。【答案】C2下列物质的化学式和俗名一致的是()A氯化钠(NaCl，食盐)B氢氧化钠(NaOH，纯碱)C碳酸钠(Na2CO3，苏打、烧碱)D碳酸氢钠(NaHCO3，大苏打)【解析】B项，纯碱是Na2CO3的俗名，NaOH的俗名为烧碱、火碱、苛性钠；C项中烧碱是NaOH；D项中大苏打是Na2S2O3。【答案】A3下表所列为四种可溶性盐在30 的溶解度(g/100 gH2O)：盐NaClNaHCO3Na2CO3(NH4)2CO3溶解度36.512.130.027.0若

23、在30 的饱和食盐水中通入氨气至饱和后，再通入二氧化碳就会有晶体析出，试参考表中的数据，推测析出的晶体是下列的哪一种()ANaCl BNaHCO3CNa2CO3 D(NH4)2CO3【答案】B4下列关于NaHCO3的叙述，不正确的是()A它是一种白色粉末，相同温度下溶解度小于Na2CO3B加热至200 左右，可完全分解，利用这种性质，可由NaHCO3制取纯碱C与Na2CO3相似，当质量相同，分别跟足量盐酸反应后，NaHCO3可得到较多的二氧化碳D其晶体的化学式为NaHCO310H2O，在空气中会风化【解析】Na2CO310H2O在干燥的空气中容易风化，没有NaHCO310H2O这种物质。【答案

24、】D5在制小苏打(NaClCO2NH3H2O=NaHCO3NH4Cl)的操作中，应在饱和食盐水中()A先通入CO2，达到饱和后再通入NH3B先通入NH3，达到饱和后再通入CO2CCO2和NH3同时通入D以上三种方法都行【解析】CO2在NaCl溶液中溶解度小，先通NH3溶液呈碱性，能溶解大量的CO2，生成大量的HCO，从而析出大量的NaHCO3晶体。【答案】B6与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是()A提高了原料的原子利用率B降低了生产成本C减少了环境污染D减轻了对设备的腐蚀【解析】联合制碱法把氯化铵和纯碱两种产品联合生产，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境污染。【

25、答案】D7纯碱和小苏打是厨房中两种常见的用品，它们都是白色固体，下列区分这两种物质的说法正确的是()A分别用炒锅加热两种样品，全部分解挥发，没有残留物的是小苏打B用洁净铁丝蘸取两种样品在煤气火焰上灼烧，使火焰颜色发生明显变化的是小苏打C用两只小玻璃杯，分别加入少量的两种样品，再加入等量的食醋，产生气泡快的是小苏打D先将两种样品配成溶液，分别加入石灰水，无白色沉淀生成的是小苏打【解析】2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，分解后仍有残留物，A项错误。Na2CO3和NaHCO3都能发生焰色反应，使火焰显黄色，B项错误。Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH，NaHCO3Ca(OH)2=

26、CaCO3NaOHH2O，二者与石灰水反应都有白色沉淀生成，D项错误。Na2CO3与醋酸反应分两步进行，产生气泡的速率慢。【答案】C8侯氏制碱法是纯碱工业中一种重要的生产方法。但是，侯氏制碱法也存在着一定的局限性。例如，有时在某些国家和地区会出现氯化铵产品供过于求的现象。下列关于将氯化铵进行处理的方法中，正确的是()A在地下深埋B投入大海的深水处C加工成农作物的复合肥D用氢氧化钠将氯化铵转化为氨和氯化钠，再用作生产纯碱的原料【解析】将氯化铵在地下深埋和投入大海的深水处，都会造成环境污染。氢氧化钠比碳酸钠生产成本更高、价格更贵。用氢氧化钠将氯化铵转化为氨和氯化钠，再用作生产纯碱的原料，在生产效益

27、上得不偿失。氮、磷、钾都是农作物生长所必需的元素，将氯化铵与含磷元素或钾元素的化合物进行适当复合，可生产农作物的复合肥。【答案】C91861年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下：下列有关说法不正确的是()A从理论上看，循环生产时不需要再补充NH3B从绿色化学原料充分利用的角度看，该方法有两个明显的缺陷是：氯化钠未能充分利用和产生CaCl2废弃物C将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3来循环使用D从理论上看，每再生产1 mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是2 mol NaCl和1 mol CO2【解析】工业制碱的原理涉及反应：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl,2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。索尔维法用生成的氯化铵制备氨气，将氯化