2020-2021学年高中化学 新人教版选修2 第一单元走进化学工业 课题3纯碱的生产学案6页

课题 3　纯碱的生产
1.了解纯碱的主要性质和用途。
2.了解纯碱的生产及发展过程；掌握路布兰法——索尔维法——联合制碱法侯氏制碱的
基本原理。
3.掌握索尔维制碱法和侯氏制碱法的化学反应原理、主要原料和生产过程。
一、纯碱及其用途
碳酸钠的俗名叫纯碱，可用来制玻璃、制皂、造纸、纺织和漂染，碳酸钠作为原料可用
来生产钠的化合物，还大量应用于生活中。在我国素有“口碱”之说。
二、路布兰制碱法
1．原料：硫酸、食盐、木炭、石灰石。
2．生产原理
路布兰制碱法的生产原理用化学反应方程式表示为：
(1)生成 Na2SO4：NaCl＋H2SO4(浓) =====
120 ℃

NaHSO4＋HCl↑，NaCl＋NaHSO4 =====
600～700 ℃

Na2SO4＋HCl↑。
(2)生成 Na2CO3 和 CaS：Na2SO4＋2C =====
1 000 ℃

Na2S＋2CO2↑，Na2S＋CaCO3 =====
1 000 ℃

Na2CO3＋CaS。
(3)缺点：路布兰制碱法生产纯碱具有原料利用不充分、成本较高、设备腐蚀严重等缺点。
三、氨碱法生产纯碱
氨碱法是由比利时人索尔维发明的，所以也称为索尔维制碱法。
1．原料
氨碱法是以碳酸钙和氯化钠为原料生产碳酸钠的过程，但因二者不能自发进行反应，故
而实际上，索尔维发明的氨碱法是以食盐、氨和二氧化碳为原料，通过一系列反应来生产碳
酸钠。
2．生产原理
(1)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；
方程式为 NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3；
NaCl＋NH4HCO3===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(2)将析出的 NaHCO3晶体煅烧，即得 Na2CO3；
方程式为：2NaHCO3 =====
△

Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。
(3)母液中的 NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循环使用；
方程式为：2NH4Cl＋Ca(OH)2 =====
△

CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。

四、联合制碱法(又称侯氏制碱法)
1．生产原理
将制碱中含氯的废液与合成氨过程中的二氧化碳废气加以回收、利用，制成纯碱和氯化
铵化肥，使制碱和制铵两大工业联合起来。联合制碱法的主要化学反应方程式是 NaCl＋NH3＋
CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，
2NaHCO3 =====
△

Na2CO3＋CO2↑＋H2O↑。
2．原料
联合制碱法的原料为食盐、氨和二氧化碳，其中氨和二氧化碳来自于合成氨。
要点一　索尔维制碱法(氨碱法)
1．索尔维法制碱生产的主要过程
(1)盐水的精制：在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。
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
(4)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。
2NaHCO3 =====
△

Na2CO3↑＋CO2↑＋H2O
(5)氨的循环：将氯化铵加石灰乳分解，回收氨循环利用。
2NH4Cl＋Ca(OH)2 =====
△

2NH3↑＋CaCl2＋2H2O
2．索尔维制碱法的工艺流程
3．氨碱法的评价
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循环使用、制
造步骤简单、生产过程连续且规模大等。
缺点：大量 CaCl2用途不大，NaCl利用率只有 70%，约 30%的 NaCl留在母液中。

例 1.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 NH3
C．析出 NaHCO3后的母液中已无 NaCl，只有 NH4Cl
D．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 NaCl＋NH3
＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，而 NH3与 CO2为 1∶1 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；加入石灰石后回收 NH3，但生成的 CaCl2吸水性强，呈黏稠状无法
处理。
[答案]　AD
练 1．根据氨碱法制碱原理，首先配置氨化饱和食盐水，即向饱和食盐水中通入氨气并充分搅
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 用 语 分 别 表 示 出 氨 ...