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第二章　海水中的重要元素——钠和氯
研究与实践1　了解纯碱的生产历史
●研究目的
1．纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。
2．通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。
●研究任务
1．材料查阅
(1)路布兰制碱法：1791年法国医生路布兰首先取得专利，以食盐为原料，制得了纯碱，称为路布兰制碱法。
(2)索尔维制碱法：1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐(氯化钠)、石灰石(经煅烧生成生石灰和二氧化碳)、氨气为原料来制取纯碱。
①在饱和食盐水中先通入氨气，再通入足量二氧化碳，析出碳酸氢钠：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(3)侯氏制碱法：1943年我国化学工程专家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法(又称索尔维制碱法)和合成氨法两种工艺联合起来，同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
侯氏制碱法，低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl，该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪。
2．三种制碱法优缺点
(1)路布兰制碱法开创了历史的先河，为人类做出突出贡献，但也存在很多缺点：主要生产过程在固相中进行，难以连续生产；需浓硫酸作原料，设备腐蚀严重；产品质量不纯，硫化钙不易溶于水，沉淀成渣子被弃掉，原料利用不充分，成本较高；生成HCl、CO等气体，造成环境污染。
(2)索尔维制碱法相对路布兰制碱法的优点：氨碱法使生产实现了连续性生产，食盐的利用率得到很大程度提高，产品较纯净，因而被称为纯碱，但最大的优点还在于成本低廉。缺点：原料利用率低，并产生大量使用价值不高的副产物CaCl2。
(3)侯氏制碱法相对于索尔维制碱法做了如下改进：针对索尔维制碱法生产纯碱时食盐利用率低，制碱成本高，废液、废渣污染环境和难以处理等不足，侯德榜先生经过上千次试验，在1943年成功研究出联合制碱法。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起，联合生产。由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳。母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥。食盐溶液又可以循环使用。所谓“联合制碱法”中的“联合”，指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起，利用了生产氨时的副产品CO2，用石灰石分解来生产，简化了生产设备。此外，联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙，而用作化肥的氯化铵来回收，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。
(2024·河北石家庄市第二十七中学期中)“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。模拟“侯氏制碱法”以粗盐水为原料制备纯碱的流程如图所示。
●题点例练
粗盐水提纯后，溶液A为NaCl溶液
(1)向溶液A中先通入______至饱和(填“CO2”或“NH3”，下同)，再向溶液中通入______，此时观察到溶液中有晶体析出，该反应的化学方程 式为_______________________________________________。
根据两者在饱和食盐水中的溶解能力 不同确定通入的先后顺序
利用碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠
NH3　
CO2　
NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl　
(2)溶液B中主要溶质的电离方程式为________________________。
(3)此流程中可以循环利用的物质是________。
前面利用的物质又在后边生成，这样的物质可循环利用
CO2
(4)沉淀B煅烧得到纯碱的化学方程式为____________________ ____________________。
【思路分析】　粗盐水提纯，溶液A为NaCl溶液，CO2能溶于水，但溶解度小，氨气极易溶于水，且使溶液显碱性，便于吸收CO2，因此先通入氨气至饱和，后通入二氧化碳，利用碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，则溶液A发生NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl，碳酸氢钠不稳定受热分解为碳酸钠、二氧化碳和水。
利用了NaHCO3的不稳定性
＋CO2↑＋H2O
(2024·湖南长沙高一浏阳一中校考阶段练习)侯氏制碱法(联合制碱法)的工艺流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A．“吸氨Ⅰ”和“碳酸化”工序可以互换
B．“吸氨Ⅱ”操作目的是将碳酸盐转化为碳酸氢盐同时增大NH浓度
C．侯氏制碱法的主要方程式为NaCl(饱和)＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl
D．CO2、NH3、H2O都得到循环利用，提高了生产效益

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