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(共23张PPT)
揭秘索尔维制碱法和侯氏制碱法
——化学平衡思想的创造性应用
1.通过认识制碱工业中复杂的多平衡体系，学会分析溶液中的微粒和平衡，理解平衡之间的相互影响，能根据实际需求选择调控平衡移动的方法；
2.通过了解工业制碱的原理，体会化学原理的巧妙应用，了解我国科学家对制碱工业作出的巨大贡献。
纯碱是重要的基础化工原料
味精
食品添加剂
建筑材料
玻璃
洗涤剂
项目活动 1
解读索尔维制碱法
比利时工程师索尔维以食盐、石灰石和
氨为原料制得碳酸钠和氯化钙，1867年这种
方法被命名为索尔维制碱法。
索尔维制碱法以NaCl、NH3、CO2、H2O作为反应物，可制得NaHCO3， NaHCO3可溶于水，而索尔维法却能得到NaHCO3沉淀，试用化学平衡的原理解释原因并书写制碱（纯碱）反应的化学方程式。
交流与讨论
交流与讨论
物质组成
NaCl
NH3
CO2
H2O
NaHCO3
析出
宏观现象
微粒种类与数量
增大c(Na+)
和c(HCO3)
-
NaCl = Cl +Na+
2NH3·H2O+CO2=
CO3 +2NH4+H2O
2-
+
CO3 +H2O+CO2 2HCO3
-
2-
NaHCO3
+
NaCl+NH3+CO2+H2O === NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3 Na2CO3 + H2O + CO2↑
△
索尔维制碱法（1861年）
[思考]结合下表思考为什么第一步反应中不直接生成Na2CO3
几种盐的溶解性数据
NaCl NH4Cl Na2CO3 NH4HCO3 NaHCO3 (NH4)2CO3
溶解度/ g （20℃，100g水） 36.0 37.2 21.5 21.7 9.6 100
[思考]可以通过改变哪些外界条件来增加NaHCO3产量
物质组成
NaCl
NH3
CO2
H2O
NaHCO3
析出
宏观现象
微粒种类与数量
增大c(Na+)
和c(HCO3)
-
NaCl = Cl +Na+
NaHCO3
2NH3·H2O+CO2=
CO3 +2NH4+H2O
2-
+
CO3 +H2O+CO2 2HCO3
-
2-
+
使用饱和食盐水
通入足量CO2
[思考]实际工业中为什么要先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再缓慢而持续地通入二氧化碳？
二氧化碳在饱和食盐水中溶解度小,先通二氧化碳再通氨气,制得的碳酸氢钠量太少,不会析出。先通氨气形成氨盐水,再通二氧化碳能被大量吸收,有利于制得更多的碳酸氢钠。
CO2 的溶解度（1:1）
NH3 的溶解度（1:700）
室温下，
目标：获得更多的HCO3
-
[思考]还可以通过调控什么条件促使下列平衡正向移动呢？
Na+(aq)+HCO3 (aq) NaHCO3(s)
-
ΔH＜0
NaHCO3在不同温度下的溶解度数据
温度/ ℃ 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃
溶解度/ g 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4
资料在线
降温
平衡正移
实验
实验室模拟索尔维制碱法
碳酸钙粉末
稀硫酸
氨盐水，滴有酚酞溶液
冰水浴
试管内溶液红色变浅,最后变为无色,然后溶液变浑浊,有固体析出。
【实验现象】
工业制法
索尔维制碱法的工艺流程图
[思考]氨是怎样实现循环利用的 书写“灰蒸”这一步反应的离子方程式。从绿色化学角度，评价索尔维法的优点和不足。
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O
△
优点：NH3、CO2实现循环利用。
不足：CaCl2、NaCl
直接排放，食盐利用率低。
1937年， 卢沟桥事变后不久，日军攻占天津，原制碱厂被迫停产。范旭东、侯德榜等将工厂迁至四川。四川没有廉价的海盐，只能使用从深井中吊上来的低浓度“ 井盐水 ”，井盐与海盐相比，成本是海盐的十倍之高。如何提高制碱工艺中原料NaCl的利用率是当时亟待解决的难题。
井盐熬制
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
高浓度的Cl 会使补加的食盐难以溶解
NH4浓度过高可能会以铵盐的形式析出，影响产物的产率和纯度
+
索尔维制碱法
项目活动 2
体会侯氏制碱法的创新
侯氏制碱法是将索尔维法和合成氨工业联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法，也称“联合制碱法”。
“吸氨”、“冷析”、“盐析”过程的具体目的是什么？
母液
Na+
Cl
HCO3
-
NH4
+
析出NH4Cl沉淀
宏观现象
微粒种类与数量
增大c(Cl-)
和c(NH4)
+
调控条件
“吸氨”
“盐析”
NH4 (aq) + Cl (aq) NH4Cl(s) ΔH＜0
+
“冷析”
平衡正移
Na+、Cl (主)
NH4 、HCO3(少)
-
+
NH4 、Cl
Na+、 HCO3
-
+
【练一练】
1.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：
A.从理论上看,循环生产时不需要再补充NH3
B.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
下列有关说法不正确的是(　　)
C
2.右图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( 　)
A.由a通入CO2,然后由b通入NH3,c中放碱石灰
B.由b通入NH3,然后由a通入CO2,c中放碱石灰
C.由a通入NH3,然后由b通入CO2,c中放置蘸稀硫酸的脱脂棉
D.由b通入CO2,然后由a通入NH3,c中放置蘸稀硫酸的脱脂棉
C
3.我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质,运用CO2+NH3+H2O+NaCl === NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱。下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图:
则下列叙述错误的是(　　)
A.A气体是NH3,B气体是CO2
B.第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分
C.第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒
D.第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶
D
4.我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺,探索出了一种生产纯碱的方法,其生产流程可简要表示如下:
(1)上述生产纯碱的方法称　　　　　,副产品的一种用途为　 　　　　　。
(2)沉淀池中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　 　　。
用做农作物的化肥
侯氏制碱法
NH3+CO2+H2O+NaCl === NaHCO3↓+NH4Cl
(3)写出上述流程中X物质的分子式为　　　　　　。
(4)向母液中通氨气,加入细小食盐颗粒,冷却析出副产品,通氨气的作用有　　。
a.增大 的浓度,使NH4Cl更多地析出
b.使NaHCO3更多地析出
c.使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出NH4Cl的纯度
CO2
ac
项目成果展示
分析真实溶液问题的一般思路
调控条件
宏观目标
物质组成、
微粒、平衡
宏观现象
微粒的数量
微粒的种类
物质
微粒的
相互作用

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