化學(xué)-2019侯氏制堿法ppt課件

1、制玻璃制玻璃制制 皂皂造造 紙紙紡織等紡織等 純堿的運(yùn)用純堿的運(yùn)用自自然然界界中中有有純純堿堿嗎？嗎？?jī)?nèi)蒙古鄂爾多斯合同查汗淖堿湖內(nèi)蒙古鄂爾多斯合同查汗淖堿湖 4純堿發(fā)現(xiàn)史純堿發(fā)現(xiàn)史1862年比利時(shí)人索爾維以年比利時(shí)人索爾維以NaCl、CaCO3、NH3和和H2O為主要原料，制得純真的碳酸鈉，叫索爾為主要原料，制得純真的碳酸鈉，叫索爾維制堿法。其主要操作和原理是：維制堿法。其主要操作和原理是： 在氨化飽和食鹽水中通入二氧化碳，制得小在氨化飽和食鹽水中通入二氧化碳，制得小蘇打；蘇打；索爾維制堿法氨堿法索爾維制堿法氨堿法 NH3 + CO2 + H2O = NH4HC O3 NaCl + NH4H

2、CO3 = NH4Cl + NaHCO3析出小蘇打的母液里參與消石灰，使氨循析出小蘇打的母液里參與消石灰，使氨循環(huán)運(yùn)用環(huán)運(yùn)用2NH4Cl+Ca(OH)2=CaCl2+2NH3+2H2O把小蘇打在把小蘇打在250下焙燒以制得碳酸鈉，二下焙燒以制得碳酸鈉，二氧化碳循環(huán)運(yùn)用；氧化碳循環(huán)運(yùn)用； NaHCO3 = CO2 + Na2CO3+ H2O 缺陷：缺陷：CaCl2大量，用途不大；大量，用途不大；NaCl利用率利用率72%-74%,留在母液中留在母液中1飽和食鹽水要先氨化，再通入二氧化碳的緣由飽和食鹽水要先氨化，再通入二氧化碳的緣由是：是：在這個(gè)生成在這個(gè)生成NaHCO3過(guò)程中，兩步相關(guān)的化學(xué)方過(guò)

3、程中，兩步相關(guān)的化學(xué)方程式是：程式是：2在析出在析出NaHCO3的母液中參與生石灰時(shí)，發(fā)生的母液中參與生石灰時(shí)，發(fā)生反響的化學(xué)方程式是：反響的化學(xué)方程式是：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3; NH3+CO2+H2O=NH4HCO3; NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4ClNH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4ClCaO+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+H2OCaO+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+H2ONH3NH3比比CO2CO2溶解度大，先使氨飽和有利用于溶解度大，先使氨飽和有利用于CO2CO2吸收吸收問(wèn)題問(wèn)題19211921年年1010月侯德榜在美國(guó)獲得博

4、士學(xué)位，為了創(chuàng)建中國(guó)的月侯德榜在美國(guó)獲得博士學(xué)位，為了創(chuàng)建中國(guó)的制堿工業(yè)，受愛(ài)國(guó)實(shí)業(yè)家范旭東之聘請(qǐng)，決然從美國(guó)啟程回制堿工業(yè)，受愛(ài)國(guó)實(shí)業(yè)家范旭東之聘請(qǐng)，決然從美國(guó)啟程回國(guó)，決心本人開(kāi)發(fā)制堿新工藝，經(jīng)過(guò)國(guó)，決心本人開(kāi)發(fā)制堿新工藝，經(jīng)過(guò)600600多次研討實(shí)驗(yàn)，分析多次研討實(shí)驗(yàn)，分析了了20002000多個(gè)樣品，歷時(shí)多個(gè)樣品，歷時(shí)5 5年，于年，于19421942年發(fā)明了氨堿法與合成氨年發(fā)明了氨堿法與合成氨結(jié)合消費(fèi)的改良工藝，被命名為結(jié)合消費(fèi)的改良工藝，被命名為“結(jié)合制堿法也叫結(jié)合制堿法也叫“侯氏制侯氏制堿法從而開(kāi)創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元。堿法從而開(kāi)創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新紀(jì)元。凡是黃頭發(fā)藍(lán)凡是黃頭發(fā)

5、藍(lán)眼睛的人能辦眼睛的人能辦到的到的,我們黑我們黑頭發(fā)黑眼睛的頭發(fā)黑眼睛的人也一定能辦人也一定能辦到。到。紅三角牌純堿紅三角牌純堿 向飽和食鹽水中通入過(guò)量的向飽和食鹽水中通入過(guò)量的NH3和和CO2。NaCl + NH3 + CO2 + H2O= NH4Cl + NaHCO3 再將所得再將所得NaHCO3焙燒制得純堿焙燒制得純堿2NaHCO3 = Na2CO3 + H2O + CO2 侯德榜制堿法聯(lián)堿法侯德榜制堿法聯(lián)堿法1、原料：、原料：NaCl、NH3、CO2焦碳、空氣、水焦碳、空氣、水2、反響原理：、反響原理：向析出小蘇打的母液中參與研細(xì)的向析出小蘇打的母液中參與研細(xì)的NaClNaCl，并，并

6、通入氨氣，還得到另一產(chǎn)品通入氨氣，還得到另一產(chǎn)品NH4ClNH4Cl固體，可用作固體，可用作化工原料和化肥運(yùn)用。化工原料和化肥運(yùn)用。母液母液3、消費(fèi)流程：、消費(fèi)流程：飽和食鹽水通入通入NH3飽和氨化食鹽水通入通入CO2析出析出NaHCO3Na2CO3CO2+循環(huán)循環(huán)母液母液參與食鹽細(xì)粒參與食鹽細(xì)粒析出析出NH4Cl循環(huán)循環(huán)加加CaOCaCl2(廢渣廢渣)NH3廢液廢液循環(huán)循環(huán)索爾維法索爾維法通氨氣通氨氣冷卻、冷卻、過(guò)濾、過(guò)濾、洗滌、洗滌、枯燥枯燥運(yùn)用離子反響的知識(shí)解釋氨堿法原理運(yùn)用離子反響的知識(shí)解釋氨堿法原理1通入氨氣和二氧化碳后的溶液中哪些通入氨氣和二氧化碳后的溶液中哪些溶質(zhì)離子大量存在？溶

7、質(zhì)離子大量存在？ 2Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3-四種離子四種離子可以大量共存嗎？它們可以組成集中物質(zhì)？可以大量共存嗎？它們可以組成集中物質(zhì)？ NaCl NH4HCO3 NaHCO3NH4Cl3為什么可以得到碳酸氫鈉固體呢？為什么可以得到碳酸氫鈉固體呢？Na+、NH4+ 、CI-、 HCO3-溶解度數(shù)據(jù)溶解度數(shù)據(jù)NaClNH4HCO3NaHCO3NH4Cl3036.327.011.141.1NaHCO3Na2CO33011.150.54012.748.56016.446.43為什么可以得到碳酸氫鈉固體呢？為什么可以得到碳酸氫鈉固體呢？ 碳酸氫鈉溶解度小。碳酸氫鈉溶解度小。4：析出碳酸

8、氫鈉后的母液中還存在哪：析出碳酸氫鈉后的母液中還存在哪些離子？哪些離子的數(shù)目發(fā)生了較大變化？些離子？哪些離子的數(shù)目發(fā)生了較大變化？ 還有、還有、NH4+ 、CI-， Na+ 、HCO3-濃度濃度減小。減小。5向母液中參與研細(xì)的氯化鈉后，為什向母液中參與研細(xì)的氯化鈉后，為什么會(huì)析出固體氯化銨呢？么會(huì)析出固體氯化銨呢？NH4ClNaCl10203040501020304050600溫度溶解度圖圖 同離子效應(yīng)同離子效應(yīng) 降溫度溶解降溫度溶解度小度小討論：討論： “侯氏制堿法與侯氏制堿法與“索爾維制堿法索爾維制堿法的主要不同在母液的處置上。的主要不同在母液的處置上。1、 “侯氏制堿法采取了怎樣的侯氏制

9、堿法采取了怎樣的方式對(duì)母液進(jìn)展處置？從化學(xué)原理方式對(duì)母液進(jìn)展處置？從化學(xué)原理上分析采取這些處置措施的緣由。上分析采取這些處置措施的緣由。1向母液中加食鹽細(xì)粒向母液中加食鹽細(xì)粒3降溫至降溫至5 左右左右2向母液中通氨氣向母液中通氨氣2、符合如今提倡的、符合如今提倡的“綠色化學(xué)的要求：提高綠色化學(xué)的要求：提高了原料了原料NaCl的利用率，不產(chǎn)生無(wú)用的的利用率，不產(chǎn)生無(wú)用的CaCl2。3、表達(dá)了大規(guī)模結(jié)合消費(fèi)的優(yōu)越性：利用一個(gè)、表達(dá)了大規(guī)模結(jié)合消費(fèi)的優(yōu)越性：利用一個(gè)廠的廢料，作為另一個(gè)廠的主要原料。如合廠的廢料，作為另一個(gè)廠的主要原料。如合成氨廠的廢料成氨廠的廢料CO2，可以作為堿廠的主要原，可以作

10、為堿廠的主要原料；堿廠無(wú)用的料；堿廠無(wú)用的Cl-，可以替代價(jià)錢比較昂貴，可以替代價(jià)錢比較昂貴的硫酸用來(lái)固定氨，制成氮肥。降低了本錢，的硫酸用來(lái)固定氨，制成氮肥。降低了本錢，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)定與提高：穩(wěn)定與提高：1862年比利時(shí)人索爾維以年比利時(shí)人索爾維以NaCl、CO2、NH3和和H2O為主要原料，制得純真的碳酸鈉，叫索爾維為主要原料，制得純真的碳酸鈉，叫索爾維制堿法。其主要操作是：在氨化飽和食鹽水中制堿法。其主要操作是：在氨化飽和食鹽水中通入二氧化碳，制得小蘇打；把小蘇打在通入二氧化碳，制得小蘇打；把小蘇打在250下焙燒以制得碳酸鈉，二氧化碳循環(huán)運(yùn)用；析下焙燒以制得碳酸

11、鈉，二氧化碳循環(huán)運(yùn)用；析出小蘇打的母液里參與生石灰，使氨循環(huán)運(yùn)用。出小蘇打的母液里參與生石灰，使氨循環(huán)運(yùn)用。閱讀上述資料，回答以下問(wèn)題：閱讀上述資料，回答以下問(wèn)題：1飽和食鹽水要先氨化，再通入二氧化碳的緣由飽和食鹽水要先氨化，再通入二氧化碳的緣由是是_在這個(gè)生成在這個(gè)生成NaHCO3過(guò)程中，兩步相關(guān)的化學(xué)方過(guò)程中，兩步相關(guān)的化學(xué)方程式是：程式是：_NH3+CO2+H2O NH4HCO3;NH4HCO3+NaCl NaHCO3+NH4ClNH3比比CO2溶解度大，先使氨飽和有利于溶解度大，先使氨飽和有利于CO2吸收吸收2在析出在析出NaHCO3的母液中參與生石灰時(shí)，發(fā)生反響的化學(xué)方程的母液中參與

12、生石灰時(shí)，發(fā)生反響的化學(xué)方程式是式是_。3我國(guó)著名的科學(xué)家侯德榜于我國(guó)著名的科學(xué)家侯德榜于1940年沖破了年沖破了“索爾維法技術(shù)封鎖，索爾維法技術(shù)封鎖，并加以改良，在析出小蘇打的母液中參與食鹽，使氯化銨晶體析出，并加以改良，在析出小蘇打的母液中參與食鹽，使氯化銨晶體析出，析出氯化銨的母液再通入氨氣進(jìn)展氨化，循環(huán)運(yùn)用，這便是舉世出析出氯化銨的母液再通入氨氣進(jìn)展氨化，循環(huán)運(yùn)用，這便是舉世出名的名的“侯氏制堿法。他以為侯氏制堿法與索爾維制堿法相比，它侯氏制堿法。他以為侯氏制堿法與索爾維制堿法相比，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：的主要優(yōu)點(diǎn)是：CaO+2NH4Cl CaCl2+2NH3+H2O少用一個(gè)原料少用一個(gè)原料

13、CaO；減少無(wú)大用途的；減少無(wú)大用途的CaCl2；添加了可作；添加了可作化肥或化工原料的化肥或化工原料的NH4Cl；NaCl得到充分利用。得到充分利用。 根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室制備純堿的主要步驟是：將配制好的飽和的主要步驟是：將配制好的飽和NaCI溶液倒入燒杯中加熱，溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在控制溫度在3035，攪拌下分批參與研細(xì)的，攪拌下分批參與研細(xì)的NH4HCO3 固體，加料終了后，繼續(xù)保溫固體，加料終了后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過(guò)濾得分鐘，靜置、過(guò)濾得NaHCO3 晶體，用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)晶體，

14、用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒兩小時(shí)，得到入蒸發(fā)皿中，灼燒兩小時(shí)，得到Na2CO3固體。固體。010 20 30 40 50 60 100 NaCI35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0_NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4_NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3 35 NH4HCO3會(huì)有分解會(huì)有分解(1)反響溫度控制在反響溫度控制在3035，是由于假設(shè)高于，是由于假設(shè)高于35，那么，那么_；假設(shè)低于；假設(shè)低于30那么那么_；為控制此溫度范

15、圍，應(yīng)采；為控制此溫度范圍，應(yīng)采取的加熱方法是取的加熱方法是_。 2加料終了后，繼續(xù)保溫加料終了后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是分鐘，目的是_；只析出；只析出NaHCO3 晶體的緣由是晶體的緣由是_；用蒸餾水洗滌用蒸餾水洗滌NaHCO3 晶體的目的是除去晶體的目的是除去_雜質(zhì)以化學(xué)式表示雜質(zhì)以化學(xué)式表示3過(guò)濾所得母液中含有過(guò)濾所得母液中含有_以化學(xué)式以化學(xué)式表示，需參與表示，需參與_，并做進(jìn)一步處置，使，并做進(jìn)一步處置，使NaCI溶液循環(huán)運(yùn)用，同時(shí)可回收溶液循環(huán)運(yùn)用，同時(shí)可回收NH4Cl。 使反響充分進(jìn)展使反響充分進(jìn)展 NaHCO3的溶解度的溶解度最小最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3 N

16、aHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3加氯化鈉細(xì)粉、通氨氣加氯化鈉細(xì)粉、通氨氣 4測(cè)試純堿產(chǎn)品中測(cè)試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加水溶解，加12滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為度為c mol/L的的HCl溶液滴定至溶液由紅色溶液滴定至溶液由紅色到無(wú)色指示到無(wú)色指示CO32+H+HCO3反響的終反響的終點(diǎn)，所用點(diǎn)，所用HCl溶液的體積為溶液的體積為V1 mL，再加，再加12滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液溶液滴定至溶液由黃變

17、橙，所用由黃變橙，所用HCl溶液總體積為溶液總體積為V2 mL。寫(xiě)。寫(xiě)出純堿樣品中出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式： NaHCO3% = _。 NH4HCO3分解分解 反響速率降低反響速率降低 水浴水浴加熱加熱 使反響充分進(jìn)展使反響充分進(jìn)展 NaHCO3的溶解度最的溶解度最小小 NaCl NH4Cl NH4HCO3 NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3 我國(guó)制堿專家侯德榜先生潛心研討制堿技術(shù)，我國(guó)制堿專家侯德榜先生潛心研討制堿技術(shù)，發(fā)明了發(fā)明了 侯氏制堿法侯氏制堿法 。制堿過(guò)程中重要的一步。制堿過(guò)程中重要的一步反響為：反響為：NaCl +CO2 +NH3

18、 +H2O = NaHCO3 NaCl +CO2 +NH3 +H2O = NaHCO3 +NH4Cl+NH4Cl。某同窗根據(jù)以上反響原理，正確設(shè)。某同窗根據(jù)以上反響原理，正確設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制堿安裝圖。根據(jù)其設(shè)計(jì)，計(jì)了實(shí)驗(yàn)室模擬工業(yè)制堿安裝圖。根據(jù)其設(shè)計(jì)，請(qǐng)他參與協(xié)作解答以下問(wèn)題。請(qǐng)他參與協(xié)作解答以下問(wèn)題。1安裝安裝A制取的氣體是：制取的氣體是： 安裝安裝F制取的氣體是：制取的氣體是：。2他建議的安裝銜接順序?yàn)椋核ㄗh的安裝銜接順序?yàn)椋?3安裝安裝D中導(dǎo)管中導(dǎo)管7下端接一下粗的玻管的作用是：下端接一下粗的玻管的作用是： 。中間直導(dǎo)管的作用是。中間直導(dǎo)管的作用是。4欲在安裝欲在安裝D中能得到

19、較多的碳酸氫鈉晶體析出，他以為中能得到較多的碳酸氫鈉晶體析出，他以為實(shí)驗(yàn)中應(yīng)留意哪些實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)包括試劑濃度、實(shí)驗(yàn)順序等？實(shí)驗(yàn)中應(yīng)留意哪些實(shí)驗(yàn)要點(diǎn)包括試劑濃度、實(shí)驗(yàn)順序等？ CO21、4、5、2、3、6/10、8、9、7NH3防止產(chǎn)生倒吸；防止產(chǎn)生倒吸；利于氣體吸收和排出未反響的氣體，并利于氣體吸收和排出未反響的氣體，并使使D中的壓強(qiáng)與外界相等中的壓強(qiáng)與外界相等所用食鹽水必需飽和所用食鹽水必需飽和 ，所通的氨氣和二氧化碳純真，所通的氨氣和二氧化碳純真枯燥，先通入氨氣至飽和再通入二氧化碳?xì)怏w枯燥，先通入氨氣至飽和再通入二氧化碳?xì)怏w答案：14分CO2；NH322分145236/1089734分防止產(chǎn)生

20、倒吸；利于氣體吸收和排出未反響的氣體，并使D中的壓強(qiáng)與外界相等。44分所用食鹽水必需飽和 ，所通的氨氣和二氧化碳純真枯燥，先通入氨氣至飽和再通入二氧化碳?xì)怏w答對(duì)一對(duì)給2分，答對(duì)兩點(diǎn)及以上給4分 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中的模擬侯氏制堿法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室中的模擬侯氏制堿法 “侯氏制堿法流程圖侯氏制堿法流程圖選擇消費(fèi)條件時(shí)主要思索的幾個(gè)要素選擇消費(fèi)條件時(shí)主要思索的幾個(gè)要素1 1盡能夠提高反響混合物中所需物質(zhì)的百分含量；盡能夠提高反響混合物中所需物質(zhì)的百分含量；2 2盡能夠縮短反響到達(dá)平衡所需求的時(shí)間；盡能夠縮短反響到達(dá)平衡所需求的時(shí)間；3 3盡能夠降低對(duì)耐高壓設(shè)備所需資料的要求；盡能夠降低對(duì)耐高壓設(shè)備所需

21、資料的要求；4 4思索符合綠色化學(xué)原那么。思索符合綠色化學(xué)原那么。綠色化學(xué)綠色化學(xué) 綠色化學(xué)是研討和尋覓能充分利用的無(wú)毒害原綠色化學(xué)是研討和尋覓能充分利用的無(wú)毒害原資料，最大程度的節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)資料，最大程度的節(jié)約能源，在各環(huán)節(jié)上實(shí)現(xiàn)凈化和無(wú)污染的反響途徑。它的過(guò)程為零排放凈化和無(wú)污染的反響途徑。它的過(guò)程為零排放和污染。詳細(xì)內(nèi)還表達(dá)在五個(gè)和污染。詳細(xì)內(nèi)還表達(dá)在五個(gè)“R R上。上。 1 1、減量、減量(Reduction(Reduction 2 2、反復(fù)運(yùn)用、反復(fù)運(yùn)用(Reuse(Reuse 3 3、回收、回收(Recycling(Recycling 4 4、再生、再生(Regeneration(Regeneration 5 5、拒用、拒用(Rejection(Rejection(1) 副產(chǎn)品的一種用途為副產(chǎn)品的一種用途為 。(2)使原料氯化鈉的利用率從使原料氯化鈉的利用率從70%提高到提高到90%以上，主要以上，主要是設(shè)計(jì)了是設(shè)計(jì)了 的循環(huán)。的循環(huán)。2019年上海我國(guó)化學(xué)家侯德榜右圖改革國(guó)外的年上海我國(guó)化學(xué)家侯德榜右圖改革國(guó)外的純堿消費(fèi)工藝，消費(fèi)流程可簡(jiǎn)