微项目 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课件-2025-2026学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

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选择性必修1第3章微项目 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 学习目标 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。 一、索尔维制碱法 1.基本工艺流程 一、索尔维制碱法 2.发生的主要反应 NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl， 一、索尔维制碱法 3.优缺点 (1)优点 ①原料(石灰石、氨气、食盐等)易得，价格便宜； ②产品纯碱较为纯净； ③副产品二氧化碳、氨气等都可以循环利用； ④制造步骤简单、易于操作，很适合大规模连续生产。 (2)缺点 ①产生大量无用的副产品CaCl2 ； ②NaCl利用率低，约有30%的NaCl残留在母液中； ③设备多，耗能大。 提示　可溶性的碳酸氢钠也有一定的溶解限度，当相应的离子浓度过大时也会析出，类似于沉淀溶解平衡，在溶液中存在平衡： 2Na＋＋CO32-+H2O+CO2⇌2NaHCO3，当增加Na+和CO32-的浓度时，该平衡正向移动，NaHCO3就会以沉淀的形式出现。 思考交流 1.碳酸氢钠可溶于水，索尔维制碱法能得到碳酸氢钠沉淀，试用平衡的原理进行解释。 思考交流 2.为什么要先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，再通入CO2? 氨盐水的作用是什么？ 提示　因为CO2在饱和食盐水中的溶解度不大，若先向饱和食盐水中通入氨气制得氨盐水，此时溶液显碱性，再通入CO2，CO2就会与氨水反应生成铵盐，促进CO2的溶解，使生成的HCO3-浓度增大，提高NaHCO3的析出率。氨盐水的作用是增大CO2的吸收量，使生成的HCO3-浓度增大。 思考交流 3.碳酸钠是一种重要的化学基本工业产品。比利时人索尔维发明了氨碱法生产碳酸钠，氨碱法生产原理示意图如右：请回答下列问题： (1)从索尔维制碱法生产原理示意图可知，氨碱法的总反应化学方程式 为______________________________。 按照绿色化学原则，理想的“原子经济” 就是反应物的原子全部转化为期望的最终 产物，实现废弃物的零排放。 计算索尔维制碱法的原子利用率 (原子利用率＝期望产物的总质量与反应产物的总质量之比)_________________。 CaCO3＋2NaCl===CaCl2＋Na2CO3 0.49(或106∶217) 思考交流 3.碳酸钠是一种重要的化学基本工业产品。比利时人索尔维发明了氨碱法生产碳酸钠，氨碱法生产原理示意图如右：请回答下列问题： (2)试列举出索尔维制碱法的两大 缺点。 ①____________________； ②_______________________________。 原料NaCl的利用率低 产生了不容易处理的副产物氯化钙 二、侯氏制碱法 1.探究过程 （1）索尔维制碱法原料利用率低的原因 索尔维法制碱母液中含有大量NH4+ 和Cl－， 以及高浓度的Na＋和HCO3-。“灰蒸”过程只 实现了NH4+ 的回收利用，Na＋、Cl－等都 随废液排放，因此食盐的利用率低。 （2）侯氏制碱法的工艺流程图 二、侯氏制碱法 2.平衡思想的应用 (1)“吸氨”过程 NH3＋H2O ⇌NH3·H2O⇌NH4+＋OH－ 通入NH3会使平衡右移，c(NH4+)、c(OH－)增大， 可使平衡HCO3-⇌ H＋＋CO32-右移， 产生溶解度更大的Na2CO3。 (2)“碳酸化”过程 CO2＋H2O⇌H2CO3⇌H＋＋HCO3- 因“吸氨”过程中c(OH－)增大， 而使此平衡右移，产生大量HCO3-。 二、侯氏制碱法 3.平衡思想的应用 (3)“盐析”过程 NH4+(aq)＋Cl－(aq) ⇌NH4Cl(s) 增大c(Cl－)使平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 (4)“冷析”过程 NH4Cl的溶解度随温度升高而增， NH4+(aq)＋Cl－(aq) ⇌NH4Cl(s) ΔH<0 降温时，平衡右移，析出NH4Cl沉淀。 二、侯氏制碱法 3.创新之处 (1)突出优点： 向沉淀池的母液中通入NH3并加入食盐，增大c(NH4+)、c(Cl－)，析出NH4Cl晶体用作氮肥，同时使溶液中氯化钠溶液浓度增大至接近饱和，可以作为原料循环利用，使食盐的利用率高达98%，大大提高了原料(NaCl)的利用率，不产生无用的CaCl2。 (2)实现大规模联合生产： 合成氨厂的废料CO2可以作为制碱厂的主要原料，制碱厂无用的成分Cl－可以代替价格较高的硫酸来固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了综合经济效益。 思考交流 1.索尔维制碱法除了得到纯碱外，还会产生一种废渣是什么？侯氏制碱法在此工艺上改进，不再使用CaCO3制备CO2，而是在制备NH3的过程中制得CO2，则侯氏制碱法在得到纯碱的同时还制得了什么？此物质在农业上的用途是什么？ 提示　根据索尔维制碱法的流程使用CaCO3制备CO2，最后用氢氧化钙与氯化铵反应生成氨气循环，同时生成氯化钙废渣； 而侯氏制碱法不再使用CaCO3制备CO2，在得到纯碱的同时还制得了NH4Cl；此物质在农业上的用途是可以用作氮肥。 思考交流 2.侯氏制碱法与索尔维制碱法的主要不同在母液的处理上。侯氏制碱法采取了怎样的方式对母液进行处理？ 提示　(1)向母液中加食盐； (2)向母液中通氨气和二氧化碳； (3)降温至5 ℃左右。 思考交流 3.下列属于侯氏制碱法优点的是 A.氨和二氧化碳由合成氨厂提供 B.母液可回收制氯化铵 C.氯化钠的利用率达98% D.以上全是 √ 4.侯氏制碱法中可循环利用的物质是 A.CO2、NaCl B.NH3、NaCl C.NH3、CO2 D.CaO、NH3 √ 思考交流 5.我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如右： (1)题述生产纯碱的方法中，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__________________________________________。 NH3＋CO2＋H2O＋NaCl===NH4Cl＋NaHCO3↓ 做化肥 思考交流 (3)写出题述流程中X物质的化学式：______。 (4)使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了循环___(填“Ⅰ”或“Ⅱ”)。从沉淀池中分离出沉淀的操作是_____。 CO2 Ⅰ 过滤 思考交流 (5)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____(填字母)。 a.增大NH4+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，提高析出的NH4Cl纯度 ac $$