重要的化工基本原料──盐酸和烧碱

烧碱是重要的基本化工原料，最初的用途是从制造肥皂开始，逐渐用于日用、轻工、纺织、化工、医药等领域。

我国改革开放以来，烧碱的需求量有明显增长，尤其是在制铝生产方面，烧碱生产有了突飞猛进的发展。

2006年我国烧碱产业延续了近年来的快速增长势头，受到良好的国际贸易环境和主要下游产业快速增长的驱动，全年烧碱产量为1475．52万吨。

随着产能扩张加快，产业竞争也日趋激烈。

目前我国有烧碱生产企业二百多家。

纯碱是基本化工原料，主要用于生产玻璃，干法制水玻璃，重铬酸钠、硝酸钠，溶浸法制氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠，冶炼助熔剂，选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂，印染中用作软水剂，去除油污和丝胶质、色纱织物煮炼剂，搪瓷色素的碱性熔融剂，制革工业用作原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度，合成洗涤剂中的三聚磷酸钠，还用于制造各种磷酸钠盐等。

近年来，国内纯碱工业呈现良好发展势头，产量稳步增长，价格也在持续回升，市场需求旺盛，供求关系明显改观。

随着我国轻工、化工、建材、冶金等行业的发展，国内纯碱行业取得了长足进展，纯碱产品的总生产能力和产量在逐年增长，2003年我国的纯碱产量首次超过美国跃居世界第一，达到110l万吨，近几年也达到每年8％的增长率。

然而，随着市场发展，我国烧碱和纯碱工业在面临机遇的同时也面临严峻挑战，要保持强劲的发展势头，除了着眼全球市场，积极参与国际分工及市场竞争外，提高生产质量也成了重要一环。

1.烧碱质量简述化学名称：氢氧化钠；俗名：烧碱、苛性钠；分子式：Na()H；分子量：39．996(按79年国际原子量)性钠；分子式：Na()H；分子量：39．996(按79年国际原子量)生产原料：原盐（分为：液体盐和固体盐），生产原理：采用隔膜法生产烧碱，选用石嚜阳极立式隔膜电解槽。

主要化学反应为：2NaCl+2H2O→2NaOH+C12↑+H2↑生产过程分为盐水制备，食盐溶液电解，碱液蒸发和熬浓，氯氢处理与输送等四大过程，并附有合成盐酸的生产过程。

上课内容：以食盐为原料的化工产品I.相关知识回顾1.化学基本概念和基本理论1原子结构示意图和电子式2无机物的分类：单质、酸、碱、盐、氧化物2.化学实验技能氧气、氢气、二氧化碳等实验室制法制取氧气选取用图1装置;制取氢气选用图2装置;制取二氧化碳选用图3装置3.化学反应的类型从化学反应的形式分类：化合反应、分解反应、置换反应、复分解反应从化合价变化分类：氧化—还原反应;非氧化—还原反应2.1 以食盐为原料的化工产品海水中主要元素的含量食盐主要分布于海水..、盐湖、盐井和盐矿中海水中含量最多的矿物质是食盐我国是海水晒盐产量最多的国家一、海水晒盐•太阳能蒸发法又称盐田法蒸发溶剂原理：太阳晒——海水蒸发——食盐浓缩——食盐析出•海水晒盐得到的是粗盐;含有较多杂质..•盐田法：首先要在旷广的海滩上修筑盐池;在涨潮时把海水放进来..即纳潮..然后让海水经多级盐池中惊喜太阳照射;海水蒸发;食盐浓缩;这个叫做制卤..此过程中;铁、钙、硫等杂质会最先从盐池中析出;当海水蒸发掉90%时候;卤水盐度达到26%;即达到“盐点;”便把卤水导入结晶池使其结晶..当85%的盐析出后;在从中提取镁盐和钾盐等其他矿物质..海水晒盐得到的是粗盐;含有较多的杂质氯化钙、氯化镁经过粗盐提纯得到精盐.食盐的用途食盐对于人类的生活有着极其重要的作用..人和哺乳动物血清中含盐量高达0.9%;目前医学上使用的生理盐水就是浓度为0.9%的食盐溶液..人必须吃盐才能进行正常的新城代谢..在工业中;食盐是一种重要的化工原料..常用来生产烧碱、纯碱、液氯、漂白粉等多种化工产品..•二、粗盐提纯过滤操作中注意点：一贴二低三靠4.粗盐提纯的实验室方法探究：设计一个提纯粗盐的食盐方案..写出粗盐提纯的原理..实验仪器及用品、实验步骤..原理：粗盐中含有少量泥沙、可溶性的其他盐等杂质..泥沙不溶于水;可以将粗盐溶解后进行过滤而除去；对蒸发后得到的晶体进行洗涤;可除去其他可溶性盐..实验仪器及用品：天平、烧杯、量筒、漏斗、铁架台及附件、酒精灯、玻璃棒、滤纸、蒸发皿、坩埚钳等..实验步骤：称量——溶解——过滤——蒸发——洗涤注意：①溶解食盐时;在保证食盐能完全溶解的前提下;水的用量要尽量少..由于食盐的溶解度一般在35g／100g水;故每溶解10g食盐需加入30mL左右的水..②过滤操作中要注意：一角漏斗要与滤纸的角度吻合、二低滤纸边缘低于漏斗边缘；过滤液液面低于滤纸边缘、三靠烧杯尖口靠住玻璃棒；玻璃棒靠住滤纸三层处；漏斗颈靠住盛液烧杯壁..③在将要蒸干时用小火加热;利用余热使食盐蒸干..如果将要蒸干时仍用大火加热;食盐晶体很容易飞溅出来..④要用少量水洗涤得到精盐..这是因为得到的精盐中可能含有像氯化钾那样的易溶于水的物质..⑤本实验多次用到玻璃棒;它起的作用如加速溶解、转移溶液、扩散热量等..思考题如何除去食盐中的泥沙、SO4-、Ca2+和Mg2+等杂质先将此食盐溶解;依次加入稍过量的BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液;待完全反应后过滤;在得到的滤液中加入稍过量的盐酸;最后蒸发得到纯净的固定食盐..想一想：如果用BaCl2溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液和盐酸除去上述杂质离子;加入试剂的正确顺序还有哪些可能为什么食盐容易潮解纯净的食盐在空气中不潮解..粗盐中含有氯化镁、氯化钙等杂质;由于氯化镁、氯化钙等易吸收空气中的水分;因而在潮湿的空气中;粗盐容易潮解..二、中国现代化工之母——氯碱工业氯碱工业是指生产氯气和烧碱..其方法是电解饱和食盐水..探究：电解饱和食盐水的原理电解饱和食盐水的原理可用有图表示：按右图装置进行电解;我们会看到如下现象：饱和的食盐水滴有酚酞①在阴极附近容易变红；②阴极和阳极分别产生气体..我们已经知道;溶液遇酚酞变红表明有碱性物质生成;根据溶液中存在的元素分析;生成的碱性物质应该是氢氧化钠..阴极和阳极分别产生气体;它们可能是氢气、氧气或氯气..那么;如何知道阴、阳两极产生的何种气体呢⑴理论推理溶液中存在的阴离子是氯离子和氢氧根离子;由异性相吸原理可知;它们在直流电的作用下移向阳极;因此阳极产生的气体可能是氯气、氧气或由氯气和氧气组成的混合气体..溶液中存在的阳离子是钠离子和氢离子;由异性相吸原理可知;它们在直流电的作用下移向阴极;由于钠是金属;不可能存在于气体中;因此阴极产生的气体应该是氢气..如果阴极产生的气体是氢气的结论正确的;那么在阴极附近氢离子大量减少;必然导致该极附近氢氧根离子大量增加;使该电极附近的溶液呈碱性..这已推断与上述阴极附近溶液遇酚酞变红的事实完全吻合..⑵实验检验检验氢气的方法通常用爆鸣法..用小试管收集阴极产生的气体;移近火焰;如产生尖锐的爆鸣声;表明阴极产生的气体确实氢气..检验氯气通常用湿润的碘化钾-淀粉试纸..用湿润的碘化钾-淀粉试纸检验阳极产生的气体;如该试纸变蓝;表明阳极生成的气体是氯气的成分..检验氧气通常用带火星的小木条..用小试管收集阳极产生的气体;用带火星的小木条插入到该试管内;如带火星的木条复燃;则阳极生成的气体中含有较多的氧气..本试验中;经检验;阴极产生的气体是氢气;阳极产生的气体是氯气..实验事实告诉我们;电解饱和的食盐水时;阴极产生的气体是氢气;阳极产生的气体是氯气;生成的氢氧化钠主要集中在阴极附近..电解饱和食盐水的方程式如下：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2↓↓阴极阳极在工业上;电解饱和的食盐水时电解槽内设有隔膜;以避免阴、阳两极的产物发生反应..思考题：仔细观察电解饱和食盐水的实验;发现阴极上逸出气泡比阳极上逸出气泡快;为什么解答：因为阴极上产生的气体是氢气;阳极上产生的气体是氯气;由于氢气与氯气在水中溶解度是不同的氯气能溶于谁;在通常情况下;1体积的水能溶解约2体积氯气;而氢气难溶于水;且氯气还能与水、氢氧化钠等反应;;故阳极上逸出气体的速率要慢一些..按上图电解一段时间后;在阴极附近会出现浑浊;为什么解答：由于精制的食盐中仍含有少量的Ca2+、Mg2+等杂质离子;电解饱和食盐水一段时间后;随着溶液中阴极附近氢氧根离子浓度的增大;氢氧根离子易与这些离子结合成氢氧化物沉淀;所以阴极出现浑浊..三、重要的化工基本原料——盐酸和烧碱1.盐酸1. 物理性质2.颜色：无色3.状态：气体4.气味：有刺激性气味5.密度：密度比空气大6.溶解性：极易溶解于水1.概念：氯化氢的水溶液称盐酸氢氯酸..盐酸是一种易挥发性的酸..酸的定义：在水溶液中电离出的阳离子全部是氢离子的物质..思考：不同的酸都是具有酸性;酸性是指哪些微粒的性质解析：所谓酸性是指H+离子所具有的性质;主要指下面五点：①使酸碱指示剂变色；②与活泼金属反应生成氢气；③与某些金属氧化物反应生成盐和水；④与碱反应生成盐和水；⑤与某些盐反应生成另一种酸和另一种盐；思考题：仔细观察工业上合成氯化氢的合成塔示意图;氢气在外面;氯气在内管;为什么解析：氯气是一种重要的化工原理;但又是一种有毒气体..因此;工业上不仅要使氯气充分利用;又不能让它逸散到空气中污染环境..氯气在内管;氢气在外管;使氯气在过量氢气包围下燃烧;既保证氯气充分转化为氯化氢;又不污染空气..如何证明盐酸中存在H+和Cl-解析：证明H+的最常用方法是用酸碱指示剂;证明Cl-的常用方法是用AgNO3溶液..在两支洁净的试管内分别注入2ml盐酸;一支试管中加入2~3滴紫色石蕊试液;看溶液是否变红色;若呈红色;表明溶液中存在较多的H+；另一支试管中加入数滴的AgNO3溶液;观察是否产生白色沉淀;若有白色沉淀;即证明有Cl-存在..为什么能用氯化氢气体做喷泉实验氯化氢气体极易溶于水..当做喷泉实验时;用胶头滴管注入少量的水到盛满氯化氢的烧瓶中;烧瓶内的氯化氢迅速溶解于这些水中;使瓶内的压强迅速减小;因而把大烧杯中的水“吸”上来..2.烧碱烧碱是氢氧化钠的俗称..烧碱也称苛性钠;是一种强碱..烧碱的电离方程式如下：NaOH Na+ + OH-碱的定义：在水溶液中电离出的阴离子全部是氢氧根离子OH-的物质..思考：碱有哪些通性解析：碱的通性是指OH-离子的性质;主要指下述四点：①使酸碱指示剂变色；②与酸性氧化物反应生成盐和水；③与酸反应生成盐和水；④与某些盐反应生成另一种碱和另一种盐；烧碱的用途：烧碱是一种极其重要的化工产品;用于造纸、制皂、精炼石油、印染、纺织等工业..我国目前生产烧碱的主要方法是电解饱和食盐水..此外;苛化法也是一种生成烧碱的方法;此法用碳酸钠与氢氧化钙反应生成碳酸钙可重复使用和烧碱..CaOH 2 +Na2CO3CaCO3 ↓+ NaOH四、实验与设计探究：实验室里是怎样制取氯化氢气体的思考：写出你学过的得到氯化氢的化学方程式..我们学习到的能生成HCl的方法主要有：光或者点燃①H2 + Cl2 ——> 2HCl②H2SO4稀+ BaCl2———>BaSO4↓+2HCl推测上述方法在实验室制取气体的可行性..①中所用的反应物是气体..实验室制取气体时;所用的反应物不会选择气体的..因为现成的气体反应物在实验室里是没有的;你要用这种方法制取气体;就必须先制取反应物气体..这样;制取气体就显得太繁了..②中得到的不是氯化氢气体而是稀盐酸..从稀盐酸中得到氯化氢..是需要较多的能源;且得到的氯化氢含有较多的水分..因而实际制取氯化氢时不会采用..实验室制取氯化氢通常用如下反应：③NaCl+ H2SO4浓———>NaHSO4+ HCl ↑试根据已知的化学方程式设计制取氯化氢的装置..1.学习到的制取气体的发生装置汇总如下：思考：当制取氯化氢的反应进行中;用上述装置中的分液漏斗不易将盐酸滴入反应的圆底烧瓶中;你认为应该做怎么样的改进解析：上述装置中;当反应正在进行时;由于烧瓶内有大量氯化氢生成;气体压强很大;故分液漏斗中的液体不易滴下..如果在分液漏斗的下端接上一支细玻璃管;或在圆底烧瓶的上口接上一支导管;幷与分液漏斗的上口连接;使产生的压强将分液漏斗中的液体压下去;都能使分液漏斗中的液体顺利地滴入圆底烧瓶中..见图2净化装置..气体的净化是指除去杂质气体和水蒸气..选用净化装置是根据净化所用试剂的状态和反应的条件决定..①选用试剂是液体;不加热——洗气瓶如除去CO2中的HCl用饱和的碳酸钠溶液;H2中的水蒸气用浓硫酸等②用试剂是固体;不加热——干燥管或U型管选用的试剂常用碱石灰、无水氯化钙不嫩干燥NH3、五氧化二磷等..③选用的试剂是固体;需要加热——石英玻璃管如除去N2中的O2;CO2中的CO等..常用的净化装置如下：3收集装置收集气体的方法有排空气法和排液法..不与空气反应;密度比空气密度大——向上排空气法..排空气法不与空气反应;密度比空气密度小——向下排空气法与空气密度相近的气体一般不用排空气法排水法：气体难溶于水;且不与发生反应排液法拍溶液法：气体能溶于水;但难溶于某溶液中如用排饱和食盐水法收集Cl2;用排饱和碳酸氢钠溶液收集CO2思考：右图所示的装置;怎样通入气体时是向上排空气集气法;怎样通入气体时是向下排空气集气法;怎样改动时即为排液集气法解析：向下排空气法是b口通入气体；向上排空气法是a口通入气体；排液法必须将该瓶内盛满液体..作上述改动后;当气体从a口进入时;很难将瓶内的液体排出来;故应当让气体从b 口进入..4.尾气处理装置①易被溶液吸收：用溶液吸收酸性气体一般用氢氧化钠溶液吸收;如Cl2、H2S②不易被溶液吸收：用燃烧法；思考：氯化氢气体极易溶于水;用水吸收时往往会发生倒吸现象..下列装置中;有哪些能有效防止氯化氢气体吸收时倒吸现象的发生解析：图A中;氯化氢气体溶于水后;引起倒流的水进入到反应发生器中;故会发生倒吸..图B中;当烧杯里的水吸上去时;达不到漏斗的颈部;若液体继续进入漏斗中;漏斗口将脱离烧杯中的液面;由于重力的作用;水又进去烧杯中;故烧杯中的水不能倒流入反应发生器注意：漏斗口不能伸入水面较下的位置..图C中;一旦小试管中的液体倒吸;将进入空的广口瓶中;该广口瓶阻止了液体进一步倒流;化学上将它称作为安全瓶;液体不会流入到反应发生器中..图D中;U形管比较粗;水很难倒流..图E中;长颈漏斗的作用与图B中倒置的漏斗的作用相同..液体进去长颈漏斗的球体后;不会再继续倒吸过去..图F中CCl4是一种密度比水大;且不容于水的液体;氯化氢气体难溶于其中..当氯化氢气体进入CCl4后;迅速扩散到水中;达到吸收氯化氢的目的..又由于氯化氢难溶于CCl4;因此不会发生倒吸现象..归纳：防倒吸的方法⑴切断法将倒吸赖以产生的系统切断法..如实验室里制取氧气用排水法收集时;当反应结束时;先将水槽中的导气管移出水面;再停止加热..⑵间接法利用气体溶解度的关系;将导气管插入该气体难溶解的液体中;再让气体进入易溶解的液体中..如将氯化氢气体的吸收;在烧杯中加入CCl4和水的混合物;然后将导管插入CCl4层的液体中..⑶化解法在可能发生倒吸的源头用特殊装置化解倒吸..如让导气管稍离液面或在接近液面处的导管中连接一个具有充分蓄液能力的仪器如干燥管、漏斗等安全瓶法当倒吸发生时;倒吸的液体被预先设置的蓄液仪器贮存;从而达到保护受热的气体发生装置.. 家庭作业1.电解饱和食盐水时;阳极生成的气体是A. H2B. Cl2C. HClD. O22.下列物质中含有氯离子的是A.氯化氢B. 食盐C.氯酸钾D.盐酸3.在不用指示剂的情况下;欲除去氯化钙中的盐酸;最好选用下列物质中的A.石灰水B.生石灰粉末C.石灰石粉末D.烧碱4.氯仿CHCl3可作麻醉剂;常因保管不当引起氧化;生成剧毒的物质COCl2;2 CHCl3 + O2---- 2HCl + 2 COCl2 ;为防止出现医疗事故;在使用前必须检验氯仿是否变质..检验时可选用的试剂是A . 氢氧化钠溶液 B. 溴水 C. 酚酞试液 D. 硝酸银溶液5.某同学欲证明盐酸与氯化氢气体性质不同;向A、B、C三支试管里各放入一片干燥的蓝色的石蕊试纸;然后向A试管内加入盐酸;试纸显________色；往B试管中通入干燥的氯化氢气体;试纸显________色..这时;他还认为不能得出满意的结论;于是;向C试管内加入___________;以证明前面实验的正确性..他之所以加入这种物质的理由是______________________________________________..6.现有两瓶无标签的澄清无色液体;只知道其中一瓶是蒸馏水;一瓶是食盐水;设计一些实验加以鉴别..。

氯碱工业属于基本化工原料工业，基本化工原料通常是指“三酸两碱”，盐酸和烧碱这两种氯碱工业的食盐电解产品就占其中的两种，再加上氯和氢可以进一步加工成许多化工产品，所以氯碱工业及其相关产品涉及国民经济和人民生活的诸多领域，除应用于化学工业本身外，在轻工、纺织、石油化工、有色冶金和公用事业等领域也均有很大用途。

氯碱工业的主要产品——烧碱、氯气、氢气还被广泛应用于医药、冶金、电力、国防、军工、建材和食品加工等工业部门，耗碱和耗氯产品，已达数千种。

据测算，每万吨氯碱可创造5—7亿元工业产值。

发展氯碱工业，是相关产业部门的迫切愿望，其发展水平，在一定程度上反应出一个国家国民经济的发展程度。

一、氯碱工业的主要产品、特性和用途氯碱工业的生产流程、主要产品和用途如下图所示：原料盐烧碱用途：造纸、纺织、制铝、石化等电氯用途：农药、氯产品、含氯溶剂等电石氢（副产品）用途：硬化油、炼钨等（一）烧碱烧碱naoh，又称苛性碱，学名氢氧化钠，是一种白色半透明状的结晶体。

纯的无水氢氧化钠，潮解性极强，易溶于水，溶液呈强碱性。

其水溶液由于浓度不同，可以生成含有1、2、3.5、4.5和7个水分子的水合物。

氢氧化钠还易溶于乙醇、甘油；但不溶于乙醚、丙酮、液氨。

烧碱的主要用途最早从制造肥皂开始，逐渐用于造纸、纺织、印染等方面；制铝工业及60年代后石油化工的发展，进一步扩大了烧碱的用途。

西欧国家碱（包括纯碱和烧碱）的消费构成化学品32% 玻璃18% 纸及纸浆13% 制铝7% 肥皂及清洗剂6% 人造丝及赛璐珞2% 石油工业3% 纺织品2% 水处理1% 其他16%（二）氯氯在常温常压下为黄绿色气体，经压缩可液化为金黄色液态氯。

具有极强的刺激臭味，性甚毒，即使少量吸入，亦足以损害咽喉及肺脏，故战争时用作毒气之一。

氯略溶于水，在阳光下，氯水性不稳定，常放出氧，具有氧化作用，广泛用来消毒和杀菌。

氯为活泼元素之一，除氧、氮、稀有气体、溴、碘、碳等外，能与一切单质，及多种含氢化合物反应，故用作强氧化剂和氯化剂。

1、在化学工业中的应用盐是化学工业之母。

化学工业是国民经济的基础产业。

三酸（硫酸、盐酸、硝酸）、两碱（纯碱、烧碱）是基本的化学工业，而其中的盐酸、纯碱、烧碱是以盐为主要原料生产的，每生产1吨纯碱或烧碱要消耗1.2～1.4吨原盐，全世界用于生产钠碱、氯和氯的衍生物等80多种基本化工产品所用的盐，占全世界总盐耗量的60%以上，在工业发达国家，化工用盐一般都占到总盐耗量的90%以上。

因此可以说，国民经济的全面发展，依赖于发达的化学工业，而发达的化学工业又依赖于发达的制盐工业。

2、在染料工业中的应用染料工业常用的原料如烧碱、纯碱和氯气是盐为原料直接生产出来的，盐酸、硫化钠、保险粉等是盐经深加工制得的化工产品；此外，还直接耗用大量的盐。

所以说，染料工业是除了氯碱工业以外，与盐业关系非常密切的行业之一。

而且染料生产过程中几乎每个步骤都要耗用一定数量的盐。

3、在冶金工业中的应用盐在冶金工业中用作氯化焙烧剂和淬火剂，也作处理金属矿石的脱硫剂和澄清剂。

钢制品和钢轧制品浸入食盐溶液，可使其表面硬化并除去氧化膜。

带钢及不锈钢的酸洗，炼铝、电解解金属钠等的助焙剂都要用到盐化工产品，以及冶炼中的耐火材料等都需要盐化工产品。

4、在建材工业中的应用用盐制成的纯碱是生产玻璃的主要原料。

另外在熔制玻璃时为了消除玻璃液中的气泡，必须加入一定数量的澄清剂，而盐也是常用的澄清剂中的成份，盐的用量约达玻璃熔体的1%。

一般的粗陶器、陶质砖瓦和缸器需用盐作上釉剂。

每立方米陶器的盐耗量为0.5～3公斤。

为了提高搪瓷瓷釉的性能，在涂搪前需添加一些搪加物，盐就是一种搪加物，用于面釉，以增加粉坯的强度，提高制成搪瓷后抵抗刻痕和磨损的能力。

每100公斤釉浆中，盐的最高用量为0.3公斤。

此外，制盐的废渣（盐石膏），以及卤水净化中产生的钙镁泥（盐泥），可做建筑墙板、墙体材料或填料，还可做水泥填料。

5、在机械工业中的应用在铸造时，盐可用作非铁金属和合金铸造中型砂的优良粘合剂，高温下，盐促使铸件型芯变软，从而防止铸件热裂纹的产生。