纯碱的工业制法
[重点]与纯碱工业相关的化学原理、循环原理、纯碱工艺流程
[难点]化学原理与工业生产的结合分析
纯碱的工业制法。纯碱是什么物质的俗称? 对，是碳酸钠苏打的俗称。纯碱是重要的基础化工原料，主要应用于玻璃制造、化工、冶金，以及造纸、纺织、食品等轻工业，用量极大，被誉为“化工之母”。
纯碱的地位如此重要，工业上如何通过化学反应去制备碳酸钠呢？要制备碳酸钠，得找生产原料。为适合大规模的生产，所找的原料应是广泛、廉价的。根据这个原则，我们共同来寻找。碳酸钠含有钠离子和碳酸根离子。含有钠离子的化合物自然界中最常见的是------氯化钠，提供碳酸根最廉价的原料是------石灰石(碳酸钙)。因此，我们可利用氯化钠和碳酸钙作为生产原料。
[投影] 制备纯碱的原料: NaCl ,CaCO3
[提问] 氯化钠和碳酸钙能直接反应生成碳酸钠吗?
[学生] 不能
[设问]不能直接生成碳酸钠，就必须有中间产物作为过渡。可以通过什么中间产物过渡呢？
[引导] 这个问题可以说困扰了科学界很长的一段时间。法国科学院甚至设立10万法郎，用于奖励发明苏打工艺的人。比利时工业化学家索尔
维通过努力，以碳酸氢钠作为中间产物，再由碳酸氢钠煅烧得到碳酸
钠，从而实现了合成制碱的生产方法。索尔维发明的这种方法就叫做
索尔维制碱法。
[投影] 一、索尔维制碱法(氨碱法)
[设问] 索尔维制碱法的化学反应原理是怎样的？首先来了解索尔维是怎样制备碳酸氢钠。
索尔维通过大量的研究，发现在饱和食盐水中通入两种气体能产生
大量的碳酸氢钠沉淀。这两种气体是由碳酸钙煅烧形成的二氧化碳以
及氨气。
碳酸氢钠的制备:
通
通
[设问]为什么饱和食盐水中通入氨气和CO2就能有碳酸氢钠沉淀产生？[引导] 我们来分析一下。氨气是一种碱性气体，二氧化碳是酸性氧化物，这两者在溶液中反应吗？反应生成什么物质？
[学生] 生成碳酸氢铵
[引导]当NH4HCO3和NaCl这两种可溶性盐混合在一起时，溶液中大量存在的离子有哪几种？
[学生]NH4+,HCO3ˉ,Clˉ, Na+四种离子。
[提问]请大家析这四种离子两两结合可形成哪几种物质？
[学生] NH4HCO3 , NaCl,NaHCO3,NH4Cl
[教师]根据溶解性表，我们应该知道为什么碳酸氢钠可沉淀析出？
[投影]
四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表
盐
溶
解
度
温度
NaCl
NH4HCO3
NaHCO3
NH4Cl
0℃10℃20℃30℃40℃50℃60℃100℃
35.7
11.9
6.9
29.4
35.8
15.8
8.1
33.3
36.0
21.0
9.6
37.2
27.0
11.1
41.4
36.336.6
12.7
45.8
①
37.0
14.5
50.4
37.3
16.4
55.3
39.8
77.3
①>35℃NH4HCO3会有分解
[学生] 因为NaHCO3溶解度较小，在溶液中含有较大浓度的钠离子和碳酸氢根时，就会有碳酸氢钠的晶体析出。析出的碳酸氢钠经洗涤煅烧就
可形成碳酸钠产品。
[教师]下面请同学们写一些对应的化学方程式：往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳、煅烧碳酸氢钠制碳酸钠。练一练
[投影] 1.索尔维制碱法(氨碱法)原理：（反应原料: NaCl ,CaCO3,NH3）·往饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳：
NH3+CO2+H2O→NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NaCl
·碳酸氢钠经煅烧制碳酸钠
2NaHCO Na2CO3+CO2↑+H2O [教师]。以上三个反应就是索尔维制碱法的化学反应原理。这里我要问一个小问题，在反应NH3+CO2+H2O→NH4HCO3 中要制备碳酸氢铵，必
须什么物质过量？二氧化碳过量。
[教师总结]索尔维利用原料通过NH4HCO3和NaHCO3得到纯碱，反应原料除了利用NaCl ,CaCO3外还利用了NH3，这种方法又叫氨碱法。[教师] 在由反应原理转化为工业生产须进行工艺设计。
为制备更多的碳酸氢钠，在饱和氯化钠溶液中，应先通氨气还是二氧化碳？
[学生] 氨气和二氧化碳的溶解度不同。应先通入氨气，因为氨气极易溶于水，通入氨气后的溶液呈碱性，碱性溶液能吸收更多地二氧化碳。[提问]现在请同学们根据氨碱法的反应原理，动笔画出制备流程图。画一画[投影]2.索尔维制碱法（氨碱法）的工业生产流程：
[设问] 氨碱法有什么优缺点?
3.索尔维制碱法的优缺点:
优点：1、原料（食盐和石灰石）普遍易得、便宜；
2、产品纯碱的纯度很高；
3、副产品氨气和二氧化碳可回收循环使用；
4、投资少，制造步骤简单，适合大规模生产。
缺点：1、生成大量无用的氯化钙；
（两种原料的成分里都只利用了一半—食盐里的钠离
子和石灰石成分离的碳酸根离子结合成了碳酸钠，可
是氯离子和钙离子都结合成了没有多大用途的氯化
钙；
2、原料食盐的利用率只有70%左右,其余的食盐都随着氯
化钙溶液作为废液被抛弃了，这是很大的损失。
[教师] 现在我们提倡绿色化学，绿色化学要求最大限度利用原料、最大限度减少废物的排放。从这一点来看，在氨碱法中氨气和二氧化碳的回收循环符合绿色化学的思想；而生成大量无用的氯化钙和食盐的低利用率违背了绿色化学。
