研究性學(xué)習(xí)侯氏制堿法模板

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1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 侯氏制堿法 小組成員 : 榮宇陽、 徐慧敏、 孔德洲、 魏晶霞、 張新源、 陸青青探究原因 : 近來歷史課一直在講中國民族資本主義在近代的艱難起步 , 尤 以化工的發(fā)展 為重 , 于是我聯(lián)系了一些對化學(xué)感興趣的孩子們 一同來研究侯氏制堿法中的 奧妙。 探究目的 : 1. 結(jié)合歷史與化學(xué) , 在學(xué)科融合上更進(jìn)一步。 2. 從化學(xué)工業(yè)上來看中國十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初民族資本主義的

2、艱難起步與發(fā)展 3. 加強對于復(fù)分解反應(yīng)的認(rèn)識。 4. 以侯氏制堿和索維爾制堿這兩種不同的方式認(rèn)識化工生產(chǎn)時對生產(chǎn)過程和廢料的處理。 5. 理解 : 科技是第一生產(chǎn)力 ! 探究過程 : 資料尋查 : 歷史背景 理論基礎(chǔ) : 方法比較 行動驗證 : 實驗制堿  ( 張新源 , 孔德洲 ) ( 陸青青 , 魏晶霞 ) ( 徐慧敏 , 榮宇陽 )  Page 2 Page 4 Page 5 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改

3、正或者刪除。 化學(xué)歷史 : 活動反思 ( 榮宇陽 ) Page 7 資料尋查 : 歷史背景 ( 張新源、 孔德洲 ) 索維爾 歐內(nèi)斯特索爾維 (E.Ernest Solvay 1838-1922), 比利時工業(yè)化 學(xué)家。 1860 年索爾維到其叔父的煤氣廠工作 , 研究煤氣廢液的用 途。她想從廢液中提取碳酸銨 , 但實驗失敗。 1861 年她又用氨溶液、 二氧化碳與食鹽混

4、合制成碳酸鈉 ( 稱為氨堿法 ) , 但不知此反應(yīng)已 為前人發(fā)現(xiàn)過了。當(dāng)年她獲得比利時政府給她的專利 , 在布魯塞爾 開設(shè)一個小廠從事試驗。 1863 年創(chuàng)辦一個正式的制堿工廠 , 實現(xiàn)了氨堿法的工業(yè)化 , 使制堿生產(chǎn)實現(xiàn)了連續(xù)化 , 食鹽的利用率也提高了很多。產(chǎn)品由于質(zhì)量純凈 ,而被稱為純堿。此時她才知道以前已有人取得氨堿法制堿的專利權(quán) , 但均未能實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)。索爾維制堿法在世界上獲得迅速發(fā)展 , 到 20 世紀(jì) 20 年代 , 已完全取代呂布蘭制堿法。 氨堿法使生產(chǎn)實現(xiàn)了連續(xù)性生產(chǎn) , 食鹽的利用率得到提高 , 產(chǎn) 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有

5、不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 品質(zhì)量純凈 , 因而被稱為純堿 , 但最大的優(yōu)點還在于成本低廉。 1873年哈琴森公司改組為卜內(nèi)門公司 , 建立了大規(guī)模生產(chǎn)純堿的 工廠 , 后來 , 法、 德、 美等國相繼建廠。 這些國家發(fā)起組織索爾維 公會 , 設(shè)計圖紙只向會員國公開 , 對外絕對保守秘密。凡有改良或新發(fā)現(xiàn) , 會員國之間彼此通氣 , 并相約不申請專利 , 以防泄露。除了技術(shù)之外 , 營業(yè)也有限制 , 她們采取分區(qū)售貨的辦法 , 例如中國市 場由英國卜內(nèi)門公司獨占。由于如此嚴(yán)密的組織方式 , 凡是不得索 爾維公會特許權(quán)者

6、 , 根本無從問津氨堿法生產(chǎn)詳情。多少年來 , 許 多國家要想探索索爾維法奧秘的廠商 , 無不以失敗而告終。 19 10月 , 索爾維邀請包括居里夫人在內(nèi)的當(dāng)時世界上杰出的科 學(xué)家們 , 在布魯塞爾舉行了國際性的索爾維會議, 探討物理學(xué)和化 學(xué)發(fā)展中尚待解決的重大問題。后定3年召開一次 , 并分為索爾維 物理學(xué)會議和索爾維化學(xué)會議。索爾維是一個很像諾貝爾的人 , 本 身既是科學(xué)家又是家底雄厚的實業(yè)家 , 萬貫家財都捐給科學(xué)事業(yè)。 諾貝爾是設(shè)立了以自己名字命名的科學(xué)獎金 , 索爾維則是提供了 召開世界最高水平學(xué)術(shù)會

7、議 ——”索爾維會議 ”的經(jīng)費。第一屆索爾 維會議于 19 在布魯塞爾召開 , 后來雖然一度被第一次世界大戰(zhàn)所 打斷 , 但從 1921年開始又重新恢復(fù) , 定期 3年舉行一屆。到了 1927年, 這已經(jīng)是第五屆索爾維會議了 , 也是最著名的一次索爾維會議 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 侯德榜 第一次世界大戰(zhàn)期間 , 歐亞交通梗塞。由于中國所需純堿

8、都是從 英國進(jìn)口的 , 一時間 , 純堿非常缺乏 , 一些以純堿為原料的民族工 業(yè)難以生存。 19 , 愛國實業(yè)家范旭東在天津塘沽創(chuàng)辦了永利堿業(yè)公 司 ,決心打破洋人的壟斷 , 生產(chǎn)出中國的純堿。 她聘請正在美國留學(xué)的侯德榜先生出任總工程師。 1920 年 , 侯德榜先生毅然回國任職。 她全身心地投入制堿工藝和設(shè)備的改進(jìn)上 , 終于摸索出了索爾維法的各項生產(chǎn)技術(shù)。 1924 年 8 月 ,塘沽堿廠正式投產(chǎn)。 1926 年, 中國生產(chǎn)的”紅三角”牌純堿在 美國費城的萬國博覽會上獲得金質(zhì)獎?wù)?。產(chǎn)品不但暢銷國內(nèi) , 而且 遠(yuǎn)銷日

9、本和東南亞。 1937 年日本帝國主義發(fā)動了侵華戰(zhàn)爭 , 她們看中了南京的硫 酸銨廠 , 為此想收買侯德榜 , 可是遭到侯德榜的嚴(yán)正拒絕。為了不 使工廠遭受破壞 , 她決定把工廠遷到四川 , 新建一個永利川西化工 廠。 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 她發(fā)現(xiàn)原料中各有一半的比分沒有利用上 , 只用了食鹽中的鈉和石灰中碳酸根 , 二者結(jié)合才生成了純堿。食鹽中另一半的氯和石灰中的鈣結(jié)合生成了氯化鈣 , 這個產(chǎn)物都沒有利用上。那么怎祥才能使另一半成分變廢為寶呢 ? 她想呀想 , 設(shè)計了好多方案 , 可是—

10、一都被推翻了。后來她終于想到 , 能否把索爾維制堿法和合成氨法結(jié)合起來 , 也就是說 , 制堿用的氨和二氧化碳直接由氨廠提供 , 濾液中的氯化銨加入食鹽水 , 讓它沉淀出來。這氯化銨既可作為化工原料 , 又能夠作為化肥 , 這樣能夠大大地提高食鹽的利用率 , 還能夠省去許多設(shè)備 , 例如石灰窯、 化灰桶、 蒸氨塔等。 設(shè)想有了 , 能 否成功還要靠實踐。于是地又帶領(lǐng)技術(shù)人員 , 做起了實驗。一直進(jìn) 行了 500 多次試驗 , 還分析了 多個樣品 , 才把試驗搞成功 , 使設(shè)想 成為了現(xiàn)實。 這個制堿新方法被命名為”聯(lián)合制堿法” , 它使鹽的利用率從

11、 原來的 70%一下子提高到 96%。另外 , 污染環(huán)境的廢物氯化鈣成為 對農(nóng)作物有用的化肥——氯化銨 , 還能夠減少 1/3 設(shè)備 , 因此它的 優(yōu)越性大大超過了索爾維制堿法 , 從而開創(chuàng)了世界制堿工業(yè)的新 紀(jì)元。 理論基礎(chǔ) : 方法比較 ( 陸青青、 魏晶霞 ) 索維爾制堿法 反應(yīng)步驟為 : 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 NaCl+NH 3+CO 2+H 2O===NaHCO 3+NH 4Cl CaCO3===Ca

12、O+CO 2↑ 2NH 4Cl+CaO+2H 2O===2NH 3↑ +CaCl2+2H2O 2NaHCO 3===Na 2CO3+CO2+H 2O 反應(yīng)生成的 CO2 和 NH3 可重新作為原料使用。總反應(yīng)式為 : CaCO3+2NaCl+H 2O===CaCl 2+2NaHCO 3 不難發(fā)現(xiàn)這里有個硬傷 , 由于 Ca2+是有毒的 , 而在生產(chǎn)中會不可避免的產(chǎn)生 Ca2+廢料 , 這就對環(huán)境造成了污染 , 在這個講究”和諧”的國度 , 我們可不希望這就被倒進(jìn)河水里。 侯氏制堿法 第一步 : 氨氣與水和二氧化碳

13、反應(yīng)生成一分子的碳酸氫銨。 第二步 : 碳酸氫銨與氯化鈉反應(yīng)生成一分子的氯化銨和碳酸氫 鈉沉淀 , 碳酸氫鈉之因此沉淀是因為它的溶解度較小。 根據(jù) NH4Cl 在常溫時的溶解度比 NaCl 大 , 而在低溫下卻比 NaCl 溶 解度小的原理 , 在 278K ～ 283K(5 ℃～ 10 ℃ ) 時 , 向母液 中加入食鹽細(xì)粉 , 而使 NH4Cl 單獨 結(jié)晶析出 供做氮肥。 原理 NH 3+H 2O+CO 2=NH 4HCO 3 NH 4HCO 3+NaCl=NH 4Cl

14、+NaHCO 3↓ 資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請聯(lián)系改正或者刪除。 2NaHCO 3( 加熱 ) =Na2CO3+H 2O+CO2↑ 除了對 NaCl 的利用 率不同 , 侯氏制堿法的 另一個特點還在于產(chǎn)生 的”附帶產(chǎn)品” , 侯氏 制堿法生成肥料 ( NH4Cl) , 而索維爾式卻產(chǎn)生了有毒離子 ( Ca2+) 。 比較 相比之下 , 侯氏制堿法省事很多 , 除去了諸如石灰窯、 化灰桶、 蒸氨塔等原有設(shè)備另外還將氨廠和堿廠聯(lián)合起來 , 使用氨廠的原料制堿 , 同時生產(chǎn)農(nóng)業(yè)肥料 , 在制堿行業(yè)屬于質(zhì)的飛躍。 行動驗證 : 實驗制堿 ( 徐慧敏 , 榮宇陽 ) 大致方向 : 我們一開始大致設(shè)計了如下方案  , A 裝置加熱 Nh4Cl 和 Ca(OH)2 產(chǎn)生 NH3, C 裝置用 HCl 和 CaCO3 制取 CO2, B 中裝入飽和食鹽水。 實驗完畢后過濾 B 中液體 , 加熱濾渣即可。