研究性學習侯氏制堿法模板

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1、資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，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. 結合歷史與化學 , 在學科融合上更進一步。 2. 從化學工業(yè)上來看中國十九世紀末二十世紀初民族資本主義的

2、艱難起步與發(fā)展 3. 加強對于復分解反應的認識。 4. 以侯氏制堿和索維爾制堿這兩種不同的方式認識化工生產時對生產過程和廢料的處理。 5. 理解 : 科技是第一生產力 ! 探究過程 : 資料尋查 : 歷史背景 理論基礎 : 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 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯(lián)系改

3、正或者刪除。 化學歷史 : 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 歐內斯特索爾維 (E.Ernest Solvay 1838-1922), 比利時工業(yè)化 學家。 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 ) , 但不知此反應已 為前人發(fā)現(xiàn)過了。當年她獲得比利時政府給她的專利 , 在布魯塞爾 開設一個小廠從事試驗。 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 , 使制堿生產實現(xiàn)了連續(xù)化 , 食鹽的利用率也提高了很多。產品由于質量純凈 ,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 , 但均未能實現(xiàn)工業(yè)生產。索爾維制堿法在世界上獲得迅速發(fā)展 , 到 20 世紀 20 年代 , 已完全取代呂布蘭制堿法。 氨堿法使生產實現(xiàn)了連續(xù)性生產 , 食鹽的利用率得到提高 , 產 資料內容僅供您學習參考，如有

5、不當或者侵權，請聯(lián)系改正或者刪除。 品質量純凈 , 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門公司 , 建立了大規(guī)模生產純堿的 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 場由英國卜內門公司獨占。由于如此嚴密的組織方式 , 凡是不得索 爾維公會特許權者

6、 , 根本無從問津氨堿法生產詳情。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的當時世界上杰出的科 學家們 , 在布魯塞爾舉行了國際性的索爾維會議, 探討物理學和化 學發(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 物理學會議和索爾維化學會議。索爾維是一個很像諾貝爾的人 , 本 身既是科學家又是家底雄厚的實業(yè)家 , 萬貫家財都捐給科學事業(yè)。 諾貝爾是設立了以自己名字命名的科學獎金 , 索爾維則是提供了 召開世界最高水平學術會

7、議 ——”索爾維會議 ”的經費。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 , 定期 3年舉行一屆。到了 1927年, 這已經是第五屆索爾維會議了 , 也是最著名的一次索爾維會議 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，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 , 生產出中國的純堿。 她聘請正在美國留學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備的改進上 , 終于摸索出了索爾維法的各項生產技術。 1924 年 8 月 ,塘沽堿廠正式投產。 1926 年, 中國生產的”紅三角”牌純堿在 美國費城的萬國博覽會上獲得金質獎章。產品不但暢銷國內 , 而且 遠銷日

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。 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，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 , 二者結合才生成了純堿。食鹽中另一半的氯和石灰中的鈣結合生成了氯化鈣 , 這個產物都沒有利用上。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 , 還能夠省去許多設備 , 例如石灰窯、 化灰桶、 蒸氨塔等。 設想有了 , 能 否成功還要靠實踐。于是地又帶領技術人員 , 做起了實驗。一直進 行了 500 多次試驗 , 還分析了 多個樣品 , 才把試驗搞成功 , 使設想 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 對農作物有用的化肥——氯化銨 , 還能夠減少 1/3 設備 , 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 紀元。 理論基礎 : 方法比較 ( 陸青青、 魏晶霞 ) 索維爾制堿法 反應步驟為 : 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，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 反應生成的 CO2 和 NH3 可重新作為原料使用。總反應式為 : 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 , 而在生產中會不可避免的產生 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河水里。 侯氏制堿法 第一步 : 氨氣與水和二氧化碳

13、反應生成一分子的碳酸氫銨。 第二步 : 碳酸氫銨與氯化鈉反應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 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 中加入食鹽細粉 , 而使 NH4Cl 單獨 結晶析出 供做氮肥。 原理 NH 3+H 2O+CO 2=NH 4HCO 3 NH 4HCO 3+NaCl=NH 4Cl

14、+NaHCO 3↓ 資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，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生 的”附帶產品” , 侯氏 制堿法生成肥料 ( NH4Cl) , 而索維爾式卻產生了有毒離子 ( 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 , 同時生產農業(yè)肥料 , 在制堿行業(yè)屬于質的飛躍。 行動驗證 : 實驗制堿 ( 徐慧敏 , 榮宇陽 ) 大致方向 : 我們一開始大致設計了如下方案  , A 裝置加熱 Nh4Cl 和 Ca(OH)2 產生 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。