侯氏制碱法的原理及应用带答案.docx

1、侯氏制碱法的原理及应用带答案侯氏制碱法的原理及应用 案-带答侯氏制碱法的原理及应用小结：工业制纯碱的方法： 向饱氨碱法盐索中通入碱法氨气至饱和，然后在加压 下通较小0故有下列反应煅生而得），因NaHCO3溶NH 3+ CO 2+ H2O = NH 4HCO 3 NaCI + NH 4HCO 3= NaHCO 3； + NH 4CI 将析出的NaHCO 3晶体煅烧，即得Na2CO3： 2NaHCO 3 Na2CO3+ CO2 个 + H2O 母液中的NH4CI加消石灰可回收氨，以便循环使 用： 2NH 4CI + Ca（OHJ 2 CaCI2 + 2NH 3 f+ 2H2O 此法优点：原料经济，

2、能连续生产， CO2和NH 能回收使用.缺点：大量 CaCI2用途不大，NaCI利用率只有 70%，约有30%的NaCI留在母液中。2 丄联合制碱法（侯氏制碱法） 根据NH4CI在常温时的溶解度比NaCI大，而在低 温下却比 NaCI溶解度小的原理，在 278K283K（5 C10 C ）时，向母液中加入食盐细粉，而 此法优点：葆留了氨碱法的优点，消除了它的缺点， 使食盐的利用率提高到 96% ; NH4CI可做氮肥； 可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成 CO2,革除了 CaCO3制CO2这一工序。例1 1892年，比利时人索尔维以 NaCI、CO2、石灰灰循环使循环使H2O、NH3

3、为原料生产Na2CO3,叫索尔维法其主 要步骤是：在NH3饱和的NaCI溶液中通入CO 制得NaHCO3；再将NaHCO3焙烧制得纯碱， CO 2循环使用；（3）在析出小苏打的母液中加入生1940 年3 用.1940年,我国著名化工专家侯德榜先生，冲破了索尔维”法的技术封锁，并加以改进，用NaCI固体代替生石灰，加入母液使析出制碱出纯碱靡化铵.这便是NH4CI晶体举世闻名的(1)在氨饱和NaCI溶液中通入CO2的两步反应方(2)NaCI溶液中通入C02制NaHCO3的原。不能在(3)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是 。(4)侯氏制碱法”与索尔维法”相比其优点是 。解析：C02+在水中

4、发生反应：CO2 +H + HCO3，因为碳酸是弱酸， 但是在通入氨气:NH3 + ，所得到的少量例1出0 H2CO3所以HCO?在水溶液中浓度很小;；但是在通 后，氨气在水溶液中也发生反应: 出0NH 3 H20NH : + 0H , /八 2 亠 OH 和前一反应中的 H结合生成极弱的电解质 H20,从而使得两个反应都向右进行， 可以使溶液 中HC0 3的浓度变大，由于NaHCO3溶解度较小， 所以可析出NaHC0 3晶体，母液中为NH4CI，加 入生石灰可生成 NH3和CaCI2,改用NaCI，利用 NH4CI溶解度小的原理可析出 NH4CI做肥料，析 出NH4CI的母液循环使用，原料充

5、分利用， 循环使用，不生成CaCl2.答案：(1)NH3+ H2O + C02= NH4HCO3NH 4HCO 3+ NaCI = NH4CI + NaHCO 3 J(2)H2CO3酸性比盐酸弱，C02与NaCI不反应(3)2NH 4CI + CaO = CaCI2+ H2O + 2NH3 f(4)使NH4CI,析出，可做氮肥，不生成 CaCl2,原 料NaCI充分利用NH3例2 1892年比利时人索尔维以 NaCI、CO2、NH3、蚩。0原料制得了纯争的Na2CO3,该法又称氨碱 法，其主要生产流程如下：(1 )从理论上看，循环生产是否需要再补充NH3? 一。(2)从绿色化学原料的充分利用的

6、角度看，该方 法有二个明显的缺陷是：b 。我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺， 创造 了侯德榜制碱法又叫联碱法，生产流程可简要表示 如下:切權一该法是将合成氨工厂生产的 NH3及副产品CO2, 再与饱和食盐水反应 。该法与氨碱法不同之处 有二点：o (4)的从理论上看，及每再生产1 质01置習3分再别 是例2 (1)不需要b.产生 CaCl2（2） a.氯化钠未能充分利用； 废弃物（3） 将NH4CI作为一种化工产品，不再生产 NH3循环使用；r对分离出NaHC0 3和NH4CI后含NaCI 的溶液循环使用。（4） 补充 2mol NaCI ； 2mol NH 3； 1 mol CO2例3

7、 1942年，我国化工专家侯德榜以NaCI、NH3、CO2等为愿料先制得NaHCo3,进而生产出纯碱， 他的 侯氏制碱法 为世界制碱工业做出了突出贡 献。有关反应的化学方程式如下：NH3+ CO2+ H2O = NH4HCO3 ;NH4HCO3 + NaCI NaHCO 3 J +NH4CI侯氏HC碱法”把合成氨和纯C两种产品联合请写出工业合成氨的化学反应方程已知合成氨为放热反应，若从勒夏特列原理来分 析，合成氨应选择的温度和压强是 （字母）压f .常压 :选填a高温 b 低温 c常温 d.高压 e.低 （2 ）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢b .碳 所以在溶液（ 钠晶体的原因是 今耳

8、慶酸氢钠难溶于水 酸氢钠受热易分解 中首宾吉碳酸氢钠的溶解度相对较小， （首某探究活动小组根据上述制碱原理欲制备 碳酸氢钠，同学们按各自设计的方案进行实验。 第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐 水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹 持、固定用的仪器未画出）请回答：1写出甲中发生反应的离子方程式 。2乙 装 置 中 的 试 剂是 。3 0 3晶体的操作是（填分离操作的名称）。第二位同学：用图中戊装置进行实验（其它装置未 画出）。1为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度， 实验时，须先从a管通入一 气体，再从 b 管中通入（选填字母）。少量碳酸氯钠钙的 方法（用简要的文字和相关

9、的化学反应方程式来描 二 ）气2装置c中的试剂为 （4e请碱石写出一种浓硫酸述例3（1）（2）（3）_。催化剂N2 +高温高压 2N3Hc第一位同学： CaC03 + 2H+ = Ca2+ + H2O+ C02f2饱和碳酸氢钠溶液3过滤第二位同学：NH3（氨） CO2 （二氧化碳） g（4）向烧碱溶液中通入过量 CO2 : NaOH + CO 2NaHCO3；或向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2 :Na2CO3+ CO2+ H2O 2NaHCO 3 等，其它合理方法均可。例4我国制碱工业的先驱一侯德榜先生，1939年 发明了著名的侯氏制碱法，其核心反应原理 可用如下化学方程式表示：NH3+

10、CO2+NaCI+H 2O NH4Cl+NaHCO 3 （晶体）,依据此原理，欲制得碳酸氢钠晶体，某校学 生设计了如下实验装置，其中B装置中的试 管内是溶有氨和氯化钠的溶液，且二者均已 达到饱和。(1) A装置中所发生反应的离子方程式为C装置中稀硫酸的作用为(2)下表中所列出的是相关物质在不同温度N的溶解度数据(g/100g 水)温度 溶解盐度oc10C20C30 C40 C50 CNaCI35.735.836.036.336.637.0)NaHC036.98.19.611.112.714.5INH4CI29.433.337.241.445.850.4参照表中数据，请分析 B装置中使用冰水的目

11、的是 。(3)该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验，结果没有得到碳酸氢钠晶体，指 导教师指出应在 置之间(填写字母)连接一个盛有 的洗气装置，其作用是(4)若该校学生进行实验时，所用饱和食盐水中含NaCI的质量为5.85g,实验后得 到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g， 则NaHCO 3的产率为 。例 4 (1) CaCO3+2H+=Ca2+CO2f +H2O;吸收从B装置中的试管内逸出的氨气，减少对环境的 污染(2)温度越低，碳酸氢钠的溶解度越小，便于析出(3) A与B;饱和NaHCO 3溶液(其它合理答案均可给分)；除去C02中混合的HCI气体(4) 60%有关侯氏制减法的咼考

12、试题(2005上海)26. (A)我国化学侯德榜(右图) 改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如 下:食盐水co池墜_母液(提取副产品)(1)上述生产纯碱的方法称，副产品的一种 用途为 。(3 )写出上述流程中(2 )沉淀池中发生的化学反应方程式 X物质的分子式(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(填上述流程中的编号)的循环。从沉淀池中 取出沉淀的操作是(5)您向母液中通品气;加入细小食盐颗粒作为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠， 可取少量试样溶于水后，再 加( 冷去卩析出副产有 。(a) 度，使NH4CI更多地析出(b)使NaHC0 3更多地析出(c)

13、使NaHC0 3转化为Na2CO3,提高析 出的NH4CI纯度(2) NH3+ C02+ H2O + NaCIf NH4CI + NaHCO 3(A)联合制碱法或分侯德榜制碱法化肥或电解液或 焊药等(其它合理答案均给分)或 NH3+ CO2+ H20f NH4HCO 3 NH4HCO 3+NaCIf NaHCO 3； + NH4CI(3)CO2 (4)I 过滤(5)稀硝酸和硝酸银溶液(6)a c四种盐在不同温度下的溶解度(g/100g水)表温度 盐溶解度010203040506010CCCCCCC0C2005天津)28. (19分)根据侯德榜制碱法原理 并参考下表的数据，实验室制备纯碱_Na2

14、CO3的主 要步骤是：将配制好的饱和NaCI溶液倒入烧杯中 加热，控制温度在3035C,搅拌下分批加入研 细的NH4HCO3加，加料完毕后，继续保温 30 分钟，静置、过滤得 NaHCO 3晶体。用少量蒸馏 水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧 2 小时，制得Na2CO3固体。NaCI35.735.836.036.336.637.037.339.81NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH429.33.37.41.45.50.55.77.Cl4324843335C NH4HCO3会有分解请回答：(1)反应温度控制在

15、3035C,是因为若高于35C,贝V ，若低于30则 ；为控制此温度范围，采取的加热方法 为 。(2) 加料完毕后，继续保温 30分钟，目的是 。静置后只析出NaHCO 3 晶 体 的 原因 疋 O用蒸馏水洗涤、Na、HCO3晶体的目的是除去 杂质(以化学式表示)。(3 ) 过一滤所得的母液中含有 (以化学式表示)需加入 ，并作进一步处理，使 NaCI溶液循环使用，同时可回收 NH4CI。(4)测试纯碱产品中NaHCO 3含量的方法是：准确称取纯碱样品 W g,放入锥形瓶中加蒸馏水溶 解，加12滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为 c（mol/L）的HCI溶液滴定至溶液由红色到无色（指 示_CO32

16、 + H + = HCO 3_反应的终点），所用HCI 溶液体积为Vi mL,町口 12滴申基橙指示剂， 继续用HCI溶液滴定至溶液由黄变橙，所用 HCI 溶液总体积为 V2 mL。写出纯碱样品中NaHC0 3 质量分数的计算式：NaHC03 （%）= (1) NH4HCO3分解反应速率降低水浴加热(2)使反应充分进行NaHCO 3的溶解度最小NaCINH4CINH4HCO3(3)NaHCO3NaCINH4CI NH4HCO3 HCIM血 V1)(4)1000W100%（2010上海）27 工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：A B NI13 CO, E! 丄 / - !粗盐水低冏f丨过滤I f

17、 両 f 碳酸化* |忘| f 蠢 *纯碱f i 1完成下列填空：1）粗盐水加入沉淀剂 A B除杂质（沉淀剂A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为:取样、 、沉淀、 、 、冷却结晶、 、烘干。3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现像是 。碳酸化时没有析出碳酸钠晶体，其原因4）碳酸化后过滤，滤液D最主要的成分是（填写化学式），检验这一成分的阴离子的具体方 O5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液 D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为： 滤液D加石灰水前先要加热，原因是 。6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为： （注明你的表达式中所用的有关符号的含义）（2010 上海）27.2）溶解逑虑墓发过滤育晶体析出咸出现濡却 碳醍帥溶解度比碳醍氢钠大4） 皿川取样，加硝勰雷化，加硝醍服有白色況淀，i亥阴离子是暫葛子5） NH： +OR- I確 T十局O 防止加石灰水时产生彼酸钙淀淙6） 曲恥血。严绝323m