侯氏制碱法.docx

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侯氏制碱法

侯氏制碱法

CO2是由CaCO3煅烧得到的，产物同时还有CaO

在母液中含有的成分为NaCl、NH3、Na2CO3还有CaCl2等

其中排除液W包含CaCl2和NaCl

CaO和母液中的NH4Cl结合又生成了NH3

可以循环利用，即Y为NH3

主要区别：

索维尔制碱法===原料利用率低，有CaCl2副产物，几乎无用

和侯氏制碱法--原料利用率高，副产物NH4Cl,肥料

例11892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的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？

。

（2）从绿色化学原料的充分利用的角度看，该方法有二个明显的缺陷是：

a；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：

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：

（3）①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）从理论上看，每再生产1molNa2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是。

（1）不需要　　　

（2）a．氯化钠未能充分利用；b．产生CaCl2废弃物

（3）①将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3循环使用；

②对分离出NaHCO3和NH4Cl后含NaCl的溶液循环使用。

（4）补充2molNaCl；2molNH3；1molCO2

例2我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。

以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。

有关反应的化学方程式为：

NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

【探究实例】

Ⅰ.原理分析

碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是________．

a．碳酸氢钠难溶于水b．碳酸氢钠受热易分解

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出

Ⅱ.实验探究

（1）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）。

回答下列有关问题：

①乙装置中的试剂是____________；

②丁装置中稀硫酸的作用是____________；

③实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是________（填分离操作的名称）。

（2）另一位同学用图中戊装置（其他装置未画出）进行实验。

①实验时，须先从______________管通入________________气体，再从________________管中通入________________气体。

②有同学建议在戊装置的b导管下端连接己装置，理由是

________________________________________________________________________。

（3）请再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析　Ⅱ.

（1）甲装置是CO2的发生装置，由于盐酸易挥发，故生成的CO2气体中会含有HCl气体，乙装置的作用是除去CO2中的HCl气体，所以乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，丙是制备碳酸氢钠的发生装置，丁的作用是吸收多余的NH3，防止其污染环境。

从溶液中分离出NaHCO3晶体的方法是过滤。

（2）实验时必须制取含氨的饱和NaCl溶液，然后使之与CO2反应。

因为NH3极易溶于水，CO2在水中的溶解度不大，故先从a导管通入NH3，后从b导管通入CO2。

己装置中有多孔球泡，增大CO2气体与溶液的接触面积，提高了CO2在溶液中的吸收率。

（3）此题是开放性试题，制备少量碳酸氢钠的方法：

①用碳酸氢铵与适量的饱和食盐水反应；②往烧碱溶液中通入过量CO2；③往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等。

答案　Ⅰ.c　Ⅱ.

（1）①饱和碳酸氢钠溶液　②吸收未反应的NH3　③过滤　

（2）①a　NH3　b　CO2　②增大CO2气体与溶液接触的面积，提高CO2在溶液中的吸收率

（3）往烧碱溶液中通入过量CO2（或往饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2等）

例3我国制碱工业的先驱—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+CO2+NaCl+H2ONH4Cl+NaHCO3（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下的溶解度数据（g/100g水）

温度

溶

解

盐度

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

NH4Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

参照表中数据，请分析B装置中使用冰水的目的是______________________。

（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_____________装置之间（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NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g，则NaHCO3的产率为。

（1）CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+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NaHCO3溶液（其它合理答案均可给分）；除去CO2中混合的HCl气体（4）60%

4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：

（1）上述生产纯碱的方法称，副产品的一种用途为。

（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是。

（3）写出上述流程中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）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，再滴加。

（6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有。

（a）增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出

（b）使NaHCO3更多地析出

（c）使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度

（1）联合制碱法或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）

（2）NH3＋CO2＋H2O＋NaCl→NH4Cl＋NaHCO3↓

或NH3＋CO2＋H2O→NH4HCO3NH4HCO3＋NaCl→NaHCO3↓＋NH4Cl

（3）CO2（4）I过滤（5）稀硝酸和硝酸银溶液（6）ac

5.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Na2CO3的主要步骤是：

将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3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。

四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

60℃

100℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

37.3

39.8

NH4HCO3

11.9

15.8

21.0

27.0

－①

－

－

－

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

16.4

－

NH4Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

55.3

77.3

①＞35℃NH4HCO3会有分解

请回答：

（1）反应温度控制在30～35℃，是因为若高于35℃，则，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NaHCO3晶体的原因是。

用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质（以化学式表示）。

（3）过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NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。

（4）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：

准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1～2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32－＋H＋＝HCO3－反应的终点），所用HCl溶液体积为V1mL，再加1～2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2mL。

写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：

NaHCO3（％）＝

（1）NH4HCO3分解反应速率降低水浴加热

（2）使反应充分进行NaHCO3的溶解度最小NaClNH4ClNH4HCO3

（3）NaHCO3NaClNH4ClNH4HCO3HCl（4）

5工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

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。

AB

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，其原因是。

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法是：

。

5）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）

6.在酸性条件下碘酸钾是一种较强的氧化剂，可与碘化物、亚硫酸盐等还原性物质反应。

工业生产碘酸钾的流程如下：

请回答下列问题：

（1）已知反应室Ⅰ发生的反应中，两种还原产物所得电子数相同，请写出该反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）反应室Ⅰ需加热煮沸，其目的是：

①加快反应速率，使反应物充分反应：

②______________________________，有利于反应向正方向进行。

（3）已知几种物质的溶解度见下表：

KCl

KH（IO3）2

KClO3

溶解度　g/100g水（25℃）

20.8

0.8

7.5

溶解度　g/100g水（80℃）

37.1

12.4

16.2

由上表数据分析可知，操作Ⅰ的名称为________________________________________。

（4）在反应室Ⅱ中加入KOH调节溶液的pH＝10，其目的是_________________________

________________________________________（用离子方程式表示）。

（5）某同学欲测定成品中碘酸钾的含量，设计了如下实验：

①准确称取1g样品，加适量蒸馏水使其完全溶解；

②用稀硫酸酸化上述所得溶液，加入过量KI溶液，充分搅拌；

③以淀粉为指示剂，逐滴加入2.0mol·L－1的Na2S2O3溶液，当蓝色刚好褪去时，消耗Na2S2O3溶液12.00mL，则成品中KIO3的质量分数为________________________

（已知：

KIO3＋5KI＋3H2SO4===3K2SO4＋3I2＋3H2O，I2＋2Na2S2O3===2NaI＋Na2S4O6）。

答案　

（1）6I2＋11KClO3＋3H2O===6KH（IO3）2＋5KCl＋3Cl2↑　

（2）除去反应生成的Cl2　（3）冷却结晶、过滤　（4）OH－＋H＋===H2O　（5）85.6%

侯氏制碱法

其化学方程式可以归纳为以下三步反应。

（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3（首先通入氨气，然后再通入二氧化碳）

（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓（NaHCO3溶解度最小，所以析出。

）

加热

（3）2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O（NaHCO3热稳定性很差，受热容易分解）

且利用NH4Cl的溶解度,可以在低温状态下向

（2）中的溶液加入NaCl,则NH4Cl析出,得到化肥,提高了NaCl的利用率。

侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。

也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀、气体和难电离的物质生成。

他要制纯碱（Na2CO3），就利用NaHCO3在溶液中溶解度较小，所以先制得NaHCO3，再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。

要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用。

分析一下整个过程

原料是NH3和CO2以及食盐水

发生的反应为：

NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl

进入沉淀池以后，得到NaHCO3进入煅烧炉，煅烧后得到Na2CO3和CO2，CO2进入循环II，所以X是CO2，

沉淀池中的母液为食盐水、NH3、Na2CO3和NH4Cl的混合物

所以可以再次进入沉淀池，其中食盐水是循环利用的

NH4Cl通过食盐细粉的同离子效应而析出了

得到了铵肥，由于NH3被消耗了，所以需要再次补充氨气

所以侯氏制碱法中循环利用的是CO2和食盐水

好处是产生纯碱的同时，产生了铵肥，同时氯化钠的利用率比较高

索氏制碱法

分析一下整个流程：

原料也是NH3、NH3和食盐水

发生的反应为：

NaCl+NH3+CO2+H2O→NaHCO3↓+NH4Cl

CO2是由CaCO3煅烧得到的，产物同时还有CaO

在母液中含有的成分为NaCl、NH3、Na2CO3还有CaCl2等

其中排除液W包含CaCl2和NaCl

CaO和母液中的NH4Cl结合又生成了NH3

可以循环利用，即Y为NH3

主要区别：

索维尔制碱法===原料利用率低，有CaCl2副产物，几乎无用

和侯氏制碱法--原料利用率高，副产物NH4Cl,肥料

例11892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的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？

。

（2）从绿色化学原料的充分利用的角度看，该方法有二个明显的缺陷是：

a；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：

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：

（3）①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（4）从理论上看，每再生产1molNa2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是。

例2我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。

以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。

有关反应的化学方程式为：

NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl；2NaHCO3

Na2CO3＋CO2↑＋H2O。

【探究实例】

Ⅰ.原理分析

碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是________．

a．碳酸氢钠难溶于水b．碳酸氢钠受热易分解

c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出

Ⅱ.实验探究

（1）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）。

回答下列有关问题：

①乙装置中的试剂是____________；②丁装置中稀硫酸的作用是____________；

③实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是________（填分离操作的名称）。

（2）另一位同学用图中戊装置（其他装置未画出）进行实验。

①实验时，须先从___________管通入____________气体，再从___________管中通入_____________气体。

②有同学建议在戊装置的b导管下端连接己装置，理由是

________________________________________________________________________。

（3）请再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：

________________________________________________________________________。

例3我国制碱工业的先驱—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+CO2+NaCl+H2ONH4Cl+NaHCO3（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下的溶解度数据（g/100g水）

温度

溶

解

盐度

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

NH4Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

参照表中数据，请分析B装置中使用冰水的目的是______________________。

（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_____________装置之间（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NaCl的质量为5.85g，实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g，则NaHCO3的产率为。

4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：

（1）上述生产纯碱的方法称，副产品的一种用途为。

（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是。

（3）写出上述流程中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）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，再滴加。

（6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有。

（a）增大NH4＋的浓度，使NH4Cl更多地析出

（b）使NaHCO3更多地析出

（c）使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度

5.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Na2CO3的主要步骤是：

将配制好的饱和NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30～35℃，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3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。

四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表

0℃

10℃

20℃

30℃

40℃

50℃

60℃

100℃

NaCl

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

37.3

39.8

NH4HCO3

11.9

15.8

21.0

27.0

－①

－

－

－

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

16.4

－

NH4Cl

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

55.3

77.3

①＞35℃NH4HCO3会有分解

请回答：

（1）反应温度控制在30～35℃，是因为若高于35℃，则，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NaHCO3晶体的原因是。

用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是除去杂质（以化学式表示）。

（3）过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NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。

（4）测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：

准确称取纯碱样品Wg，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1～2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32－＋H＋＝HCO3－反应的终点），所用HCl溶液体积为V1mL，再加1～2滴甲基橙指示剂，继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用HCl溶液总体积为V2mL。

写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式：

NaHCO3（％）＝

6工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

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。

AB

2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：

取样、、沉淀、、、冷却结晶、、