侯氏制碱法的原理及应用带答案.docx

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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

NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NaCI+NH4HCO3=NaHCO3；+NH4CI将析出的NaHCO3晶体煅烧，即得Na2CO3：

2NaHCO3Na2CO3+CO2个+H2O母液中的NH4CI加消石灰可回收氨，以便循环使用：

2NH4CI+Ca（OHJ2CaCI2+2NH3f+2H2O此法优点：

原料经济，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278K〜

283K（5°C〜10°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11892年，比利时人索尔维以NaCI、CO2、

石灰灰循环使循环使

H2O、NH3为原料生产Na2CO3,叫索尔维法•其主要步骤是：

⑴在NH3饱和的NaCI溶液中通入CO制得NaHCO3；⑵再将NaHCO3焙烧制得纯碱，CO2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0^^NH3H20^^NH:

+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HC03的浓度变大，由于NaHCO3溶解度较小，所以可析出NaHC03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，原料充分利用，循环使用，不生成CaCl2.

答案：

（1）NH3+H2O+C02=NH4HCO3

NH4HCO3+NaCI=NH4CI+NaHCO3J

（2）H2CO3酸性比盐酸弱，C02与NaCI不反应

（3）2NH4CI+CaO=CaCI2+H2O+2NH3f

（4）使NH4CI,析出，可做氮肥，不生成CaCl2,原料NaCI充分利用

NH3

例21892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

②

（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）①将NH4CI作为一种化工产品，不再生产NH3循环使用；r

②对分离出NaHC03和NH4CI后含NaCI的溶液循环使用。

（4）补充2molNaCI；2molNH3；1molCO2

例31942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+NaCINaHCO3J+

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―03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2N

3H

c

第一位同学：

①CaC03+2H+=Ca2++H2O

+C02f

2饱和碳酸氢钠溶液

3过滤

第二位同学：

①NH3（氨）CO2（二氧化碳）②

g

（4）向烧碱溶液中通入过量CO2:

NaOH+CO2

NaHCO3；

或向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2:

Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3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+CO2+NaCI+H2O

NH4Cl+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

N的溶解度数据（g/100g水）

温度溶

解

盐

度

oc

10C

20C

30C

40C

50C

NaCI

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

）

NaHC03

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

I

NH4CI

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NaHCO3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NaHCO3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NaHC03更多地析出

（c）使NaHC03转化为Na2CO3,提高析出的NH4CI纯度

（2）NH3+C02+H2O+NaCIfNH4CI+NaHCO3

（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+H20fNH4HCO3NH4HCO3+

NaCIfNaHCO3；+NH4CI

（3）CO2…

（4）I过滤

（5）稀硝酸和硝酸银溶液

（6）ac

四种盐在不同温度下的溶解度

（g

/100g水）表

温度盐\溶解度

—'—

0

10

20

30

40

50

60

10

C

C

C

C

C

C

C

0

C

2005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_Na2CO3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30〜35°C,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。

NaCI

35.

7

35.

8

36.

0

36.

3

36.

6

37.

0

37.

3

39.

8

1

NH4

HCO

3

11.

9

15.

8

21.

0

27.

0

①

—

—

—

NaH

CO3

6.9

8.1

9.6

11.

1

12.

7

14.

5

16.

4

—

NH4

29.

33.

37.

41.

45.

50.

55.

77.

Cl

4

3

2

4

8

4

3

3

①〉35CNH4HCO3会有分解

请回答：

（1）反应温度控制在30〜35C,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

NaHCO3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HCI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HCI溶液体积为VimL,町口1〜2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V2mL。

写出纯碱样品中NaHC03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

NaHCO3的溶解度最小

NaCI

NH4CI

NH4HCO3

（3）

NaHCO3

NaCI

NH4CINH4HCO3HCI

M

血V1）

（4）

1000

W

100%

（2010上海）27•工业生产纯碱的工艺流程示意

图如下：

ABNI13CO,E

!

丄/-!

粗盐水低冏f丨过滤If両f［碳酸化］*|忘|f蠢*纯碱

fi1

完成下列填空：

1）粗盐水加入沉淀剂AB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

O

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）

（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32

3\m^