侯氏制碱法.docx

1、1侯氏制碱法NH3 与 H2O 和 CO2 反应生成一分子的 NH4HCO3，这是第一步。第二步是：NH 4HCO3 与 NaCl反应生成一分子的 NH4Cl 和 NaHCO3 沉淀。 根据 NH4Cl 在常温时的溶解度比 NaCl 大，而在低温下却比 NaCl 溶解度小的原理，在 278K 283K(5 10 ) 时，向母液中加入食盐细粉，而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。侯氏制碱法化学原理总反应方程式：NaCl + CO2 +NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl（可作氮肥）2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2（CO 2 循环使用）(以加热作为反应条件)(在反应中 NaHC

2、O3 沉淀，所以这里有沉淀符号，这也正是这个方法的便捷之处）即：NaCl(饱和溶液 )+NH3（先加）+H 2O（溶液中）+CO 2（后加）=NH 4Cl+NaHCO3 （NaHCO 3 能溶于水，但是侯氏制碱法向饱和氯化钠溶液中通入氨气，由于氯化钠溶液饱和，生成的碳酸氢钠溶解度小于氯化钠，所以碳酸氢钠以沉淀析出）（先添加 NH3 而不是 CO2：CO 2 在 NaCl 中的溶解度很小，先通入 NH3 使食盐水显碱性(用无色酚酞溶液检验)，能够吸收大量 CO2 气体，产生高浓度的 HCO3-,才能析出 NaHCO3 晶体。 ）2NaHCO3（加热） =Na2CO3+H2O+CO2侯氏制碱法优点

3、保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到 96 %； NH4Cl 可做氮肥(氮肥不可与碱性物质混用，但可用草木灰检验其纯度) 2 ；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，减少可能造成的环境污染。两个循环：一：2NaHCO 3=Na2CO3+H2O+CO2（CO 2 循环使用）( 以加热作为反应条件 )二：向母液中加入食盐细粉，从而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥。第二个循环的具体操作：通入氨气，冷却后，加入 NaCl，使得 NH4Cl 沉淀。过滤后，得到较纯净的 NH4Cl 晶体（产物） ，滤液为 饱和食盐水（

4、含有氨气分子） ，经处理后方可回到第一步循环利用；不通氨气，冷却后，加入 NaCl，使得 NH4Cl 沉淀。过滤后，得到 NH4Cl 晶体（产物） ，滤液为饱和食盐 水，可直接回到第一步循环利用。原理：低温时，氯化铵的溶解度低于氯化钠的溶解度，而由于之前加入氯化钠（氨气）使得氯离子（铵根 离子）浓度提高，所以再根据勒夏特列原理，氯化铵将最先析出。侯氏制碱法不足之处侯氏联合制碱法也存在不足。较氨碱法而言，它的用氨量较大，在有些情况下不适用。例 1 1892 年比利时人索尔维以 NaCl、CO 2、NH 3、H 2O 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 ）

5、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 ：2a ；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 ） 。 。 （4 ）从理论上看，每再生产 1mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是 。【答案】：（1 ）不需要 （2 ） a氯化钠未能充分利用； b产生 CaCl2 废弃物（3 ） 将 NH4Cl 作为一种化工产品，不再生产 NH3 循环使用； 对分

6、离出 NaHCO3 和 NH4Cl 后含 NaCl 的溶液循环使用。（4 ）补充 2mol NaCl；2mol NH3；1 mol CO2 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、NH 3、CO 2 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：NH3CO 2H 2O=NH4HCO3；NH 4HCO3NaCl=NaHCO 3NH 4Cl；2NaHCO 3 Na= 2CO3CO 2H 2O。【探究实例】 .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

7、相对较小，在溶液中首先结晶析出.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：乙装置中的试剂是_；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。实验时，须先从_ 管通入_ 气体，再从_管中通入_气体。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】 .(1)甲装置是 CO2 的发生装置，由于盐酸易挥发，故生成的 CO2 气

8、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：用碳酸氢铵与适量的饱和食盐水反应；往烧碱溶液

9、中通入过量 CO2； 往饱和 Na2CO3 溶液中通入过量 CO2 等。【答案】 .c .(1) 饱和碳酸氢钠溶液 吸收未反应的 NH3 过滤 (2)a NH3 b CO 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：NH 3+CO2+NaCl+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

10、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 50NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5NH4Cl 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4师指出应在_装置之

11、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

12、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

13、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 ） NH3CO 2H 2ONaClNH 4ClNaHCO 3或 NH3CO 2 H2ONH 4HCO3 NH4HCO3NaCl NaHCO 3NH 4Cl（3 ） CO2 （4 ）I 过滤 （5 ）稀硝酸和硝酸银溶液 （6）a c5.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

14、，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 100NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 37.3 39.8NH4HCO3 11.9 15.8 21.0 27.0 NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 温度溶解度盐5NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.335NH 4HCO3 会有分解请回答：（1 ）反应温度控制在 3035，是因为若高于 35，则 ，若低于30 ，则 ；为控制此温度范围，

15、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 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 HCl 溶液滴定至溶液由红色到无色（指示 CO32 H HCO 3 反应的终点） ，所用 HCl 溶液体积为 V1 mL，

16、再加 12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 V2 mL。写出纯碱样品中 NaHCO3 质量分数的计算式：NaHCO 3（） 【答案】 （1）NH 4HCO3 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 NaCl NH4Cl NH4HCO3（3 ） NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3 HCl （4）%10)(12WMvc6、 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。A B 2）实验室提纯粗盐的实

17、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 。66）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

18、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)反应室需加热煮沸，其目的是：加快反应速率，使反应物充分反应：_，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/100 g 水(25 ) 20.8 0.8 7.5溶解度 g/100 g 水(80 ) 37.1 12.4 16.2由上表数据分析可知，操作的名称为_。(4)在反应室 中加入 KOH 调节溶液的 pH10，其目的是_(用离子方程式表示)。(5)某同学欲测定成品

19、中碘酸钾的含量，设计了如下实验：准确称取 1 g 样品，加适量蒸馏水使其完全溶解；用稀硫酸酸化上述所得溶液，加入过量 KI 溶液，充分搅拌；以淀粉为指示剂，逐滴加入 2.0 molL1 的 Na2S2O3 溶液，当蓝色刚好褪去时，消耗Na2S2O3 溶液 12.00 mL，则成品中 KIO3 的质量分数为_(已知：KIO 35KI3H 2SO4=3K2SO43I 23H 2O，I 22Na 2S2O3=2NaINa 2S4O6)。【答案】 (1)6I 211KClO 33H 2O=6KH(IO3)25KCl3Cl 2 (2)除去反应生成的 Cl2 (3)冷却结晶、过滤 (4)OH H =H2O (5)85.6%