1、1侯氏制碱法的原理及应用小结：工业制纯碱的方法：1氨碱法(索尔维制碱法)向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后在加压下通入 CO2(由 CaCO3 煅烧而得) ，因NaHCO3 溶解度较小，故反应有：NH 3CO 2H 2ONH 4HCO3 NaClNH 4HCO3NaHCO 3NH 4Cl将析出的 NaHCO3 晶体煅烧，即得 Na2CO3： 2NaHCO3Na2CO3CO 2H 2O母液中的 NH4Cl 加消石灰可回收氨，以便循环使用 2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH 32H 2O此法优点：原料经济，能连续生产，CO 2 和 NH3 能回收使用缺点：大量 CaCl2 用途不大，N
2、aCl 利用率只有 70%，约有 30%的 NaCl 留在母液中。2联合制碱法(侯氏制碱法)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278K283K(510)时，向母液中加入食盐细粉，而使 NH4Cl 单独结晶析出供做氮肥此法优点：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%；NH 4Cl 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 NaCl、CO 2、H 2O、N
3、H 3 为原料生产 Na2CO3,叫索尔维法其主要步骤是：(1)在 NH3 饱和的 NaCl 溶液中通入 CO2 制得 NaHCO3；(2) 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石灰， NH3 循环使用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 NaCl 固体代替生石灰，加入母液使 NH4Cl 晶体析出，生产出纯碱和氯化铵这便是举世闻名的“侯氏制碱法”试回答：(1)在氨饱和 NaCl 溶液中通入 CO2 的两步反应方程式为 。(2)不能在 NaCl 溶液中通入 CO2 制 NaHCO3 的原因 。(3)析
4、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 。例 2 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：2（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） 。 。 （4）从理论
5、上看，每再生产 1mol Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别是 。例 3 1942 年，我国化工专家侯德榜以 NaCl、NH 3、CO 2 等为原料先制得 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： NH3CO 2H 2O NH4HCO3 ； NH4HCO3NaCl NaHCO3NH 4Cl ；2NaHCO3 Na2CO3CO 2H 2O （1） “侯氏制碱法” 把合成氨和纯碱两种产品联合生产，请写出工业合成氨的化学反应方程式 ；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 （选填字母） 。a高
6、温 b低温 c常温 d高压 e低压 f常压（2）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，所以在溶液中首先结晶析出（3）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：写出甲中发生反应的离子方程式 。 乙装置中的试剂是 。实验结束后，分离出 NaHCO3 晶体的操作是 （填分离操作的名称） 。3第二位同学：用图中戊装置进行实验（其它装置未画出） 。为提高二氧化
7、碳在此反应溶液中被吸收的程度，实验时，须先从 a 管通入 气体，再从 b 管中通入 气体。装置 c 中的试剂为 （选填字母） 。e 碱石灰 f浓硫酸 g无水氯化钙（4）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法（用简要的文字和相关的化学反应方程式来描述）： 。例 4 我国制碱工业的先驱侯德榜先生，1 939 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
8、应的离子方程式为 _。C 装置中稀硫酸的作用_。（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 _。4（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
9、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 。5 、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
10、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7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，碳酸化时产生的现象是 。5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
11、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）例 1 解析：CO 2 在水中发生反应：CO 2H 2O H2CO3 H HCO 3，因为碳酸是弱酸，所以 HCO 3在水溶液中浓度很小；但是在通入氨气后，氨气在水溶液中也发生反应：NH3H 2O NH3H2O NH 4OH ，所得到的少量 OH 和前一反应中的 H 结合生成极
12、弱的电解质 H2O，从而使得两个反应都向右进行，可以使溶液中 HCO 3的浓度变大，由于 NaHCO3 溶解度较小，所以可析出 NaHCO3 晶体，母液中为 NH4Cl，加入生石灰可生成NH3 和 CaCl2，改用 NaCl，利用 NH4Cl 溶解度小的原理可析出 NH4Cl 做肥料，析出 NH4Cl 的母液循环使用，原料充分利用，NH 3 循环使用，不生成 CaCl2答案：(1)NH 3H 2OCO 2 NH4HCO3 NH4HCO3NaClNH 4ClNaHCO 3(2)H2CO3 酸性比盐酸弱，CO 2 与 NaCl 不反应 (3)2NH4ClCaOCaCl 2H 2O2NH 3(4)使
13、 NH4Cl 析出，可做氮肥，不生成 CaCl2，原料 NaCl 充分利用。例 2 （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； 对分离出 NaHCO3 和 NH4Cl 后含 NaCl 的溶液循环使用。（4）补充 2mol NaCl；2mol NH 3；1 mol CO 2 例 3 （1） b、d （2）c （3）第一位同学： CaCO 3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2 饱和碳酸氢钠溶液 过滤 第二位同学：NH 3（氨） CO2 （二氧化碳） g （4）向烧碱溶液中通入过量 CO
14、2 ：NaOH + CO2 NaHCO3；或向饱和 Na2CO3 溶液中通入过量 CO2 ： Na2CO3CO 2H 2O 2NaHCO3 等，其它合理方法均可。 4 （1）CaCO 3+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；除去 CO2 中混合的 HCl 气体 （4）60%5、 （1）联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或焊药等（其他合理答案均给分）催 化 剂 高 温 高 压 N2 + 3H2 2NH36（2）NH 3CO 2H 2ONaClNH 4ClNaHCO 3或 NH3CO 2H 2ONH 4HCO3 NH4HCO3NaClNaHCO 3 NH 4Cl（3）CO 2 （4）I 过滤 （5）稀硝酸和硝酸银溶液 （6）a c7
