侯氏制碱法的原理及应用-带答案汇编.docx

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2 (由 CaCO 3煅烧而得)，因NaHCO 3 溶解度较小，故有下列反应发生：NH 3 + CO 2+H2O =NH 4HCO 3NaCl+NH/CO 3 = NaHCO 3；+nh 4C1将析出的NaHCO 3晶体煅烧，即得Na2CO3：2NaHCO 3 也叫+叫忏叩母液中的NH 4C1加消石灰可回收氨，以便循环使用：2NH 4C1 + Ca(OH) 2CaC12 + 2NH 3 忏 2H 2O此法优点：原料经济，能连续生产，CO2和nh3能回收使用.缺点：大量CaC12用途不大，NaC 1利用率只有70%，约有30%的NaC 1留在母液中。2. 联合制碱法侯氏制碱法)根据NH4C1在常温时的溶解度比NaC1大，而在低温下却比NaC1溶解度小的原理，在278K- 283K(5C10C)时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4C1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% ; NH4C1可做 氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO 2,革除了 CaCO 3制CO 2这一工序。例1 1892年，比利时人索尔维以NaC1、CO 2、H2O. NH 3为原料生产Na2CO 3,叫索尔维法.其 主要步骤是：(1)在NH3饱和的NaC1溶液中通入CO 2制得NaHCO 3; (2)再将NaHCO 3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，NH 3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NaC1固体代替生石灰， 加入母液使NH 4C1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NaC1溶液中通入CO 2的两步反应方程式为。(2不能在NaC1溶液中通入CO 2制NaHCO 3的原因。(3析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式。(4)侯氏制碱法”与索尔维法财相比其优点是。例1解析：CO2在水中发生反应：CO2+H2ObH2CO3bH + +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：NH3 + H2ObNH 3H2ObNH 4 +OH -,所得到的少量OH -和前一反应中的H +结合生成极弱 的电解质H 2O ,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NaHCO 3 溶解度较小，所以可析出NaHCO 3晶体，母液中为NH4C1,加入生石灰可生成NH 3和CaC12, 改用NaC1，利用NH 4C1溶解度小的原理可析出NH 4C1做肥料，析出NH 4C1的母液循环使用， 原料充分利用，NH3循环使用，不生成CaCl2.答案：(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NH4C1+NaHCO31(2) H2CO3酸性比盐酸弱，CO2与NaCl不反应(3) 2NH4C1+CaO = CaC12+H2O+2NH3T使NH4C1析出，可做氮肥，不生成CaC12，原料NaCl充分利用。例2 1892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：食盐水8, I -合成M厂I 皿A扁新环为感炉 i Na2co3t循环I一些一母液I.提罩副产品)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：。(4 )从理论上看，每再生产1mo1 Na2CO3，再补充的物质及其物质的量分别 是。例2(1)不需要(2) a.氯化钠未能充分利用；b.产生CaC12废弃物(3) 将NH4C1作为一种化工产品，不再生产NH3循环使用； 对分离出NaHCO3和NH4C1后含NaCl的溶液循环使用。(4) 补充 2mo1 NaCl； 2mo1 NH3； 1 mol CO2例3 1942年，我国化工专家侯德榜以NaCl、NH3、CO2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：NH3+CO2+H2O NH4HCO3 ；NH4HCO3+NaCl NaHCO3；+NH4Cl ；2NaHCO3 档=Na2CO3+CO2T+H2O（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 （选填字母）。a.高温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 。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 。 乙装置中的试剂。 实验结束后，分离出NaHCO3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）。 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3(1)(2)(3)N + 3H .催化剂、2NH3高温高压c第一位同学： CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2? 饱和碳酸氢钠溶液 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 + CO2 NaHCO3； 或向饱和Na2CO3溶液中通入过量CO2 : Na2CO3+CO2+H2O 其它合理方法均可。b、d2NaHCO3 等，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+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）温度解 盐、度、0°C10C20 C30 C40 C50 CNaCl 35.735.836.036.336.637.0NaHCO36.98.19.611.112.714.5NH4Cl29.433.337.241.445.850.4参照表中数据，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。例4 (1) CaCO3+2H+=Ca2+CO2H2O；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(其他合理答案均可给分)；除去CO2中混合的HCl气体(4)60%有关侯氏制减法的高考试题(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ax合成§厂I 皿*点孟环质品Na2CO3t 循环I些一母液(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。(2) 沉淀池中发生的化学反应方程式 。(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 (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成勺浓度，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(A)(本题共12分)(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)(2) NH3+CO2+H2O+NaCNH4Cl+NaHCO3 I或 NH +CO +H ONH HCONH HCO +NaClNaHCO I+NH Cl322434334(3) CO2(4) I 过滤(5) 稀硝酸和硝酸银溶液(6) a 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NaCl溶液倒入烧杯中加热，控制温度在3035°C，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)表温 盐溶解度%CL10C20 C30 C40 C50 C60 C100CNaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3>35CNH4HCO3会有分解请回答：(1) 反应温度控制在3035C，是因为若高于35C，则，若低于30C， 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 。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 &，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加12滴酚欧指示剂，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V1 mL,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：NaHCO3 （%）=(1)(2)(3)(4)nh4hco3分解反应速率降低水浴加热使反应充分进行NaHCO3的溶解度最小NaCl NH4Cl NH4HCO3NaHCO3 Nad NH4Cl NH4HCO3 HCl以 2丁） 喘 x 1oo%（2010上海）27.工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:完成下列填空:w1)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。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，滤河加入石灰水产生氨。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)27.1) Ca(pH 或 CaO Na2CO32）溶解过湾蒸发过痣3）有晶体析出f或出现浬浊）碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大4） N"取样，加硝酸酸化，加硝酸银，有白色沉淀，该阴离子是氢离子5） NHC +0H防止加石灰水时产生碳酸钙沉淀6）皿"=泌心