侯式制堿法原理和簡單流程

1、精銳教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義學(xué)員編號：年級：高三課時(shí)數(shù)：3 學(xué)員姓名：輔導(dǎo)科目：化學(xué)學(xué)科教師: 授課主題侯式制堿法原理和簡單流程侯氏制堿法在上海高考中占有比較特殊的地位，出現(xiàn)的幾率較大；?？嫉闹R點(diǎn)是侯氏制堿法教學(xué)目的的原理、溫度的選擇、母液的成分、處理及與氨堿法的優(yōu)劣比較，學(xué)生在溫度的控制和母液的處理上出現(xiàn)的錯(cuò)誤幾率較大。教學(xué)內(nèi)容雀內(nèi)容回顧1. 【2013年上海高考6】與索爾維制堿法相比，侯德榜制堿法最突出的優(yōu)點(diǎn)是（）a . 原料利用率高b . 設(shè)備少c.循環(huán)利用的物質(zhì)多d ?原料易得2. 【2012年上海高考八】 碳酸氫銨是一種重要的銨鹽。 實(shí)驗(yàn)室中，將二氧化碳通入氨水可制得碳酸氫銨，用碳酸氫

2、 銨和氯化鈉可制得純堿。完成下列填空：41. 二氧化碳通入氨水的過程中，先有_ 晶體（填寫化學(xué)式）析出，然后晶體溶解，最后析出nh4hco3晶體。3. 【2010年上海高考27】工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下：完成下列填空：1） 粗鹽水加入沉淀劑a、b除雜質(zhì)（沉淀劑a來源于石灰窯廠），寫出a、b的化學(xué)式。ab 2） 實(shí)驗(yàn)室提純粗鹽的實(shí)驗(yàn)操作依次為：取樣、沉淀、冷卻結(jié)晶、烘干。3） 工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象是。碳酸化時(shí)沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是。4） 碳酸化后過濾，濾液d最主要的成分是（填寫化學(xué)式），檢驗(yàn)這一成分的陰離子的具體方法是：一。5） 氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為

3、此，濾液d加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為：濾液d加石灰水 前先要加熱，原因是。6） 產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：（注明你的表達(dá)式中所用的有關(guān)符號的含義）4. 【2005年上海高考五26 （a）】我國化學(xué)侯德榜（右圖）改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下：co 食鹽水nqcg(提取副產(chǎn)，副產(chǎn)品的一種用途為(填上述流程中的編號 )的循環(huán)。從沉淀6) (nahcos)84(mi| m2) 31mi (1) 上述生產(chǎn)純堿的方法稱(2) 沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是(3) 寫出上述流程中x

4、物質(zhì)的分子式(4) 使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了池中取出沉淀的操作是(5) 為檢驗(yàn)產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加(6) 向母液中通氨氣，加入細(xì)小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有。(a)增大nh 4+的濃度，使nh q更多地析出(b)使nahco 3更多地析出(c)使nahco 3轉(zhuǎn)化為na2co3,提高析出的nh 4ci純度答案：1.a2. (nh4)2co3 3. 1) ca(oh)2或caonqo2)溶解過濾蒸發(fā)過濾3) 有晶體析出 ( 或出現(xiàn)渾濁 )碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大4) nhci取樣，加硝酸酸化，再加硝酸銀，有白色沉

5、淀產(chǎn)生，該陰離子是氯離子5) nh+oht nhf + h2o 防止加入石灰水時(shí)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀(解析：加熱時(shí)，使碳酸氫根水解程度增大，釋放出二氧化碳，減少碳酸氫根的量，從而減少氫氧根的消耗，使銨根完全轉(zhuǎn)化為氨氣放出，同時(shí)產(chǎn)生碳酸鈣的含量也相應(yīng)的減少)4. ( 1 )聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法化肥或電解液或焊藥等(其他合理答案均給分 ) (2)nh+ co+ h2o+ nad nhci + nahcoj 或nh+ co+ nhhcomhhco+ naci 宀nahc3 + nhci (3)cq (4) i過濾 (5)稀硝酸和硝酸銀溶液(6) ac【知識梳理】實(shí)驗(yàn)背景：無水碳酸鈉，俗名純堿、蘇打。它

6、是玻璃、造紙、肥皂、洗滌劑、紡織、制革等工業(yè)的重要原料, 還常用作硬水的軟化劑，也用于制造鈉的化合物。它的工業(yè)制法主要有氨堿法和聯(lián)合制堿法兩種。一、實(shí)驗(yàn)原理知識精講化學(xué)反應(yīng)原理是：總反應(yīng)為：將經(jīng)過濾、洗滌得到的nahcos微小晶體再加熱，制得純堿產(chǎn)品：答案：化學(xué)反應(yīng)原理：nh3 co2 h2o nh4hco3總反應(yīng)：naci( 飽和)nh3 co2 h2o nahcos nh4ci 二、 氨堿法 ( 又稱索爾維法 ) 1 ?原料：食鹽(氯化鈉) 、石灰石 (經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳) 、氨氣2 . 步驟：先把氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化銨溶

7、液，將經(jīng)過濾、洗滌得到的nahco微小晶體，再加熱煅燒制得純堿產(chǎn)品。2nahcos na2co3 co2 h2o (放出的二氧化碳?xì)怏w可回收循環(huán)使用) 含有氯化銨的濾液與石灰乳ca(oh)2混合加熱，所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。cao h2o ca(oh)2,2nhci + ca(oh)2 cacb + 2nh f + 2fo 其工業(yè)流程圖為：其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如圖所示：3 . 氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是：(1)原料( 食鹽和石灰石 )便宜；(2)產(chǎn)品純堿的純度高；(3)畐u產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；(4)制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。4. 氨堿法的缺點(diǎn)是：(1)產(chǎn)生大量無用的副產(chǎn)品cacb

8、(2)naci利用率只有70%，約有30%的naci留在母液中。(3)設(shè)備多，耗能大。三、 聯(lián)合制堿法 ( 又稱侯氏制堿法 ) 1. 原料：食鹽、氨氣和二氧化碳一一合成氨廠用水煤氣制取氫氣時(shí)的廢氣。2 . 步驟：聯(lián)合制堿法包括兩個(gè)過程：第一個(gè)過程與氨堿法相同： 將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗 滌得nahco微小晶體，再煅燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化銨和氯化鈉的溶液。第二個(gè)過程是從含有氯化銨和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化銨晶體。由于氯化銨在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，低溫時(shí)的溶解度則比氯化鈉小，而且氯化銨在氯化鈉的濃溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小

9、得多。所以在低溫條件下，向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化銨單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化銨產(chǎn)品。此時(shí)濾出氯化銨沉淀后所得的濾液，已基本上被氯化鈉飽和，可回收循環(huán)使用。其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如圖所示：此法優(yōu)點(diǎn)：保留了氨堿法的優(yōu)點(diǎn)，消除了它的缺點(diǎn)，使食鹽的利用率提高到96%; nh4ci可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣co轉(zhuǎn)化成c02, 革除了caco3制co2這一工序。【討論】1、索爾維采取了哪些措施來提高氨的利用率？（1）（2）（3） 答案：（1）先制得氨化的飽和食鹽水，再與co反應(yīng)（2 ）使cq與氨化的飽和食鹽水在合成塔中逆流接觸（3）母液與熟石灰作

10、用重新生成氨氣2、“侯氏制堿法”與“索爾維制堿法”的主要不同在母液的處理上?！昂钍现茐A法”采取了怎樣的方式對母液進(jìn)行處理？從化學(xué)原理上分析采取這些處理措施的原因。（1）向母液中加食鹽細(xì)?！舅伎肌肯蛳蚰敢褐屑邮雏}細(xì)粒的目的是什么？答案：降低氯化銨在氯化鈉中的溶解度，便于氯化銨的析出（2）向母液中通氨氣【思考】向母液中通氨氣的作用有哪些？答案：增加nh4的濃度，有利于nhci析出 使nahco?；癁閚aco, 提高析出nhci的純度。（3）降溫至5 c左右3、侯氏制堿法的現(xiàn)實(shí)意義（1）符合現(xiàn)在提倡的“綠色化學(xué)的要求：提高了原料（naci）的利用率，不產(chǎn)生無用的cacb。（2）體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的

11、優(yōu)越性：利用一個(gè)廠的廢料，作為另一個(gè)廠的主要原料。如合成氨廠的廢料co2,可以作為堿廠的主要原料；堿廠無用的ci-, 可以代替價(jià)格比較昂貴的硫酸用來固定氨，制成氮肥。降低了成本，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。二、化工生產(chǎn)的基本原理（1） 充分利用原料一一體現(xiàn)物料平衡思想。例如：合成氨生產(chǎn)、純堿生產(chǎn)中都有原料利用的工藝；接觸法制硫酸、氨氧化制硝酸中都利用廉價(jià)的來提高原料氣的轉(zhuǎn)化率。（2） 充分利用能量一一體現(xiàn)能量守恒思想。例如：若存在放熱步驟，可通過列管式器利用放出的熱量對需要加熱的物料進(jìn)行預(yù)熱；若不存在放熱步驟，要設(shè)計(jì)出充分利用燃料和充分利用能量的工藝。（3 ）保護(hù)環(huán)境一一體現(xiàn)綠色化學(xué)思想：是指工業(yè)生產(chǎn)

12、的過程中沒有（或者極少有）有毒、有害物質(zhì)排出，合成產(chǎn)品的原子利用率盡量達(dá)到。答案：循環(huán)空氣熱交換百分之百【例題精講】例1.聯(lián)堿法（候氏制堿法）和氨堿法的生產(chǎn)流程簡要表示如下圖：氨堿法生產(chǎn)流程示意圖(1)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2)_ 填寫化學(xué)式：x是, y是; z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質(zhì)還有中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有_ 。(3)在氨堿法生產(chǎn)過程中氨要循環(huán)使用，但不需要補(bǔ)充，在母液中加生石灰前先要加熱的原因是。氨堿法總反應(yīng)過程可用化學(xué)方程式表示為_ 。(4 )根據(jù)聯(lián)堿法中從母液中提取氯化銨晶體的過程推測，所得結(jié)論正確是 _ 。a . 常溫時(shí)氯化銨的溶解度比氯化鈉小b. 通入氨

13、氣能增大nh+的濃度，使氯化銨更多析出c. 加入食鹽細(xì)粉能提高na+的濃度，使nahco結(jié)晶析出d. 通入氨氣能使nahco轉(zhuǎn)化為na2cg，提高析出的nh4ci純度(5)聯(lián)堿法中，每當(dāng)通入nh44.8l ( 已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下 )時(shí)可以得到純堿100.0g，貝u nh的利用率為 _ ;相比于氨堿法，氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計(jì)了_ ( 填上述流程中的編號 ) 。指出聯(lián)堿法的另一項(xiàng)優(yōu)點(diǎn) _ 。(6 )綠色化學(xué)的重要原則之一是提高反應(yīng)的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應(yīng)，列出計(jì)算原子利用率的表達(dá)式：原子利用率 (% =。例2. 根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)室

14、制備純堿na2cg的主要步驟是：將配制好的飽和naci溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在3035 c，攪拌下分批加入研細(xì)的nhhco固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得nahco晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時(shí)，得natcg固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100g水)表溫度鹽溶解度0c10c20 c30 c40 c50 c60 c100 cnacl35.735.836.036.336.637.037.339.8nhhco11.915.821.027.0一一一nahco6.98.19.611.112.714.516.4一nhci29.433.337.

15、241.445.850.455.377.335 c nhhco會(huì)有分解請回答：反應(yīng)溫度控制在3035c，是因?yàn)槿舾哂?5 c，則 _ ，若低于30c，則 _ ，為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為 _ 。食鹽水x聯(lián)堿法 ( 候氏制堿法 ) 生產(chǎn)流程示意圖食鹽水， nh? 排岀液 wnaco加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是_ 。靜置后只析出nahco晶體的原因是 _ 。用蒸餾水洗滌nahco晶體的目的是除去_ 雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）過濾所得的母液中含有_ （以化學(xué)式表示），需加入_ ，并作進(jìn)一步處理，使nacl溶液循環(huán)使用，同時(shí)可回收nhci測試純堿產(chǎn)品中nahco含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品

16、w，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1 2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c （mol/l ）的hci溶液滴定至溶液由2 + .紅色到無色（指示cg+h t hco反應(yīng)的終點(diǎn)），所用hci溶液的體積為viml再 加1 2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用hci溶液滴定至溶液由黃變橙，所用hci溶液總體積為uml。寫出純堿樣品中nahco質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：nahco%= _ 。例3. （1）soivay制堿（氨堿）法和侯德榜（聯(lián)合）制堿法的基本原理均可用反應(yīng)方程式表示為：naci+ _ 匕 _ t nahco j + _ 將nahco 3沉淀濾出后，母液中殘留的離子主要有c、nh4+和 _ 、 _ 。該母液的酸堿

17、性為_ （選擇填充）。a強(qiáng)酸性b.強(qiáng)堿性c接近中性soivay對母液的基本處理是：加入 _ 。solvay法中_ 是循環(huán)使用的。侯德榜對母液的基本處理是：加入 _ 和 _ , 得到重要的副產(chǎn)品 _ 。侯德榜法中_ 是部分循環(huán)使用的。如果從海水中提取的食鹽未經(jīng)精制（提純），所得純堿中含有的難溶性雜質(zhì)將主要是_ 和 _ （用化學(xué)式表示）。（2） 工業(yè)上需要對溶液進(jìn)行堿化時(shí)，常用氨水替代naoh。好處何在，請說出你對此的看法。a. _ b. _ 答案.1. （1）naci+nh+co+hcr nahcom +nhci （2）conhna2cg、nhclcach、nacl （3）防止生石灰先跟溶液中的

18、nahco反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀caco+2naci tnazco+cacb （4）bd （5）94.3%循環(huán)i避免產(chǎn)生大量含有cacb的廢液（或節(jié)省石灰窯、蒸氨塔等設(shè)備）（6）由于總反應(yīng)可看作是：2nh+2naci+cq+hch nco+2nhci，所以：原子利用率（%2. nhhco分解反應(yīng)速率降低水浴加熱使反應(yīng)充分進(jìn)行nahco的溶解度最小nacinhclnhkhco nahconacinhclnhhco hci 匚麗 - - - 石 - x10u% “+ -3. （1）ho+nh+cotnhclna、hcoc 石灰氨氣（或氨氣和部分二氧化碳）氨氣食鹽nhci食鹽（或食鹽和二氧化碳）mg （

19、 oh 2 和caco （寫mgco也可）（2）成本較低；可同時(shí)制得氮肥；容易控制堿度（或其它合理答案）課后作業(yè)1. 1892年，比利時(shí)人索爾維以naci、co2、h2o、nh 3為原料生產(chǎn)nazcos,叫索爾維法 . 其主要步驟是：(1)在nh3 飽和的naci溶液中通入co2制得nahcos；(2)再將nahco 3焙燒制得純堿，co2循環(huán)使用；(3)在析出小蘇打的母液中加入生石灰，nh3循環(huán)使用 .1940年，我國著名化工專家侯德榜先生，沖破了“索爾維”法的技術(shù)封鎖，并加以改進(jìn)，用naci固體代替生石灰，加入母液使nh4ci晶體析出，生產(chǎn)出純堿和氯化銨. 這便是舉世聞名的“侯氏制堿法”

20、? 試回答：(1)在氨飽和naci溶液中通入co2的兩步反應(yīng)方程式為。不能在naci溶液中通入co2制nahco3的原因。(3) 析出小蘇打的母液中加入生石灰的反應(yīng)方程式是。(4) “侯氏制堿法”與“索爾維法”相比其優(yōu)點(diǎn)是。2. 1892年比利時(shí)人索爾維以naci、co2、nh3、h2o為原料制得了純凈的na2co3, 該法又稱氨堿法，其主要生產(chǎn)流程如下：(1)從理論上看，循環(huán)生產(chǎn)是否需要再補(bǔ)充nh3 ?。(2)從綠色化學(xué)原料的充分利用的角度看，該方法有二個(gè)明顯的缺陷是：a; b。我國化學(xué)家侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，創(chuàng)造了侯德榜制堿法又叫聯(lián)堿法，生產(chǎn)流程可簡要表示如下：該法是將合成氨工廠生

21、產(chǎn)的nh 3及副產(chǎn)品co 2, 再與飽和食鹽水反應(yīng)。該法與氨堿法不同之處有二點(diǎn)：(3)。(4)從理論上看，每再生產(chǎn)1moina2co3，再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是。3. 1942年，我國化工專家侯德榜以naci、nh 3、co2等為原料先制得nahco 3, 進(jìn)而生產(chǎn)出純堿，他的“侯氏制堿法”為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻(xiàn)。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：nh 3+ co2 + h2otnh4hco3；nh 4hco 3+ nacit nahco 3 j+ nh4ci;2nahco 3 na2co3+ co2+ h2o (1)“侯氏制堿法”把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，請寫出工業(yè)合成氨的化學(xué)反應(yīng)

22、方程式；已知合成氨為放熱反應(yīng)，若從勒夏特列原理來分析，合成氨應(yīng)選擇的溫度和壓強(qiáng)是(選填字母 ) 。a. 高溫b. 低溫c. 常溫d. 高壓e.低壓f. 常壓(2)碳酸氫銨與飽和食鹽水反應(yīng)，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是。a.碳酸氫鈉難溶于水b ?碳酸氫鈉受熱易分解c. 碳酸氫鈉的溶解度相對較小，所以在溶液中首先結(jié)晶析出(3)某探究活動(dòng)小組根據(jù)上述制堿原理，欲制備碳酸氫鈉，同學(xué)們按各自設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。第一位同學(xué)：將二氧化碳?xì)怏w通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實(shí)驗(yàn)裝置如下圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫出 )。請回答：寫出甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。乙裝置中的試劑是。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分離出nahc

23、os晶體的操作是（填分離操作的名稱）。第二位同學(xué)：用圖中戊裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（其它裝置未畫出）。 為提高二氧化碳在此反應(yīng)溶液中被吸收的程度，實(shí)驗(yàn)時(shí)，須先從氣體，再從b管中通入氣體。 裝置c中的試劑為（選填字母）。e.堿石灰f. 濃硫酸g.無水氯化鈣（4）請你再寫出一種實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法（用簡要的文字和相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述）：。答案：1.a管通入(1)nhs+ h2o+ cqt nhhco nhhco+ naci nhci + nahc0 h 2co酸性比鹽酸弱，cq與naci不反應(yīng)(3)2nh 4ci + cas cacb+ h2o+ 2nh f使nhci析出，可做氮肥，不生成cacl2，原料naci充分利用。.(1) (2) (3) (4) 不需要a.氯化鈉未能充分利用；b. 產(chǎn)生cacl2廢棄物將nhci作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)nh循環(huán)使用 ; 對分離出nahco和nhci后含naci的溶液循環(huán)使用。補(bǔ)充2moinaci; 2molnh; imolco 3. (1) (2) (3) b、催化劑2+3h ”高溫高壓2nhc 第一位同學(xué)： caco+2hi cf+fo+ca 飽和碳酸氫鈉溶液過濾第二位同學(xué)：nh （氨）cq （二氧化碳）g（4 ）向燒堿溶液中通入過量co: naoh+c2q? nahcq 或向飽和naco溶液中通入過量co: naco