侯氏制堿法的原理及應(yīng)用帶答案

1、侯氏制堿法的原理及應(yīng)用小結(jié)：工業(yè)制純堿的方法：1氨堿法(索爾維制堿法)向飽和食鹽水中通入足量氨氣至飽和，然后在加壓下通入CO2(由CaCO3煅燒而得)，因NaHCO3溶解度較小，故有下列反應(yīng)發(fā)生：NH3CO2H2ONH4HCO3NaClNH4HCO3NaHCO3NH4Cl將析出的NaHCO3晶體煅燒，即得Na2CO3：2NaHCO3Na2CO3CO2H2O母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用：2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O此法優(yōu)點(diǎn)：原料經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)生產(chǎn)，CO2和NH3能回收使用缺點(diǎn)：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，約有30%的NaCl留在母液

2、中。2聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法)根據(jù)NH4Cl在常溫時(shí)的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在278K283K(510)時(shí)，向母液中加入食鹽細(xì)粉，而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥此法優(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%；NH4Cl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CO2，革除了CaCO3制CO2這一工序。例1 1892年，比利時(shí)人索爾維以NaCl、CO2、H2O、NH3為原料生產(chǎn)Na2CO3,叫索爾維法其主要步驟是：(1)在NH3飽和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3；(2)再將NaHCO3焙燒制得純堿，CO2循

3、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(guó)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NaCl固體代替生石灰，加入母液使NH4Cl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”試回答：(1)在氨飽和NaCl溶液中通入CO2的兩步反應(yīng)方程式為 。(2)不能在NaCl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 。例1 解析：CO2在水中發(fā)生反應(yīng)：CO2H2OH2CO3HHCO，因?yàn)樘妓崾侨跛?，所以HCO在水溶液中濃度很小；但是在通入氨

4、氣后，氨氣在水溶液中也發(fā)生反應(yīng)：NH3H2ONH3·H2ONHOH，所得到的少量OH和前一反應(yīng)中的H結(jié)合生成極弱的電解質(zhì)H2O，從而使得兩個(gè)反應(yīng)都向右進(jìn)行，可以使溶液中HCO的濃度變大，由于NaHCO3溶解度較小，所以可析出NaHCO3晶體，母液中為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的母液循環(huán)使用，原料充分利用，NH3循環(huán)使用，不生成CaCl2答案：(1)NH3H2OCO2NH4HCO3NH4HCO3NaClNH4ClNaHCO3(2)H2CO3酸性比鹽酸弱，CO2與NaCl不反應(yīng)(3)2N

5、H4ClCaOCaCl2H2O2NH3(4)使NH4Cl析出，可做氮肥，不生成CaCl2，原料NaCl充分利用。例2 1892年比利時(shí)人索爾維以NaCl、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(guó)化學(xué)家侯德榜改革國(guó)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(jiǎn)要表示如下：該法是將合成氨工廠生產(chǎn)的NH3及副產(chǎn)品CO2，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)1

6、mol Na2CO3，再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是 。例2 （1）不需要（2）a氯化鈉未能充分利用； b產(chǎn)生CaCl2廢棄物（3）將NH4Cl作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)NH3循環(huán)使用； 對(duì)分離出NaHCO3和NH4Cl后含NaCl的溶液循環(huán)使用。（4）補(bǔ)充2mol NaCl；2mol NH3；1 mol CO2 例3 1942年，我國(guó)化工專家侯德榜以NaCl、NH3、CO2等為原料先制得NaHCO3，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： NH3CO2H2O NH4HCO3 ； NH4HCO3NaCl NaHCO3NH4Cl ；2NaHCO

7、3 Na2CO3CO2H2O （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(qǐng)寫出工業(yè)合成氨的化學(xué)反應(yīng)方程式 ；已知合成氨為放熱反應(yīng)，若從勒夏特列原理來(lái)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(duì)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

8、出）。請(qǐng)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NaHCO3 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a管通入 氣體，再?gòu)腷管中通入 氣體。裝置c中的試劑為 （選填字母）。e 堿石灰 f濃硫酸 g無(wú)水氯化鈣（4）請(qǐng)你再寫出一種實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法（用簡(jiǎn)要的文字和相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式來(lái)描述）： 。N2 + 3H2 2NH3例3 （1） b、d （2）c （3）第一位同學(xué)： CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2 飽和碳酸氫鈉溶液

9、 過(guò)濾 第二位同學(xué)：NH3（氨） CO2 （二氧化碳） g （4）向燒堿溶液中通入過(guò)量CO2 ：NaOH + CO2 NaHCO3；或向飽和Na2CO3 溶液中通入過(guò)量CO2 ： Na2CO3CO2H2O 2NaHCO3 等，其它合理方法均可。 例4 我國(guó)制堿工業(yè)的先驅(qū)侯德榜先生，1939年發(fā)明了著名的侯氏制堿法，其核心反應(yīng)原理可用如下化學(xué)方程式表示：NH3+CO2+NaCl+H2O NH4Cl+NaHCO3（晶體）, 依據(jù)此原理，欲制得碳酸氫鈉晶體，某校學(xué)生設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)裝置，其中B裝置中的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的溶液，且二者均已達(dá)到飽和。（1）A裝置中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_。C裝置中稀

10、硫酸的作用為_。（2）下表中所列出的是相關(guān)物質(zhì)在不同溫度下的溶解度數(shù)據(jù)（g/100g水）溫度溶 解鹽 度01020304050NaCl35.735.836.036.336.637.0NaHCO36.98.19.611.112.714.5NH4Cl29.433.337.241.445.850.4參照表中數(shù)據(jù)，請(qǐng)分析B裝置中使用冰水的目的是_。（3）該校學(xué)生在檢查完此套裝置氣密性后進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果沒(méi)有得到碳酸氫鈉晶體，指導(dǎo)教師指出應(yīng)在_裝置之間（填寫字母）連接一個(gè)盛有_的洗氣裝置，其作用是_。（4）若該校學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，所用飽和食鹽水中含NaCl的質(zhì)量為5.85g，實(shí)驗(yàn)后得到干燥的NaHCO3晶體的

11、質(zhì)量為5.04g，則NaHCO3的產(chǎn)率為 。例4 （1）CaCO3+2H+=Ca2+CO2+H2O；吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對(duì)環(huán)境的污染 （2）溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出（3）A與B； 飽和NaHCO3溶液（其他合理答案均可給分）；除去CO2中混合的HCl氣體 （4）60%有關(guān)侯氏制減法的高考試題（2005上海）26（A）我國(guó)化學(xué)侯德榜（右圖）改革國(guó)外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡(jiǎn)要表示如下：（1）上述生產(chǎn)純堿的方法稱，副產(chǎn)品的一種用途為 。（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

12、，主要是設(shè)計(jì)了 （填上述流程中的編號(hào)）的循環(huán)。從沉淀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NH4的濃度，使NH4Cl更多地析出（b） 使NaHCO3更多地析出（c） 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度（A）（本題共12分）（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）NH3CO2H2ONaClNH4ClNaHCO3或NH3CO2H2ONH4HCO3 NH4HCO3NaClNaHCO3NH4Cl（3）

13、CO2（4）I 過(guò)濾（5）稀硝酸和硝酸銀溶液（6）a c（2005天津）28（19分）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)室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在3035，攪拌下分批加入研細(xì)的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過(guò)濾得NaHCO3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)，制得Na2CO3固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）表溫度溶解度鹽0102030405060100NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.8

14、21.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.335NH4HCO3會(huì)有分解請(qǐng)回答：（1）反應(yīng)溫度控制在3035，是因?yàn)槿舾哂?5，則 ，若低于30，則 ；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為 。（2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是 。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是 。用蒸餾水洗滌NaHCO3晶體的目的是除去 雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）。（3）過(guò)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NH4Cl。（4）測(cè)試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量

15、的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g，放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加12滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c(mol/L)的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無(wú)色（指示CO32HHCO3反應(yīng)的終點(diǎn)），所用HCl溶液體積為V1 mL，再加12滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算式：NaHCO3（） （1）NH4HCO3分解 反應(yīng)速率降低 水浴加熱（2）使反應(yīng)充分進(jìn)行 NaHCO3的溶解度最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3（3）NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3 HCl（4）（2010上海）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(lái)源于石灰窯廠），寫出A、B的化學(xué)式。 A B 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