侯氏制堿法的原理及應用-帶答案

侯氏制堿法的原理及應用

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C02（由CaC03煨燒

而得），因NaHC03溶解度較小，故有下列反應發(fā)生：

NH3+C02+H20=NH4HC03

NaCl+NH4HC03=NaHC03<+NH4C1

將析出的NaIIC03晶體微燒，即得Na2c03：

2NaHC03

□

Na2co3+C02t+H20

母液中的NH4C1加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用：

2NH4Cl+Ca（0H）2

回

CaC12+2NH3t+2H20

此法優(yōu)點：原料經(jīng)濟，能連續(xù)生產(chǎn)，C02和NH3能回收使用.

缺點；大量CaC12用途不大,NaCl利用率只有70%,約有30%的NaCl留在母

液中°

2.聯(lián)合制堿法（侯氏制堿法）

根據(jù)NH4C1在常溫時的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的

原理，在278K?283K(5C?10C)時，向母液中加入食鹽細粉，而使NH4cl單獨結(jié)

晶析出供做氮肥.

此法優(yōu)點：保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，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C02,革

除了CaCO3制C02這一工序。

例11892年，比利時人索爾維以NaCl、C02、H20、NH3為原料生產(chǎn)

Na2c03,叫索爾維法.其主要步驟是；(1)在NH3飽和的NaCl溶液中通入C02制得

NaHC03：(2)再將NaHC03焙燒制得純堿，C02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，用NaCl固體代替生石灰，加入母液使

NH4cl晶體析出，生產(chǎn)出純堿和氯化錢.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C02的兩步反應方程式

為。

(2)不能在NaCl溶液中通入C02制NaHC03的原

因。

(3)析出小蘇打的母液中加入生石灰的反應方程式

是。

(4)“侯氏制堿法”與“索爾維法”相比其優(yōu)點

是。

例1解析：C02在水中發(fā)生反應：C02+H20

日

H2C03

H++HCO

3

,因為碳酸是弱酸，所以HCO

在水溶液中濃度很?。坏窃谕ㄈ氚睔夂?，氨氣在水溶液中也發(fā)生反應：NH3+H20

LHJ

NH3-H20

百

NH

1

+0H-,所得到的少量0H一和前一反應中的H+結(jié)合生成極弱的電解質(zhì)H20,從而

使得兩個反應都向右進行，可以使溶液中HCO

的濃度變大，由于NaHC03溶解度較小，所以可析出NaHC03晶體，母液中為

NH4CL加入生石灰可生成NH3和CaC12,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8成2.

答案：(l)NH3+H20+C02=NH4HC03

NH4HC03+NaCl=NH4C1+NaHC03I

(2)H2C03酸性比鹽酸弱，C02與NaCl不反應

(3)2NH4C1+Ca0=CaC124-H20+2NH3t

(4)使NH4cl析出，可做氮肥，不生成CaC12,原料NaCl充分利用。

例21892年比利時人索爾維以NaCl、C02、NH3、H20為原料制得了純凈的

Na2c03,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)是否需要再補充

NH3?o

(2)從綠色化學原料的充分利用的角度看，該方法有二個明顯的缺陷是：

a;

bo

我國化學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)流程可簡耍表示如下：

目

該法是將合成氨工廠生產(chǎn)的NH3及副產(chǎn)品C02,再與飽和食鹽水反應……。

該法與氨堿法不同之處有二點；

(3)①o

②。

(4)從理論上看，每再生產(chǎn)ImolNa2c03,再補充的物質(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CaC12廢棄物

(3)①將NH4cl作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)NH3循環(huán)使用；

②對分離出NaHC03和NH4C1后含NaCl的溶液循環(huán)使用。

(4)補充2molNaCl；2molNH3；1molC02

例31942年，我國化工專家侯德榜以NaCl、NH3、C02等為原料先制得

NaHCO3,進而生產(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。

有關(guān)反應的化學方程式如下：

NH3+CO2+H2ONH4HCO3；

NH4HCO3+NaClNaHCO3I+NH4C1；

□

2NaHCO3Na2CO3+CO2t+H20

(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

的化學反應方程式

已知合成氨為放熱反應，若從勒夏特列原理來分析，合成氨應選擇的溫度和

壓強是(選填字母)。

a.高溫b.低溫c.常溫d.高壓e.低壓f.常壓

(2)碳酸氫錢與飽和食鹽水反應，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）某探究活動小組根據(jù)上述制堿原理，欲制備碳酸氫鈉，同學們按各自設(shè)

計的方案進行實驗。

第一位同學：將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗

裝置如下圖所示（圖中夾持、固定用的儀器未畫出）。

請回答：

①寫出甲中發(fā)生反應的離子方程

式o

②乙裝置中的試劑是°

③實驗結(jié)束后，分離出NaHC03晶體的操作是（填分離

操作的名稱）。

日

第二位同學：用圖中戊裝置進行實驗（其它裝置未畫出）。

①為提高二氧化碳在此反應溶液中被吸收的程度，實驗時，須先從a管通入

氣體，再從b管中通入氣體。

②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）請你再寫出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法（用簡要的文字和相關(guān)

的化學反應方程式來描

述）!

例3

（1）b、

d

（2）c

（3）第一位同學：①CaC03+2H+=Ca2++H20+C02t②飽和碳

酸氫鈉溶液③過濾

第二位同學：①NH3（氨）C02（二氧化碳）②g

（4）向燒堿溶液中通入過量C02：NaOH+C02NaHC03；

或向飽和Na2c03溶液中通入過量C02：Na2C03+C02+H202N3HC03

等，

其它合理方法均可。

例4我國制堿工業(yè)的先驅(qū)一侯德榜先生，1939年發(fā)明了著名的侯氏制堿法，

其核心反應原理可用如下化學方程式表示:

NH3+C02+NaCl+H20NH4Cl+NaHC03（晶體），

依據(jù)此原理，欲制得碳酸氫鈉晶體，某校學生設(shè)計了如下實驗裝置，其中B

裝置中的試管內(nèi)是溶有氨和氯化鈉的溶液，且二者均己達到飽和。

3

（1）A裝置中所發(fā)生反應的離子方程式為o

C裝置中稀硫酸的作用為_____________________________________________

0

（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

0℃10℃20℃30℃40℃50℃

解

鹽度

NaCl35.735.836.036.336.637.0

NaHCO36.98.1