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煨燒而得)，因NaHCO3溶解度較小，故有下列反應(yīng)發(fā)生：NH3+CO2+ &0= NH4HCO3NaCl + NH 4HCO3= NaHCO3NH4CI將析出的NaHCO3晶體煨燒，即得 W2CO3： A2NaHCO3= Na2CO3+CO2，+ H2O母液中的NH4CI加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用： &2NH 4C1 + Ca(OH) 2 = CaCl2 + 2NH3 T+ 2H2。此法優(yōu)點(diǎn)：原料經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)生產(chǎn)，CO2和NH 3

2、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留在母液中。2 .聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法)根據(jù)NH4CI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 278K 283K(5 C10C)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%; NH,Cl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

3、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)出純堿和氯化錢(qián). 這便是舉世聞名的 侯氏制堿法試回答： 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

4、其優(yōu)點(diǎn)是 。例1解析：CO2在水中發(fā)生反應(yīng)：CO2+H2O= H2CO3= H+HCO 3",因?yàn)樘妓崾侨跛?，所以HCO 在水溶液中濃度很小；但是在通入氨氣后，氨氣在水溶液中也發(fā)生反應(yīng)：NH3= = + _ 一 一一、, 一、一 ， 一+ H2。NH3 H2。NH 4 + OH，所得到的少重 OH和刖一反應(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 3"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CaCL,改用NaCl,利用NH4Cl溶解度小的原理可析出 NH4

5、Cl做肥料，析出NH4Cl的母液循環(huán)使用, 原料充分利用，NH 3循環(huán)使用，不生成 CaCL答案：(1)NH 3+ H2O+ CO2= NH4HCO3NH 4HCO 3+ NaCl = NH 4CI + NaHCO 3 J(2)H2CO3酸性比鹽酸弱，CO2與NaCl不反應(yīng)(3)2NH 4Cl + CaO = CaCl2+ H2O + 2NH 3 T(4)使NH4C1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、CO? 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

6、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：食費(fèi)水8又合成I廠I加3>氤萩1二盾壞4廉凝*| > NijCOg“ 循環(huán)I理_母液一(提取副產(chǎn)品)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)1mol 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NH4C1作為一種化工產(chǎn)品，不

7、再生產(chǎn)NH3循環(huán)使用； 對(duì)分離出NaHCO3和NH4CI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 NaHCOs,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：NH3+CO2+H2O NH4HCO3 ;NH4HCO3+NaCl NaHCO 3 H NH4CI ;2NaHCO3Na2CO3+ CO2 懺 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(qǐng)寫(xiě)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)，

8、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）碳酸氫錢(qián)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(huà)出）。請(qǐng)回答：寫(xiě)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 NaHCO 3晶體的操作是 （填分離

9、操作的名稱）。冷卻水第二位同學(xué)：用圖中戊裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（其它裝置未畫(huà)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(xiě)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）：。例3(1)(2)(3)催化劑N2 + 3H2L2NH3高溫高壓b、dc第位同學(xué)： CaCO3 + 2H = Ca2 + H 2O + CO2 T飽和碳酸氫鈉溶液過(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 +

10、CO2 NaHCO3；或向飽和Na2CO3溶液中通入過(guò)量 CO2 : Na2CO3+CO2+H2。= 2NaHCO3等, 其它合理方法均可。例4我國(guó)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(yīng)原理可用如下化學(xué)方程式表示：NH3+CO2+NaCl+H 2O=NH 4Cl+NaHCO 3 (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AB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)白離子方程式為 。C裝置中稀硫酸的作用為 (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)鹽唇0

11、c10 c20C30 c40 c50 cNaCl 、'35.735.836.036.336.637.0NaHCO36.98.19.611.112.714.5NH4C129.433.337.241.445.850.4參照表中數(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(xiě)字母)連接一個(gè)盛有 的洗氣裝置，其彳用是。(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晶體的質(zhì)量為 5.04g,則NaHCO3的產(chǎn)率為。例4 (1) CaCO3+2

12、H+=Ca2+CO2仔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：食鹽水|J 八一二 |合成鏟|人3位虎疝環(huán)、碳爐fNa2comt 循環(huán)I一怛一 母液一 (提取副產(chǎn)蜀(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(xiě)出上述流程中 X物質(zhì)的分子式 。(4)使原料氯

13、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(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 NH4CI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 NH4CI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) NH3+CO2+ H2O + NaCl-NH4Cl + NaHCO3(或 NH3+CO2+

14、H2O-NH4HCO3NH4HCO3+NaCl-NaHCOsJ + NH4CI(3) 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 C,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。用少量蒸儲(chǔ)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)表鹽溶解度7C10C20C30 c40 c50

15、 c60 c100CNaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0一一一一NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4一NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.335CNH4HCO3會(huì)有分解請(qǐng)回答：(1)反應(yīng)溫度控制在 3035 C,是因?yàn)槿舾哂?5 C,則,若低于30 C, 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 。用蒸儲(chǔ)水洗滌 NaHCO3晶體的 目的是除去 雜質(zhì)(以化學(xué)式表示)。

16、(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NH4CI。(4)測(cè)試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g,放入錐形瓶中加蒸儲(chǔ)水溶解，加12滴酚血: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CO32+ H + = HCO3一反應(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 V mLo寫(xiě)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

17、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一， m MC(V2 -Vi)(4) 1000 M100%（2010上海）27 .工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下:E t f過(guò)濾|f 純堿I D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(xiě)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(méi)有析出碳酸鈉晶體，其原因是 。4）碳酸化后過(guò)濾，濾液 D最主要的成分是 （填寫(xiě)化學(xué)式） 檢驗(yàn)這一成分的陰離子的具體方法是： 。5）氨堿法流程中氨是循環(huán)使用