侯氏制堿法的原理及應(yīng)用dxr(整理總結(jié)版本帶答案)

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2(由3煅燒而得)，因3溶解度較小，故反應(yīng)有：3＋2＋H2O＝43＋43＝3↓＋4將析出的3晶體煅燒，即得23：2323＋2↑＋H2O母液中的4加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用24＋()22＋23↑＋2H2O此法優(yōu)點(diǎn)：原料經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)生產(chǎn)，2和3能回收使用．缺點(diǎn)：大量2用途不大，利用率只有70%，約有30%的留在母液中。2．聯(lián)合制堿法(侯氏制堿法)根據(jù)4在常溫時(shí)的溶解度比大，而在低溫下卻比溶解度小的原理，在278K～283K(5℃～10℃)時(shí)，向母液中加入食鹽細(xì)粉，而使4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%；4可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣轉(zhuǎn)化成 2，革除了3制2這一工序。例11892年，比利時(shí)人索爾維以、2、H2O、3為原料生產(chǎn)23,叫索爾維法．其主要步驟是：(1)在3飽和的溶液中通入2制得3；(2)再將3焙燒制得純堿，2循環(huán)使用；(3)在析出小蘇打的母液中加入生石灰，3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)，用固體代替生石灰，加入母液使4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)在氨飽和溶液中通入2的兩步反應(yīng)方程式為。(2)不能在溶液中通入2制3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21892年比利時(shí)人索爾維以、2、3、H2O為原料制得了純凈的23，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 3？ 。（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)1/5要表示如下：該法是將合成氨工廠生產(chǎn)的3及副產(chǎn)品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）①。②。（4）從理論上看，每再生產(chǎn)123，再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是。例31942年，我國(guó)化工專家侯德榜以、3、2等為原料先制得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：3＋2＋H2O43；43＋3↓＋4；323＋2↑＋H2O2（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)，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(huà)出）。請(qǐng)回答：①寫(xiě)出甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式。②乙裝置中的試劑是。③實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分離出3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(huà)出） 。①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2/5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(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： 322O 43（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裝置中稀硫酸的作用。（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)（100g水）溫度溶10℃20℃30℃40℃50℃0℃解鹽度35.735.836.036.336.637.036.98.19.611.112.714.5429.433.337.241.445.850.4參照表中數(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的質(zhì)量為 5.85g，實(shí)驗(yàn)后得到干燥的 3晶體的質(zhì)量為 5.04g，則3的產(chǎn)率為 。、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：3/5（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）＋的濃度，使4更多地析出（b）使3更多地析出增大4（c）使3轉(zhuǎn)化為23，提高析出的4純度7．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(xiě)出A、B的化學(xué)式。A B2）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)使用的，為此，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(cè)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(hào)的含義）例1解析：2在水中發(fā)生反應(yīng)：2＋H2＋＋3，因?yàn)樘妓崾侨跛?，所?在水溶23H液中濃度很??；但是在通入氨氣后，氨氣在水溶液中也發(fā)生反應(yīng)：3＋H23·H24＋－，所得到的少量－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3的濃度變大，由于3溶解度較小，所以可析出3晶體，母液中為4，加入生石灰可生成3和2，改用，利用4溶解度小的原理可析出4做肥料，析出4的母液循環(huán)使用，原料充分利用，3循環(huán)使用，不生成2．4/5答案：(1)3＋H2O＋2＝4343＋＝4＋3↓(2)H23酸性比鹽酸弱，2與不反應(yīng)(3)24＋＝2＋H2O＋23↑使4析出，可做氮肥，不生成2，原料充分利用。例2 （1）不需要 （2）a．氯化鈉未能充分利用； b．產(chǎn)生2廢棄物3）①將4作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)3循環(huán)使用；②對(duì)分離出3和4后含的溶液循環(huán)使用。4）補(bǔ)充2；23；12例3催化劑（1）N2+3H223b、d高溫高壓（2）c2+（3）第一位同學(xué)：①3+2=③過(guò)濾+H2O+2↑②飽和碳酸氫鈉溶液第二位同學(xué)：①3（氨）2（二氧化碳）②g（4）向燒堿溶液中通入過(guò)量2：+23；或向飽和23溶液中通入過(guò)量2：23＋2＋H2O23等，其它合理方法均可。（1）3+222↑2O；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