侯氏制碱法.docx

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侯氏制碱法

侯氏制碱法

其化学方程式可以归纳为以下三步反应。

（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3（首先通入氨气，然后再通入二氧化碳）

（2）NH4HCO3+NaCI=NH4Cl+NaHCO3J（NaHCO3溶解度最小，所以析出。

）

加热

（3）2NaHCO3=Na2CO3+CO2f+H2O（NaHCO3热稳定性很差，受热容易分解）

且利用NH4CI的溶解度，可以在低温状态下向

（2）中的溶液加入NaCI,则NH4CI析出，得到化肥，提高了NaCI的利用率。

侯氏制碱法的原理是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行。

也就是很

多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀、气体和难电离的物质生成。

他要制纯碱（Na2CO3）,就利用

NaHCO3在溶液中溶解度较小，所以先制得NaHCO3，再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。

要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入

二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用。

分析一下整个过程

原料是NH3和CO2以及食盐水

发生的反应为：

NaCI+NH3+CO2+H2O宀NaHCO3J+NH4CI

进入沉淀池以后，得到NaHCO3进入煅烧炉，煅烧后得到Na2CO3和CO2,CO2进入循环II，所以X是CO2,沉淀池中的母液为食盐水、NH3、Na2CO3和NH4CI的混合物

所以可以再次进入沉淀池，其中食盐水是循环利用的

NH4CI通过食盐细粉的同离子效应而析出了

得到了铵肥，由于NH3被消耗了，所以需要再次补充氨气

所以侯氏制碱法中循环利用的是CO2和食盐水

好处是产生纯碱的同时，产生了铵肥，同时氯化钠的利用率比较高

索氏制碱法

分析一下整个流程：

原料也是NH3、NH3和食盐水

发生的反应为：

NaCI+NH3+CO2+H2O宀NaHCO3J+NH4CI

CO2是由CaCO3煅烧得到的，产物同时还有CaO

在母液中含有的成分为NaCI、NH3、Na2CO3还有CaCI2等

其中排除液W包含CaCI2和NaCI

CaO和母液中的NH4CI结合又生成了NH3

可以循环利用，即Y为NH3

主要区别：

索维尔制碱法===原料利用率低，有CaCI2副产物，几乎无用

和侯氏制碱法--原料利用率高，副产物NH4CI,肥料

例11892年比利时人索尔维以NaCI、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3,该法又称氨碱法，

其主要生产流程如下：

（1）从理论上看，循环生产是否需要再补充NH3?

。

（2）从绿色化学原料的充分利用的角度看，该方法有二个明显的缺陷是：

a；b。

我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，创造了侯德榜制碱法又叫联碱法，生产流程可简要表示如下：

该法是将合成氨工厂生产的nh3及副产品C02,再与饱和食盐水反应。

该法与氨碱法不同之处有二点：

（3）①。

②。

（4）从理论上看，每再生产1molNa2CO3,再补充的物质及其物质的量分别

（1）不需要

（2）a.氯化钠未能充分利用；b.产生CaCl2废弃物

（3）①将NH4CI作为一种化工产品，不再生产NH3循环使用；

②对分离出NaHCOs和NH4CI后含NaCI的溶液循环使用。

（4）补充2molNaCI;2molNH3;1molCO2

例2我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业作出了突出贡献。

以NaCI、NH3、CO2等为

原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱。

有关反应的化学方程式为：

NH3+CO2+H2O===NH4HCO3；NH4HCO3

+NaCI===NaHCO3J+NH4CI;2NaHCO3==^==Na2CO3+CO?

f+出0。

【探究实例】

I•原理分析

碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是.

a.碳酸氢钠难溶于水b.碳酸氢钠受热易分解

c.碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出

n•实验探究

（1）一位同学将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示（图中夹持、固

定用的仪器未画出）。

回答下列有关问题：

1乙装置中的试剂是；

2丁装置中稀硫酸的作用是；

3实验结束后，分离出NaHCOs晶体的操作是（填分离操作的名称）。

（2）另一位同学用图中戊装置（其他装置未画出）进行实验。

1实验时，须先从管通入气体，再从管中通入

气体。

2有同学建议在戊装置的b导管下端连接己装置，理由是

（3）请再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法:

解析n.

（1）甲装置是co?

的发生装置，由于盐酸易挥发，故生成的C02气体中会含有hci气体，乙装置

的作用是除去C02中的HCI气体，所以乙装置中的试剂是饱和碳酸氢钠溶液，丙是制备碳酸氢钠的发生装置，

丁的作用是吸收多余的NH3,防止其污染环境。

从溶液中分离出NaHC03晶体的方法是过滤。

（2）实验时必须制取含氨的饱和NaCI溶液，然后使之与C02反应。

因为NH3极易溶于水，CO?

在水中的溶解度不大，故先从a导管通入NH3,后从b导管通入C02。

己装置中有多孔球泡，增大C02气体与溶液的接触面积，提高了C02在溶液中的吸收率。

（3）此题是开放性试题，制备少量碳酸氢钠的方法：

①用碳酸氢铵与适量的饱和食盐水反应；②往烧碱溶液

中通入过量C02；③往饱和Na2C03溶液中通入过量C02等。

答案I.cn.

（1）①饱和碳酸氢钠溶液②吸收未反应的NH3③过滤

（2）①aNH3bC02②增大

C02气体与溶液接触的面积，提高C02在溶液中的吸收率

（3）往烧碱溶液中通入过量C02（或往饱和Na2C03溶液中通入过量C02等）

例3我国制碱工业的先驱一侯德榜先生，1939年发明了着名的侯氏制碱法，其核心反应原理可用如下化学

方程式表示：

NH3+C02+NaCI+H20NH4CI+NaHC03（晶体），

依据此原理，欲制得碳酸氢钠晶体，某校学生设计了如下实验装置，其中B装置中的试管内是溶有氨和

氯化钠的溶液，且二者均已达到饱和。

（1）A装置中所发生反应的离子方程式为。

C装置中稀硫酸的作用为。

（2）下表中所列出的是相关物质在不同温度下的溶解度数据（g/100g水）

温度

\解\盐\度、\

0C

10C

20C

30C

40C

50C

NaCI

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

NaHC03

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

NH4CI

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

参照表中数据，请分析B装置中使用冰水的目的是

（3）该校学生在检查完此套装置气密性后进行实验，结果没有得到碳酸氢钠晶体，指导教师指出应在

装置之间（填写字母）连接一个盛有的洗气装置，其作用是

（4）若该校学生进行实验时，所用饱和食盐水中含NaCI的质量为5.85g,实验后得到干燥的NaHC03

晶体的质量为5.04g，贝UNaHC03的产率为。

（1）CaCO3+2H+=Ca2++CO2f+出0;吸收从B装置中的试管内逸出的氨气，减少对环境的污染

（2）温度越低，碳酸氢钠的溶解度越小，便于析出

（3）A与B;饱和NaHC03溶液（其它合理答案均可给分）；除去C0?

中混合的HCI气体（4）60%

4我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下:

（1）上述生产纯碱的方法称，副产品的一种用途为。

（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是。

（3）写出上述流程中X物质的分子式。

（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了

（填上述流程中的编号）的循环。

从沉淀池中取出沉淀的操作是

（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴

加。

（6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有。

（a）增大NH/的浓度，使NH4CI更多地析出

（b）使NaHCO3更多地析出

（c）使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4CI纯度

（1）联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或焊药等（其它合理答案均给分）

（2）NH3+CO2+H2O+NaCI宀NH4CI+NaHCO3J

或NH3+CO2+出0宀NH4HCO3NH4HCO3+NaCI宀NaHCOsZNH4CI

（3）CO2（4）I过滤（5）稀硝酸和硝酸银溶液（6）ac

5•根据侯德榜制碱法原理并参考下表的数据，实验室制备纯碱Na2CO3的主要步骤是：

将配制好的饱和NaCI

溶液倒入烧杯中加热，控制温度在30〜35C,搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕后，继续保

温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。

用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后，转入蒸发皿中，灼烧2小时，

制得Na2CO3固体。

四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表

温度盐\溶解度

J-r

JoC

10C

20C

30C

40C

50C

60C

100

C

NaCI

35.7

35.8

36.0

36.3

36.6

37.0

37.3

39.8

NH4HCO3

11.9

15.8

21.0

27.0

—①

一

一

一

NaHCO3

6.9

8.1

9.6

11.1

12.7

14.5

16.4

一

NH4CI

29.4

33.3

37.2

41.4

45.8

50.4

55.3

77.3

1〉35CNH4HCO3会有分解

请回答：

（1）反应温度控制在30〜35C,是因为若高于35C，贝U，若低于30C,

则;为控制此温度范围，采取的加热方法为。

（2）加料完毕后，继续保温30分钟，目的是。

静置后只析出NaHCO3晶体

的原因是。

用蒸馏水洗涤NaHCOs晶体的目的是除去

杂质（以化学式表示）。

（3）过滤所得的母液中含有（以化学式表示），需加入，并作进一

步处理，使NaCI溶液循环使用，同时可回收NH4CI。

（4）测试纯碱产品中NaHCO?

含量的方法是：

准确称取纯碱样品Wg,放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1〜2滴酚酞指示剂，用物质的量浓度为c（mol/L）的HCI溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32「+H+=HCO3「反应的终点），所用HCI溶液体积为V1mL，再加1〜2滴甲基橙指示剂，继续用HCI溶液滴定至溶液由黄变

橙，所用HCI溶液总体积为V2mL。

写出纯碱样品中NaHC03质量分数的计算式：

NaHCO?

（%）=

（1）NH4HCO3分解反应速率降低水浴加热

（2）使反应充分进行NaHCO3的溶解度最小NaCINH4CINH4HCO3

M

C（V2-Vi）

（3）NaHCO3NaC