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、CO?
、NH3、H2O为原料制得了纯净的NazCOs,该法又称氨碱法,
其主要生产流程如下:
饱和食盐水
MajCOj+|co^+[pfap]
（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：
（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NaHCO3和NH4CI后含NaCI的溶液循环使用。
（4）补充2moINaCI;2moINH3;1moICO2
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NaHCOs,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+CO2f+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
⑴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）。
戊己J
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co2的发生装置，由于盐酸易挥发，故生成的co2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NaHCO3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，CO2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）
②往烧碱溶液
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;
中通入过量C02；③往饱和Na2CO3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）①aNH3bCO2②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年发明了著名的侯氏制碱法，其核心反应原理可用如下化学
方程式表示：
NH3+CO2+NaCI+H20NH4Cl+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/ioog水）
A温度
\溶\\解'\盐\度\
0C
10C
20C
30C
40C
50C
NaCl
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NaHC0s
晶体的质量为5.04g，贝UNaHC03的产率为。
（1）CaCO3+2H+=Ca2++CO2f+H20;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NaHCOs溶液（其它合理答案均可给分）；除去CO?
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:
食盐水
co.
循环I
坐一母液一
（提取副产品）
（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NH4+的浓度，使NH4CI更多地析出
（b）使NaHCO3更多地析出
（c）使NaHCO3转化为Na?
CO3，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+CO?
+H?
O+NaCI宀NH4CI+NaHCO3J
或NH3+CO?
+出0宀NH4HCO3NH4HCO3+NaCI宀NaHCO3（+NH4CI
（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NaHCOs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
盐\溶解度
丁0C
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NaHCOs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NaHCOs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「
完成下列填空:
反应的终点），所用HCI溶液体积为V!
mL,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
NaCI
NH4CINH4HCO3
/、M
C（V2-vj
（3）
NaHCO3
NaCI
NH4CINH4HCO3HCI
（4）
1000100%
W
AB
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