侯式制堿法原理與簡單流程

1、精銳教育學(xué)科教師輔導(dǎo)講義學(xué)員編號:年 級：高課時數(shù)：3學(xué)學(xué)員姓名:輔導(dǎo)科目：化學(xué)科教師:授課主題侯式制堿法原理和簡單流程教學(xué)目的侯氏制堿法在上海咼考中占有比較特殊的地位，岀現(xiàn)的幾率較大；?？嫉闹R點(diǎn)是侯氏制堿法的原理、溫度的選擇、母液的成分、處理及與氨堿法的優(yōu)劣比較，學(xué)生在溫度的控制和母液的處理上出現(xiàn)的錯誤 幾率較大。教學(xué)內(nèi)容內(nèi)容回顧1. 2013年上海高考6】與索爾維制堿法相比，侯德榜制堿法最突出的優(yōu)點(diǎn)是（）A.原料利用率高B.設(shè)備少C循環(huán)利用的物質(zhì)多D原料易得2. 2012年上海高考八】碳酸氫鞍是一種重要的鞍鹽。實(shí)驗(yàn)室中，將二氧化碳通入氨水可制得碳酸氫鞍，用碳酸氫鞍和氯化鈉可制得純堿。完成

2、下列填空：41 .二氧化碳通入氨水的過程中， 先有晶體（填寫化學(xué)式）析出，然后晶體溶解，最后析出NHHCO晶體。3. 【2010年上海高考27】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來源于石灰窯廠），寫出B的化學(xué)式。AB2）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，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是。4 ）碳酸化后過濾，濾液D最主要的成分是（填寫化學(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

3、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)式中所用的有尖符號的含義）4. 2005年上海高考五26 （ A）】我國化學(xué)侯德榜（右圖）改革國外的純堿生產(chǎn)工藝'生產(chǎn)流程可簡要表示如下：食鹽水CQ合成氨廠NH循環(huán)II熾燒爐NH循環(huán)IJ/ 712/IX上述生產(chǎn)純堿的方法稱(提取副產(chǎn)副產(chǎn)品的一種用途為沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是(填上述流程中的編號)的循環(huán)。從寫出上述流程中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)計了

4、 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NH+的濃度，使NHCI更多地析出(b)使NaHCOg多地析出(c)使NaHCO轉(zhuǎn)化為N&CO,提高析出的NHCI純度答案：1A2. (NH4)2CO33. 1) Ca(OH)2或CaO NazCO 2)溶解 過濾 蒸發(fā) 過濾3 )有晶體析出(或出現(xiàn)渾濁)碳酸鈉溶解度比碳酸氫鈉大4 ) NHCI取樣，加硝酸酸化，再加硝酸銀，有白色沉淀產(chǎn)生，該陰離子是氯離子5 )NH4i_OHTNH3f+HtO防止加入石灰水時產(chǎn)

5、生碳酸鈣沉淀(解析：加熱時，使碳酸氫根水解程度增大，釋放出二氧化碳，減少碳酸氫根的量，從而減少氫氧根的消耗，使錢根完全轉(zhuǎn)化為氨氣放出，同時產(chǎn)生碳酸鈣的含量也相應(yīng)的減少(NaHCOs)84(miiri2)31ml4. ( 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) NH+ CO+ HtO+ NaCIT NHCI + NaHCOM或 NH+ CO+ H2CT NH4HCO NH 4HCO+ NaCT NaHCOM + NHCI(3) CO(4) I過濾(5)稀硝酸和硝酸銀溶液(6)ac知識精講【知識梳理】實(shí)驗(yàn)背景：無水碳酸鈉，俗名純堿、蘇打。它是玻璃、造紙、肥皂

6、、洗滌劑、紡織、制革等工業(yè)的重要原料，還常用作硬水的軟化劑, 也用于制造鈉的化合物。它的工業(yè)制法主要有氨堿法和聯(lián)合制堿法兩種。、實(shí)驗(yàn)原理化學(xué)反應(yīng)原理是:總反應(yīng)為：將經(jīng)過濾、洗滌得到的NaHCO微小晶體再加熱，制得純堿產(chǎn)品：答案：化學(xué)反應(yīng)原理：NH3 CO2 H2O NH4HCO3NaCI (飽和)NH4HCO3NaHCOs NHQ總、反應(yīng)：NaCI(飽和)NH3 CO2 H2ONaHCC)3 NH4CI2NaHCO3 Na2CO3 CO2 FhO二、氨堿法(又稱索爾維法)1原料：食鹽(氯化鈉)、石灰石(經(jīng)焜燒生成生石灰和二氧化碳)、氨氣2. 步驟：先把氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，NH3 C

7、02 H20 NH4HCO3再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化鞍溶液，NaCI(飽和)NH4HCO3 NaHCOsNH 4CI將經(jīng)過濾、洗滌得到的NaHCO微小晶體，再加熱焜燒制得純堿產(chǎn)品。2NaHCO3 Na2CO3CO2 H2O(放出的二氧化碳?xì)怏w可 回收循環(huán)使用)含有氯化錢的濾液與石灰乳Ca(OH) 2混合加熱，所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。CaO+ H2O Ca(OH)2,2NH 4CI + Ca(OH)2 CaCI 2+ 2NHf+ 2H2O其工業(yè)流程圖為：其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如圖所示：3 .氨堿法的優(yōu)點(diǎn)是：(1) 原料(食鹽和石灰石)便宜；(2) 產(chǎn)品純堿的純度高；(3

8、) 畐U產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；(4) 制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。4.氨堿法的缺點(diǎn)是：(1) 產(chǎn)生大量無用的副產(chǎn)品CaCL(2) NaCI利用率只有70%約有30%勺NaCI留在母液中。(3 )設(shè)備多，耗能大。三、聯(lián)合制堿法(又稱侯氏制堿法)1原料:食鹽、氨氣和二氧化碳一一合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣。C H2o(g)高溫 CO+H2 CO H203)高溫 CO2+H22. 步驟：聯(lián)合制堿法包括兩個過程：第一個過程與氨堿法相同：將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗滌得NaHCO微小晶 體，再鍛燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化鞍和氯化鈉的

9、溶液。第二個過程是從含有氯化鞍和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化錢晶體。由于氯化鞍在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，低溫時的溶解度則比氯化鈉小，而且氯化鞍在氯化鈉的濃溶液里的溶解度要比在水里的 溶解度小得多。所以在低溫條件下，向?yàn)V液中加入細(xì)粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯化鞍單獨(dú)結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即 得氯化鞍產(chǎn)品。此時濾出氯化鞍沉淀后所得的濾液，已基本上被氯化鈉飽和，可回收循環(huán)使用。其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如圖所示：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% NH4C1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CO,革除了 CaCO制CQ這一工序。

10、【討論】1索爾維采取了哪些措施來提高氨的利用率(D(2)(3) 答案：(1)先制得氨化的飽和食鹽水，再與CO反應(yīng)(2)體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性:利用一個廠的廢料，作為另一個廠的主要原料。如合成氨廠的廢料CO,可以作為堿廠的主要原料；堿廠無用的CI-，可以代替價格比較昂貴的硫酸用來固定氨，制成氮肥。降低了成本，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益。二、化工生產(chǎn)的基本原理(1) 充分利用原料一一體現(xiàn)物料平衡思想。例如：合成氨生產(chǎn)、純堿生產(chǎn)中都有原料利用的工藝；接觸法制硫酸、氨氧化制硝酸中都利用廉價的來提高原料氣的轉(zhuǎn)化率。(2) 充分利用能量一一體現(xiàn)能量守恒思想。例如：若存在放熱步驟，可通過列管式器利用放出的熱量

11、對需要加熱的物料進(jìn)行預(yù)熱；若不存在放熱步驟，要設(shè)計出充分利用燃料和充分利用能量的工藝。(3) 保護(hù)環(huán)境一一體現(xiàn)綠色化學(xué)思想：是指工業(yè)生產(chǎn)的過程中沒有(或者極少有)有毒、有害物質(zhì)排出，合成產(chǎn)品的原子利用率盡量達(dá)到。答案：循環(huán)空氣熱交換百分之百【例題精講】例1 聯(lián)堿法(候氏制堿法)和氨堿法的生產(chǎn)流程簡要表示如下圖：CQNH沉淀W ,池爐食鹽水X循環(huán)II合成氨廠Z循環(huán)If NaCQ十食鹽細(xì)粉食鹽水，NH排出液W冷卻至10C以下，過濾NHCI聯(lián)堿法(候氏制堿法)牛產(chǎn)流程示意圖氨堿法生產(chǎn)流程示蕙圖(1 )沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為(2) 填寫化學(xué)式：X是，丫是； Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質(zhì)

12、還有；排出液中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外'還有。(3) 在氨堿法生產(chǎn)過程中氨要循環(huán)使用，但不需要補(bǔ)充，在母液中加生石灰前先要加熱的原因是氨堿法總反應(yīng)過程可用化學(xué)方程式表示為。(4) 根據(jù)聯(lián)堿法中從母液中提取氯化鞍晶體的過程推測，所得結(jié)論正確是。a.常溫時氯化鞍的溶解度比氯化鈉小b .通入氨氣能增大NH+的濃度，使氯化鞍更多析出c. 加入食鹽細(xì)粉能提高NM的濃度，使NaHCO吉晶析出d. 通入氨氣能使NaHCO?；癁镹sQG，提高析出的NHCI純度(5) 聯(lián)堿法中，每當(dāng)通入NH 44.8L (已折合成標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時可以得到純堿100.0g，則NH的利用率為湘比于氨堿法，氯化鈉的利用率從70%提

13、高到90%以上，主要是設(shè)計了(填上述流程中的編號)。指出聯(lián)堿法的另_項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)。(6) 綠色化學(xué)的重要原則之一是提高反應(yīng)的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)合制堿法”總反應(yīng)，列出計算原子利用率的表達(dá)式：原子利用率( = 。例2.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NqCQ的主要步驟是：將配制好的飽和NaCI溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30- 35C，攪拌下分批加入研細(xì)的NHMCO固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫 30分鐘，靜置、過濾得NaHCO晶體。用少量 蒸館水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時，得NazCO固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/iOOg水)表溫度鹽溶解度OC10C20

14、C30 C40 C50 C60 C100CNaCINHHCONaHCONHCI 35CNHHCO會有分解請回答：反應(yīng)溫度控制在30- 35C,是因?yàn)槿魡J于35 C，貝U若低于30C，則，為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為°加料完畢后'繼續(xù)保溫30分鐘，目的是一. 。靜置后只析出NaHCO晶體的原因是。用蒸館水洗滌NaHCO晶體的目的是除去雜質(zhì)（以化學(xué)式表示）過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NaCI溶液循環(huán)使用，同時可回收NHCI（4）測試純堿產(chǎn)品中NaHCO含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品Wg，放入錐形瓶中加蒸錮水溶解，加1 2滴酚曲指不劑，用物

15、質(zhì)的量濃度為c （ mol/L ）的HCI溶液滴定至溶液由紅色到無色（指不CO2 +H+THC （3反應(yīng)的終點(diǎn)），所用HCI溶液的體積為VmL,再力11 2滴甲基橙指不劑，繼續(xù)用HCI溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCI溶液總體積為“ mLo寫出純堿樣品中NaHCO質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算式：NaHCC% =°例3. （1） Solvay制堿（氨堿）法和侯德榜（聯(lián)合）制堿法的基本原理均可用反應(yīng)方程式表示為：NaCI+ +T NaHCOM +將NaHCO沉淀濾出后，母液中殘留的離子主要有Cl-、NH+和、。該母液的酸堿性為 （選擇填充）。a.強(qiáng)酸性b.強(qiáng)堿性c.接近中性Solvay對母液的基本處理

16、是：加入 。Solvay法中是循環(huán)使用的。侯德榜對母液的基本處理是：加入和，得到重要的副產(chǎn)品。侯德榜法中是部分循環(huán)使用的。如果從海水中提取的食鹽未經(jīng)精制（提純），所得純堿中含有的難溶性雜質(zhì)將主要是和（用化學(xué)式表示）。（2）工業(yè)上需要對溶液進(jìn)行堿化時，常用氨水替代NaOH好處何在，請說出你對此的看法。答案.1.（1）NaCI + NH 3 + CO2+H2O T NaHCOj + NHQI（ 2）CQ NH sNa 2CO、NHCI CaCI 2、NaCI（ 3）防止生石灰先跟溶液中的NaHCO反應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀CaCO3+2NaCI宀w2CO + CaCS(4)bd(5)%循 環(huán)I避免產(chǎn)生大量

17、含有 CaCb的廢液(或節(jié)省石灰窯、蒸氨塔等設(shè)備)(6)由于總反應(yīng)可看作是：2NH+2NaCI+CO+HQT NQCO+2NHCI，所以：原子利用率(%目標(biāo)產(chǎn)物總產(chǎn)量 。m(Na2CO3)m(NHQ) m(NaCI) m(NHs) m(CO2) -mAO)反應(yīng)物總質(zhì)量2.(1)NH4HCO分解反應(yīng)速率降低水浴加熱使反應(yīng)充分進(jìn)行NaHCO 3的溶解度最小NaCI NH Q NH 4HCO(3) NaHCO NaCI NH 4CI NH 4HCOHCI就忙飛礦 xwo%J -3. (1)fO+Nb+COT NHCI Na +、HCO c石灰氨氣(或氨氣和部分二氧化碳)氨氣食鹽NFLCI食鹽(或食鹽

18、和二氧化碳)Mg(OH 2和 CaCO (寫 MgCO 也可)(2) 成本較低；可同時制得氮肥；容易控制堿度(或其它合理答案)課后作業(yè)1. 1892年，比利時人索爾維以NaCI、CO、HO NH為原料生產(chǎn)N&CO,叫索爾維法.其主要步驟是：在NH飽和的NaCI溶液中通入CQ制得NaHCO(2)再將NaHCO焙燒制得純堿，CQ循環(huán)使用；(3)在析出小蘇打的母液中加入生石灰，NH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(jìn)，用NaCI固體代替生石灰，加入母液使NHCI晶體析出，生產(chǎn)出純堿和氯化鞍.這便是舉世聞名的“侯氏制堿法”.試回答：(1

19、) 在氨飽和NaCI溶液中通入CQ的兩步反應(yīng)方程式為。(2) 不能在NaCI溶液中通入CO制NaHCO勺原因。(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。2. 1892年比利時人索爾維以NaCI、CO、NH、HO為原料制得了純凈的NaaCO,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NH(2)從綠色化學(xué)原料的充分利用的角度看，該方法有二個明顯的缺陷是:a； b。我國化學(xué)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)流程可簡要表示如下:I合哼廠I沉癥池環(huán)耳廡擁血刃0 了帽環(huán)I（旌片娼I產(chǎn)

20、品該法是將合成氨工廠生產(chǎn)的NH及副產(chǎn)品CO,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 NazCO,再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是。3. 1942年，我國化工專家侯德榜以NaCI、NH、CO等為原料先制得NaHCQ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)。有尖反應(yīng)的化學(xué)方程式如下:NH+ CO+ H2O TNHHCO ；NHHCO+ NaCT NaHCOj + NHCI ;2NaHCONaaCO+ COf+ 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)，請寫出工業(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)，

21、若從勒夏特列原理來分析，合成氨應(yīng)選擇的溫度和壓強(qiáng)是（選填字母）。a .咼溫b .低溫c .常溫d .咼壓e .低壓f .常壓（2）碳酸氫鞍與飽和食鹽水反應(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(xué)們按各自設(shè)計的方案進(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 儀器未畫出）。請回答： 寫出甲中發(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晶體的操作是（填分離操作的名稱）

22、。a管通入第二位同學(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，須先從氣體，再從b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 無水氯化鈣（4）請你再寫出一種實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法（用簡要的文字和相尖的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述）：答案：1 NH3+H2O+COTNHHCONHHC 耐 NaCINH Q + NaHCOM(2) H 2CO酸性比鹽酸弱，CO與NaCI不反應(yīng)(3) 2NH 4CI + CaS CaCb+ H2O+2NH f(4) 使NHCI析出，可做氮肥，不生成CaCh，原料NaCI充分利用。2.(1)不需要(2) a.氯化鈉未能充分利用；b .產(chǎn)生CaCS廢棄物(3) 將NHCI作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)NH循環(huán)使用；對分離出NaHC鞋口 NFkCI后含NaCI的溶液循環(huán)使用。(4) 補(bǔ)充 2mol NaCI ； 2mol N