侯氏制堿法的原理及應(yīng)用帶答案

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co2(由CaCO3煅燒而得)，因NaHCO3溶解度較小，故有下列反應(yīng)發(fā)生：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NaCl+NH4HCO3=NaHCO3J+NH4Cl將析出的N將析出的N嚴O’晶體煅燒，即得Na2CO3：2NaHCO3====Na2CO3+CO2t+H2O母液中的nh4c1加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用:4A2NH4C1+Ca(OH)2==CaC12+2NH3f+2H2O此法優(yōu)點：原料經(jīng)濟，能連續(xù)生產(chǎn)，co2和nh3能回收使用.缺點：大量CaC12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)NH4C1在常溫時的溶解度比NaCl大，而在低溫下卻比NaCl溶解度小的原理，在278K?283K(5°C?10°C)時，向母液中加入食鹽細粉，而使NH4Cl單獨結(jié)晶析出供做氮肥.此法優(yōu)點：保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96%；NH4Cl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，比利時人索爾維以NaCl、CO2、H2O、NH3為原料生產(chǎn)Na2CO3,叫索爾維法.其主要步驟是：(1)在NH3飽和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3；⑵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，用NaCl固體代替生石灰,加入母液使NH4Cl晶體析出，生產(chǎn)出純堿和氯化銨.這便是舉世聞名的“侯氏制堿法”.試回答：TOC\o"1-5"\h\z在氨飽和NaCl溶液中通入CO2的兩步反應(yīng)方程式為 。⑵不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因 。⑶析出小蘇打的母液中加入生石灰的反應(yīng)方程式 。(4)“侯氏制堿法”與“索爾維法”相比其優(yōu)點是 。解析：co2解析：co2在水中發(fā)生反應(yīng)：CO2+H2OWH2CO3壬H++HCO亍，因為碳酸是弱酸，所以HCO亍在水溶液中濃度很?。坏窃谕ㄈ氚睔夂?，氨氣在水溶液中也發(fā)生反應(yīng)：NH3+H2^NH3?H2^NH:+OH-，所得到的少量OH-和前一反應(yīng)中的H+結(jié)合生成極弱的電解質(zhì)H2O,從而使得兩個反應(yīng)都向右進行，可以使溶液中HCO亍的濃度變大，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CaCl2,改用NaCl，利用NH4Cl溶解度小的原理可析出NH4Cl做肥料，析出NH4Cl的母液循環(huán)使用,

原料充分利用，NH3循環(huán)使用，不生成CaCl2.答案：(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NH4CI+NaHCO3；⑵H2CO3酸性比鹽酸弱，CO2與NaCl不反應(yīng)(3)2NH4C1+CaO=CaCl2+H2O+2NH3f⑷使NH4Cl析出，可做氮肥，不生成CaCl2，原料NaCl充分利用。例21892年比利時人索爾維以NaCl、CO2、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：H2稱氨堿法,其主要生產(chǎn)流程如下：H2D■+NH3■+CaCla1j 令申rm■碩+噠］及其他物質(zhì)的陛茨$ 1-IrTT/n1工-＞卜5「心］+『也+|H訓(xùn) 〉井.從理論上看，循環(huán)生產(chǎn)是否需要再補充nh3? 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：循環(huán)I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：① 。② 。(4)從理論上看，每再生產(chǎn)1molNa2CO3，再補充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是 例2(1)不需要a.氯化鈉未能充分利用； b?產(chǎn)生CaCl2廢棄物①將NH4Cl作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)NH3循環(huán)使用；②對分離出NaHCO3和NH4Cl后含NaCl的溶液循環(huán)使用。補充2molNaCl；2molNH3；1molCO2例3 1942年，我國化工專家侯德榜以NaCl、NH3、CO2等為原料先制得NaHCO3，進而生產(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。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式如下：NH3+CO2+H2O—NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl—NaHCO3j+NH4Cl；2NaHCO3」=Na2CO3+CO2T+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)，若從勒夏特列原理來分析，合成氨應(yīng)選擇的溫度和壓強 （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 。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)計的方案進行實驗。第一位同學(xué)：將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如下圖所示（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 。乙裝置中的試劑 。實驗結(jié)束后，分離出NaHCO3晶體的操作是 （填分離操作的名稱）。甲 乙 丙 丁 ，.戊第二位同學(xué)：用圖中戊裝置進行實驗（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，實驗時，須先從a管通入 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）請你再寫出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法（用簡要的文字和相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述）： 。

例3(例3(1)(2)cN2+3H2催化劑2NH3高溫高壓b、d（3） 第一位同學(xué)：①CaCO3+2H+=Ca2++H2O+CO2f飽和碳酸氫鈉溶液過濾第二位同學(xué)：①nh3（氨）CO2（二氧化碳）②g（4）向燒堿溶液中通入過量CO2:NaOH+CO2 NaHCO3；或向飽和Na2CO3溶液中通入過量CO2:Na2CO3+CO2+H2^=2NaHCO3等,其它合理方法均可。例4我國制堿工業(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+H2O NH4Cl+NaHCO3（晶體），依據(jù)此原理，欲制得碳酸氫鈉晶體，某校學(xué)生設(shè)計了如下實驗裝置，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）卜溶溫度鹽\度、o°c10C20C30C40C50CNaCl\ \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行實驗，結(jié)果沒有得到碳酸氫鈉晶體，指導(dǎo)教師指出應(yīng)在 裝置之間（填寫字母）連接一個盛有 的洗氣裝置，其作用是 。（4） 若該校學(xué)生進行實驗時，所用飽和食鹽水中含NaCl的質(zhì)量為5.85g,實驗后得到干燥的NaHCO3晶體的質(zhì)量為5.04g，則NaHCO3的產(chǎn)率為 。

例4(1)CaCO3+2H+=Ca2++CO2件H2O；吸收從B裝置中的試管內(nèi)逸出的氨氣，減少對環(huán)境的污染溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出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HC1氣體(4)60%有關(guān)侯氏制減法的高考試題(2005上海)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f棉取畐〔產(chǎn)品)Na;食鹽水f棉取畐〔產(chǎn)品)Na;CO3TOC\o"1-5"\h\z上述生產(chǎn)純堿的方法稱，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 。寫出上述流程中X物質(zhì)的分子式 。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 (填上述流程中的編號)的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作 (5)為檢驗產(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，加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有 。增大NH4曲勺濃度，使NH4C1更多地析出使NaHCO3更多地析出使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度(A)(本題共12分)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)NH3+CO2+H2O+NaCl^NH4Cl+NaHCO3；或NH3+CO2+H2OfNH4HCO3 NH4HCO3+NaClfNaHCO3(+NH4CICO2I過濾5)稀硝酸和硝酸銀溶液6)ac(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)，實驗室制備純堿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30?35°C，攪拌下分批加入研細的NH4HCO3固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得NaHCO3晶體。用少量蒸餾水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒2小時，制得Na2CO3固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度(g/100g水)表溫鹽\溶解度Sc10C20C30C40C50C60C100CNaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0—①一一一NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4一NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3①＞35CNH4HCO3會有分解請回答：反應(yīng)溫度控制在30?35C，是因為若高于35C，則 ，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 。靜置后只析出NaHCO3晶體的原因是 。用蒸餾水洗滌NaHCO3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 ，并作進一步處理，使NaC1溶液循環(huán)使用，同時可回收NH4C1。測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準確稱取純堿樣品Wg,放入錐形瓶中加蒸餾水溶解，加1?2滴酚酞指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c(mo1/L)的HC1溶液滴定至溶液由紅色到無色(指示CO32-+H+=HCO3-反應(yīng)的終點)，所用HC1溶液體積為V1mL，再加1?2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HC1溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HC1溶液總體積為V2mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分數(shù)的計算式：NaHCO3(%)= NH4HCO3分解反應(yīng)速率降低水浴加熱使反應(yīng)充分進行NaHCO3的溶解度最小NaClNH4ClNH4HCO3(3)NaHCO3NaC1NH4C1NH4HCO3HC1c(v-v)X—(4) 2-1000x100%

（2010上海）27.工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下：TOC\o"1-5"\h\zAB NHi CCh EII I 丨 _L粗鹽水f阪｛_?匕頑?麗f|邂壑jf 蘇*純堿C 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來源于石灰窯廠），寫出A、B的化學(xué)式。A B 2） 實驗室提純粗鹽的實驗操作依次為：取樣、 、沉淀、 、 、冷卻結(jié)晶、 、烘干。TOC\o"1-5"\h\z3） 工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象 。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體，其原因 。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)