2023年高中化學(xué)新教材同步必修第一冊微專題四純堿的生產(chǎn)歷史與侯氏制堿法

一、路布蘭制堿法1791年法國醫(yī)生路布蘭首先取得專利，以食鹽為原料，制得了純堿，稱為路布蘭制堿法。制取原理與步驟先使氯化鈉與硫酸反響，生成硫酸鈉：2 4 2 2NaCHSONaSO＋2HC2 4 2 然后用焦炭復(fù)原硫酸鈉得硫化鈉：2 4 NaSO4CNa＋4C2 4 3最終利用硫化鈉與石灰石的反響生產(chǎn)碳酸鈉：Na2S＋CaCO3===Na2CO＋CaS。3制取方法評價路布蘭制取純堿，主要生產(chǎn)過程在固相中進(jìn)展，難以連續(xù)生產(chǎn)，又需硫酸作原料，設(shè)備腐蝕嚴(yán)峻，產(chǎn)品質(zhì)量不純，原料利用不充分，價格較貴，所以在2020年月被淘汰。二、索爾維制堿法1861(氯化鈉)、石灰石(經(jīng)煅燒生成生石灰和二氧化碳)、氨氣為原料來制取純堿。制取原理與步驟在飽和食鹽水中先通入氨氣，再通入二氧化碳，析出碳酸氫鈉：NaCl＋NH

＋CO＋HO===NaHCO↓＋NHCl。3 2 2 3 4過濾、洗滌、煅燒碳酸氫鈉晶體，得到純堿產(chǎn)品：3 2 3 2 2NaHCO===NaCO＋CO↑HO3 2 3 2 反響產(chǎn)生的二氧化碳循環(huán)使用。氯化銨濾液與石灰乳混合加熱：2NHC＋Ca(OH)CaCl＋2NH2H，反響產(chǎn)生的氨氣循環(huán)使用。4 2 2 3 2制取方法評價氨堿法(索爾維制堿法)的優(yōu)點是：原料(食鹽和石灰石)廉價；產(chǎn)品純堿的純度高；副產(chǎn)品氨和首先是原料食鹽的利用率低，其次是產(chǎn)生大量的廢渣氯化鈣。三、侯氏制堿法1943合起來，同時生產(chǎn)純堿和氯化銨兩種產(chǎn)品的方法。原料是食鹽、氨和二氧化碳，二氧化碳為合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣。制取原理與步驟侯氏制堿法，低溫下先向飽和食鹽水中通入氨氣，再通入二氧化碳可析出碳酸氫鈉，再參與細(xì)鹽末，因氯離子存在及低溫條件使氯化銨溶解度突然降低，而食鹽的溶解度變化不大，所以氯化銨析出而食鹽不析出；再用氨飽和后通二氧化碳，結(jié)果相繼析出NaHCO3和NH4Cl，該法生產(chǎn)的純堿質(zhì)量優(yōu)良，純白如雪。制取方法評價侯氏制堿法與氨堿法相比較，其優(yōu)點是食鹽的利用率大大提高，用等量的食鹽可生產(chǎn)更多的純堿，同時得到氮肥氯化銨，不再產(chǎn)生廢渣氯化鈣，削減了對環(huán)境的污染，并且大大降低了純堿和氮肥的本錢，充分表達(dá)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性。

＋NH＋HO===NaHCO↓＋NH

Cl”是著名的“侯氏制堿法”的重要反響。2 3 2 3 4下面是4位同學(xué)對該反響涉及的有關(guān)學(xué)問發(fā)表的局部見解。其中不正確的選項是( )答案C42 3 解析侯氏制堿法的實質(zhì)就是利用NaHCO3溶解度比其他物質(zhì)小的原理則A說法正確；析出晶體后的溶液確定為該物質(zhì)的飽和溶液則C說法錯誤純堿是NaCO的俗名而NaHCO的俗名是小蘇打，則B說法正確；NHCl是一種可用作氮肥的副產(chǎn)品，D說法正確。2．以以下圖是侯氏制堿法在試驗室進(jìn)展模擬試驗的生產(chǎn)流程示意圖，則以下表達(dá)正確的選項是( 42 3 A．A氣體是CO2，B氣體是NH3B．第Ⅲ步得到的晶體是Na2CO3·10H2OC．侯氏制堿法的工藝過程中應(yīng)用了物質(zhì)溶解度的差異D．第Ⅳ步操作的主要過程有溶解、蒸發(fā)、結(jié)晶答案C解析侯氏制堿法中應(yīng)先在飽和食鹽水中通入NH3再通入CO2CO2在飽和食鹽水中的溶解度很小，先通入NH3

使食鹽水顯堿性，能夠吸取大量CO2

氣體，產(chǎn)生高濃度的HCO－，3才能析出NaHCO33

晶體。酸氫鈉固體：NaCl＋NH＋CO＋HO===NaHCO↓＋NHCl。據(jù)此，我國精彩的化學(xué)家侯德3 2 2 3 4榜設(shè)計出了生產(chǎn)純堿的方法：飽和NaCl3NaHCONaCO，②通CO 3 2 32這種方法被人們稱為侯氏制堿法。試答復(fù)以下問題：寫出由碳酸氫鈉固體制碳酸鈉的化學(xué)方程式：。假設(shè)碳酸鈉固體中混有碳酸氫鈉固體，應(yīng)如何除去？ 寫出方法)；假設(shè)碳酸氫鈉溶液中混有碳酸鈉溶液應(yīng)如何除去？ 寫出化學(xué)方程式)。答案(1)2NaHCONaCO＋HOCO↑3 2 3 2 232(2)加熱Na2CO＋H32

O＋CO

===2NaHCO↓23解析(1)NaHCO 固體受熱簡潔分解生成 NaCO，反響的化學(xué)方程式為 2NaHCO23

====3 2 3 32Na2CO3＋H2O＋CO↑。(2)NaHCO3固體受熱簡潔分解生成Na2CO3，Na2CO3固體中混有NaHCO3NaHCO3溶液中混有Na2CO3中通入過量二氧化碳?xì)怏w。2侯氏制堿法的步驟如以以下圖：試答復(fù)以下問題：假設(shè)上述的懸濁液是碳酸氫鈉和氯化銨的混合液則Ⅰ和Ⅱ的總反響方程式為 。由這一反響可知氯化鈉比碳酸氫鈉的溶解度 。Ⅲ的操作叫 。Ⅳ的操作叫答案(1)NaCl＋NH＋CO＋HO===NaHCO↓＋NH

。Cl 大(2)過濾(3)灼燒3 2 2 3 433解析(1)從生成物是NaHCO3和NH4Cl兩種物質(zhì)不難寫出Ⅰ、Ⅱ的總反響方程式：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO↓＋NH4Cl。明顯溶解度：NaCl>NaHCO3，所以在NaCl的飽和溶液中才會析出 NaHCO。(2)把不溶晶體與液體分別的方法稱為過濾。 (3)Ⅳ的操作是對NaHCO3進(jìn)展加熱，使其分解，同時使揮發(fā)性物質(zhì)氣化而除去，該操作為灼燒。5．“索爾維制堿法”工藝流程如以下圖，請答復(fù)以下問題：33向飽和氯化鈉溶液中先通入 效果更好反響制得NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化學(xué)方程式為 。2 3 索爾維制堿法除了得到純堿外還會產(chǎn)生一種廢渣 侯氏制堿法在此工藝上改進(jìn)，不再使用碳酸鈣制備CO，而是在制備NH的過程中制得CO，則侯氏制堿法在得到純堿的同時還制得了 ，此物質(zhì)在農(nóng)業(yè)上的用途是 2 3 答案(1)NH3 NaCl＋NH＋CO＋HO===NaHCO↓＋NHCl3 2 2 3 4(2)CaCl2 NH4Cl 作氮肥解析(1)由于氨氣極易溶于水，所以向飽和NaCl溶液中先通入氨氣，效果更好。反響制得3NaHCO3沉淀和NH4Cl溶液的化學(xué)方程式為NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO↓＋NH4Cl。3(2)依據(jù)原子守恒可知反響后還有氯化鈣生成。依據(jù)方程式NaClNH3CO2＋3H2O===NaHCO↓＋NH4Cl可知侯氏制堿法在得到純堿的同時還制得氯化銨。銨鹽在農(nóng)業(yè)上3可作氮肥。6．純堿是一種重要的化工原料，廣泛應(yīng)用于玻璃、造紙、紡織和洗滌劑的生產(chǎn)。起初，人們從鹽堿地和鹽湖中獲得純堿，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)進(jìn)展的需要，純堿的化學(xué)式為 。性氣味的氣體，其分子構(gòu)造示意圖為，該氣體遇空氣中的水蒸氣易形成酸霧，腐蝕金屬1791年，“路布蘭制堿法”取得專利。該方法以硫酸、氯化鈉、木炭、白堊石(主要成分為碳酸鈣)為原料，但在2020性氣味的氣體，其分子構(gòu)造示意圖為，該氣體遇空氣中的水蒸氣易形成酸霧，腐蝕金屬設(shè)備該酸霧腐蝕金屬鐵的化學(xué)方程式為 。(3)1861年，“索爾維制堿法”問世該方法是在用氯化鈉溶液吸取兩種工業(yè)廢氣時意外覺察的，反響后生成碳酸氫鈉和氯化銨(NH4Cl)，再加熱碳酸氫鈉即可制得純堿氯化鈉溶液吸取的兩種氣體為 (填字母)。A．Cl2C．SO2

B．NH3D．CO2(4)“侯氏制堿法”由我國化學(xué)工程專家侯德榜先生于1943年創(chuàng)立，是“索爾維制堿法”的改進(jìn)，大大提高了原料的利用率，至今仍為全世界廣泛承受。用如以下圖裝置可以模擬“加熱碳酸氫鈉制得純堿”的過程。當(dāng)觀看到B中消滅渾濁時停頓加熱A中發(fā)生反響的化學(xué)方程式 將A試管冷卻至室溫，向其中參與稀鹽酸，充分反響后測得溶液的pH＝5，則該溶液中含有的溶質(zhì)為 。答案(1)NaCO (2)F＋2HCl===FeCl＋H↑(3)BD (4)2NaHCO===NaCO＋H＋2 3 2 2 3 2 3 22CO↑HCl和NaCl2解析(1)純堿的化學(xué)式為Na2CO3。依據(jù)濃鹽酸有揮發(fā)性，揮發(fā)出一種無色、有