DOC《侯氏制碱法的原理及应用》

侯氏制碱法的原理及应用 小结:工业制纯碱的方法: 1.

氨碱法(索尔维制碱法) 向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和,然后在加压下通入CO2(由CaCO3煅烧而得),因NaHCO3溶解度较小,故反应有:NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NaCl+NH4HCO3=NaHCO3↓+NH4Cl 将析出的NaHCO3晶体煅烧,即得Na2CO3: 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨,以便循环使用2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 此法优点:原料经济,能连续生产,CO2和NH3能回收使用. 缺点:大量CaCl2用途不大,NaCl利用率只有70%,约有30%的NaCl留在母液中. 2.联合制碱法(侯氏制碱法) 根据NH4Cl在常温时的溶解度比NaCl大,而在低温下却比NaCl溶解度小的原理,在278K~283K(5℃~10℃)时,向母液中加入食盐细粉,而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥. 此法优点:保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96%;

NH4Cl可做氮肥;

可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序. 例1 1892年,比利时人索尔维以NaCl、CO

2、H2O、NH3为原料生产Na2CO3,叫索尔维法.其主要步骤是:(1)在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3;

(2)再将NaHCO3焙烧制得纯碱,CO2循环使用;

(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰,NH3循环使用.1940年,我国著名化工专家侯德榜先生,冲破了"索尔维"法的技术封锁,并加以改进,用NaCl固体代替生石灰,加入母液使NH4Cl晶体析出,生产出纯碱和氯化铵.这便是举世闻名的"侯氏制碱法".试回答: (1)在氨饱和NaCl溶液中通入CO2的两步反应方程式为 . (2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因 . (3)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是 . (4)"侯氏制碱法"与"索尔维法"相比其优点是 . 例2 1892年比利时人索尔维以NaCl、CO

2、NH

3、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CO2,再与饱和食盐水反应…….该法与氨碱法不同之处有二点: (3) (4)从理论上看,每再生产1mol Na2CO3,再补充的物质及其物质的量分别是 . 例3 1942年,我国化工专家侯德榜以NaCl、NH

3、CO2等为原料先制得NaHCO3,进而生产出纯碱,他的"侯氏制碱法"为世界制碱工业做出了突出贡献.有关反应的化学方程式如下: NH3+CO2+H2O NH4HCO3 ;

NH4HCO3+NaCl NaHCO3↓+NH4Cl ;

2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O (1)"侯氏制碱法"把合成氨和纯碱两种产品联合生产,请写出工业合成氨的化学反应方程式 ;

已知合成氨为放热反应,若从勒夏特列原理来分析,合成氨应选择的温度和压强是 (选填字母).a.高温 b.低温 c.常温 d.高压 e.低压 f.常压 (2)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,所以在溶液中首先结晶析出 (3)某探究活动小组根据上述制碱原理,欲制备碳酸氢钠,同学们按各自设计的方案进行实验. 第一位同学: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).请回答: ①写出甲中发生反应的离子方程式 .②乙装置中的试剂是 . ③实验结束后,分离出NaHCO3 晶体的操作是 (填分离操作的名称). 第二位同学:用图中戊装置进行实验(其它装置未画出). ①为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度,实验时,须先从a管通入 气体,再从b管中通入 气体. ②装置c中的试剂为 (选填字母).e .碱石灰 f.浓硫酸 g.无水氯化钙 (4)请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法(用简要的文字和相关的化学反应方程式来描述) 例4 我国制碱工业的先驱―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+NaCl+H2O NH4Cl+NaHCO3(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_ (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 溶解盐度0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ NaCl 35.7 35.8 36.0 36.3 36.6 37.0 NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 NH4Cl 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NaCl的质量为5.85g,实验后得到干燥的NaHCO3晶体的质量为5.04g,则NaHCO3的产率为 .