侯氏制堿法的原理及應(yīng)用-帶答案(共7頁)

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 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＝NH4HCO3 NaCl＋NH4HCO3＝NaHCO3↓＋NH4Cl 將析出的NaHCO3晶體煅燒，即得Na2CO3： 2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循環(huán)使用： 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 此法優(yōu)點(diǎn)：原料經(jīng)濟(jì)，能連續(xù)生產(chǎn)，

2、CO2和NH3能回收使用． 缺點(diǎn)：大量CaCl2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)NH4Cl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℃～10℃)時，向母液中加入食鹽細(xì)粉，而使NH4Cl單獨(dú)結(jié)晶析出供做氮肥． 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%；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

3、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；(2)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(jìn)，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： (1)在氨飽和NaCl溶液中通入CO2的兩步反應(yīng)方程式為 。 (2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因

4、 。 (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 。 例1 解析：CO2在水中發(fā)生反應(yīng)：CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO，因?yàn)樘妓崾侨跛幔訦CO在水溶液中濃度很??；但是在通入氨氣后，氨氣在水溶液中也發(fā)生反應(yīng)：NH3＋H2ONH3H2ONH＋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(jìn)行，可以使溶液中HCO的濃度變大，由于NaHCO3溶解度較小，所以可析

5、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＝NH4HCO3 NH4HCO3＋NaCl＝NH4Cl＋NaHCO3↓ (2)H2CO3酸性比鹽酸弱，CO2與NaCl不反應(yīng) (3)2NH4Cl＋CaO＝CaCl2＋H2O＋2NH3↑ (4)使NH4Cl析出，可做氮肥，不生成CaCl2，原料NaCl充分利用。 例2 1892年比利時人索爾維以NaCl、CO2、NH3、H2O

6、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： （1）從理論上看，循環(huán)生產(chǎn)是否需要再補(bǔ)充NH3？ 。 （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： 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(diǎn)： （3）①

7、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。　　　 （4）從理論上看，每再生產(chǎn)1mol Na2CO3，再補(bǔ)充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是 。 例2 （1）不需要　　　 （2）a．氯化鈉未能充分利用； b．產(chǎn)生CaCl2廢棄物 （3）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。 （4）補(bǔ)充2mol

8、 NaCl；2mol NH3；1 mol CO2 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(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)。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式如下： NH3＋CO2＋H2O NH4HCO3 ； NH4HCO3＋NaCl NaHCO3↓＋NH4Cl ； 2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋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

9、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(qiáng)是 （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

10、答： ①寫出甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 。 ②乙裝置中的試劑是 。 ③實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，分離出NaHCO3 晶體的操作是 （填分離操作的名稱）。 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）。 ①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a管通入 氣體，再從b管中通入 氣體。 ②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

11、（4）請你再寫出一種實(shí)驗(yàn)室制取少量碳酸氫鈉的方法（用簡要的文字和相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)方程式來描述）： 。 N2 + 3H2 2NH3 例3 （1） b、d （2）c （3）第一位同學(xué)：① CaCO3 + 2H+ = Ca2+ + H2O + CO2↑ ② 飽和碳酸氫鈉溶液 ③ 過濾 第二位同學(xué)：①N

12、H3（氨） CO2 （二氧化碳） ② g （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＋H2O 2NaHCO3 等， 其它合理方法均可。 例4 我國制堿工業(yè)的先驅(qū)—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(shí)驗(yàn)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

13、達(dá)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） 溫度 溶 解 鹽 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.

14、3 37.2 41.4 45.8 50.4 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(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，所用飽和食鹽水中含NaCl的質(zhì)量為5.85g，實(shí)驗(yàn)后得到干燥的NaHCO3晶體的質(zhì)量為5.04g，則NaHCO3的產(chǎn)率為 。 例

15、4 （1）CaCO3+2H+=Ca2++CO2↑+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 （2）溫度越低，碳酸氫鈉的溶解度越小，便于析出 （3）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HCl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： （1）上述生產(chǎn)純堿的方法稱，副產(chǎn)品的一種用途為 。 （2）沉淀池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是 。

16、 （3）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 （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NH4＋的濃度，使NH4Cl更多

17、地析出 （b） 使NaHCO3更多地析出 （c） 使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3，提高析出的NH4Cl純度 （A）（本題共12分） （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）NH3＋CO2＋H2O＋NaCl→NH4Cl＋NaHCO3↓ 或NH3＋CO2＋H2O→NH4HCO3 NH4HCO3＋NaCl→NaHCO3↓＋NH4Cl （3）CO2 （4）I 過濾 （5）稀硝酸和硝酸銀溶液 （6）a c （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(shí)驗(yàn)室制備純堿Na2CO3的主要步驟是：

18、將配制好的飽和NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在30～35℃，攪拌下分批加入研細(xì)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 溫度 溶解度 鹽 0℃ 10℃ 20℃ 30℃ 40℃ 50℃ 60℃ 100℃ NaCl 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 － －

19、 － NaHCO3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 － NH4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3 ①＞35℃NH4HCO3會有分解 請回答： （1）反應(yīng)溫度控制在30～35℃，是因?yàn)槿舾哂?5℃，則 ，若低于30℃，則 ；為控制此溫度范圍，采取的加熱方法為 。 （2）加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，目的是

20、 。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）。 （3）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NaCl溶液循環(huán)使用，同時可回收NH4Cl。 （4）測試純堿產(chǎn)品中NaHCO3含量的方法是：準(zhǔn)確稱取純堿樣品W g，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(mol/L)的HCl

21、溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示CO32－＋H＋＝HCO3－反應(yīng)的終點(diǎn)），所用HCl溶液體積為V1 mL，再加1～2滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用HCl溶液總體積為V2 mL。寫出純堿樣品中NaHCO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計算式：NaHCO3（％）＝ （1）NH4HCO3分解 反應(yīng)速率降低 水浴加熱 （2）使反應(yīng)充分進(jìn)行 NaHCO3的溶解度最小 NaCl NH4Cl NH4HCO3 （3）NaHCO3 NaCl NH4Cl NH4HCO3 HCl （4） （2010上海）27．工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝

22、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A、B的化學(xué)式。 A B 2）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

23、 。 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)式中所用的有關(guān)符號的含義） （2010上海）27． 專心---專注---專業(yè)