- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤．
第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品．
第二步：先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体．继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生．
第三步：过滤C中所得的混合物，得到NaHCO3固体．
第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4C1晶体析出．
（1）如图所示装置的连接顺序是：a接______；______接______；b接______．
（2）A中常选用的固体反应物为______；D中应选用的液体为______
（3）第二步中必须先让______装置先发生反应
（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是______
（5）第四步中分离出NH4Cl晶体的操作是______；其所得的NH4C1晶体中常含有少量的NaCl和NaHCO3（约占5%～8%），请设计一个简单的实验，证明所得固体的成分大部分是NH4C1．简要写出操作和现象：______．
正确答案
解：（1）足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3，装置A产生CO2，装置B产生NH3，装置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸，则b接c，故a接f、e接d，
故答案为：f；e；d；c；
（2）A装置是制备二氧化碳气体的反应，所以固体为CaCO3用块状石灰石，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢，若不除去碳酸氢钠难以形成，所以应用饱和碳酸氢钠溶液或饱和氯化钠溶液除去，故答案为：块状石灰石；饱和NaHCO3溶液；
（3）候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水，二氧化碳气体水中溶解性较小，实验饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体；实验操作过程中，应让B装置先发生反应，
故答案为：B；
（4）氨气极易溶于水，用直导管向饱和氯化钠溶液中通入氨气，容易发生倒吸，C中用球形干燥管球形部分液面上升慢起缓冲作用，可以防止倒吸，故答案为：防倒吸；
（5）第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4Cl晶体析出，分离固体和液体用过滤的方法，步骤④中所得的氯化铵晶体中常含有少量的氯化钠和碳酸氢钠（约占5%～8%），设计简单的实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的分解产物为气体，温度降低氨气和氯化氢气体会重新生成固体氯化氨，方法为：取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵；
故答案为：过滤；取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵．
解析
解：（1）足量的CO2与NaOH反应生成NaHCO3，装置A产生CO2，装置B产生NH3，装置D除去二氧化碳中的HCl，二氧化碳与氨气通入C中应防止倒吸，则b接c，故a接f、e接d，
故答案为：f；e；d；c；
（2）A装置是制备二氧化碳气体的反应，所以固体为CaCO3用块状石灰石，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢，若不除去碳酸氢钠难以形成，所以应用饱和碳酸氢钠溶液或饱和氯化钠溶液除去，故答案为：块状石灰石；饱和NaHCO3溶液；
（3）候氏制碱方法是利用氨气溶解性大极易溶解于水，二氧化碳气体水中溶解性较小，实验饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳气体；实验操作过程中，应让B装置先发生反应，
故答案为：B；
（4）氨气极易溶于水，用直导管向饱和氯化钠溶液中通入氨气，容易发生倒吸，C中用球形干燥管球形部分液面上升慢起缓冲作用，可以防止倒吸，故答案为：防倒吸；
（5）第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4Cl晶体析出，分离固体和液体用过滤的方法，步骤④中所得的氯化铵晶体中常含有少量的氯化钠和碳酸氢钠（约占5%～8%），设计简单的实验证明所得固体的成分大部分是氯化铵，是利用氯化铵的分解产物为气体，温度降低氨气和氯化氢气体会重新生成固体氯化氨，方法为：取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵；
故答案为：过滤；取少量样品于试管中，用酒精灯加热，看到试管上端有白烟生成（或试管口有白色晶体），最后剩余极少量的固体，从而证明所得固体的成分大部分是氯化铵．
【化学--选修2化学与技术】
侯德榜制碱法，也叫联合制碱法，其生产流程可简要表示如下图：
（1）向沉淀池中通入CO2和氨气时，应先通入______．原因是______．
（2）沉淀池中发生反应的化学反应方程式是______；煅烧炉中发生的化学反应方程是______．
（3）向母液中通氨气并加入细小食盐颗粒，冷却析出的副产品是______，通入氨气的作用是______（填选项）
A．增大NH+4的浓度：使NH4Cl更多地析出
B．使NaHCO3更多地析出
C．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
（4）为提高原料氯化钠的利用率，主要是设计了______．（填上述流程中的编号）的循环，物质X是______．从沉淀池中分离沉淀的操作是______．
（5）CO2是制碱工业的重要原料，侯德耪制碱法和氨碱法中CO2的来源有何不同______．
（6）产品纯碱中含有碳酸氢钠，可以用加热分解的方法测定产品中纯碱的质量分数，已知样品质量为ag，加热至质量不再改变时称重为bg，则纯碱的质量分数为______．
正确答案
解：（1）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳，
故答案为：NH3；因为CO2溶解度小，而NH3易溶于水，先通入NH3有利于后面CO2的吸收；
（2）氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，
煅烧炉中碳酸氢钠不稳定，在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应方程式为2NaHCO3
故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（3）根据NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知，母液中溶质为氯化铵，向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入的氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵，所以选项A正确；
通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度所以选项C正确，
故答案为：NH4Cl；AC；
（4）循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，煅烧碳酸氢钠时生成二氧化碳、二氧化碳能循环利用，所以X是CO2，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤，
故答案为：Ⅰ；CO2；过滤；
（5）侯德耪制碱法：以食盐、氨和二氧化碳（其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气）为原料来制取纯碱，氨碱法：以食盐（氯化钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料来制取纯碱，两者CO2的来源不同，
故答案为：前者CO2是由合成氨厂提供，后者CO2是由碳酸钙分解得到；
（6）设原混合物中碳酸钠的质量为X，
2NaHCO3 
168 106 18 44 62
（a-x）g （a-b）g
列比例式：
故答案为：
解析
解：（1）二氧化碳在水中的溶解度较小，氨气极易溶于水，所以应该先通氨气有利于吸收二氧化碳，
故答案为：NH3；因为CO2溶解度小，而NH3易溶于水，先通入NH3有利于后面CO2的吸收；
（2）氨气、二氧化碳、水和氯化钠发生反应生成碳酸氢钠和氯化铵，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，
煅烧炉中碳酸氢钠不稳定，在加热条件下能分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，反应方程式为2NaHCO3
故答案为：NH3+CO2+NaCl+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（3）根据NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知，母液中溶质为氯化铵，向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入的氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵，所以选项A正确；
通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度所以选项C正确，
故答案为：NH4Cl；AC；
（4）循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，煅烧碳酸氢钠时生成二氧化碳、二氧化碳能循环利用，所以X是CO2，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤，
故答案为：Ⅰ；CO2；过滤；
（5）侯德耪制碱法：以食盐、氨和二氧化碳（其中二氧化碳来自合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气）为原料来制取纯碱，氨碱法：以食盐（氯化钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料来制取纯碱，两者CO2的来源不同，
故答案为：前者CO2是由合成氨厂提供，后者CO2是由碳酸钙分解得到；
（6）设原混合物中碳酸钠的质量为X，
2NaHCO3
168 106 18 44 62
（a-x）g （a-b）g
列比例式：
故答案为：
某纯碱厂用了中国化学家侯德榜对国外纯碱生产改良的工艺，它的生产流程可简要表示如下，请回答：
（1）该生产工艺的名称是______．
（2）合成氨厂的主要设备名称为______．
（3）沉淀池中发生反应的化学方程式为______．
（4）工艺流程中设计循环1、循环2的目的是______．
（5）从粗盐水（含Ca2+、Mg2+、等杂质）到饱和食盐水需经过除杂工艺．加入除杂试剂的顺序为______（a．NaOH溶液，b、Na2CO3溶液，c．BaCl2溶液．填代号），除杂后．还需加入______以调节pH至中性．
正确答案
解：（1）目前工业制碱方法有二：氨碱法和联合制碱法．题中方法由我们侯德榜所创，称为侯氏制碱法，也称为联合制碱法，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，得到碳酸氢钠同时得到氯化铵，
故答案为：联合制碱法或侯德榜制碱法；
（2）工业合成氨在合成塔中进行，氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气，故答案为：合成塔；
（3）从流程图可以看出，沉淀池中加入的反应物有氨气、二氧化碳、氯化钠，根据生成物是碳酸氢钠，可推出反应物有水，同时可知碳酸氢钠为沉淀，反应原理首先是氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢氨，然后碳酸氢氨和氯化钠发生复分解反应交换成分生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，所以反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
故答案为：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
（4）整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2，工艺流程中设计循环1、循环2节约了成本，减少了浪费，
故答案为：提高NaCl、CO2等原料的利用率，节约成本；
（5）除杂试剂为了除去杂质离子，一般是过量的，碳酸钠可以将钙离子以及过量的钡离子沉淀下来，BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序必须满足最后加入碳酸钠，过滤后再加盐酸至不再有气体生成即可调节pH至中性，所以除杂试剂BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序还可以是NaOH、BaCl2、Na2CO3、（或BaCl2、Na2CO3、NaOH），
故答案为：cba或cab或acb；盐酸．
解析
解：（1）目前工业制碱方法有二：氨碱法和联合制碱法．题中方法由我们侯德榜所创，称为侯氏制碱法，也称为联合制碱法，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，得到碳酸氢钠同时得到氯化铵，
故答案为：联合制碱法或侯德榜制碱法；
（2）工业合成氨在合成塔中进行，氮气和氢气在合成塔内发生化合反应生成氨气，故答案为：合成塔；
（3）从流程图可以看出，沉淀池中加入的反应物有氨气、二氧化碳、氯化钠，根据生成物是碳酸氢钠，可推出反应物有水，同时可知碳酸氢钠为沉淀，反应原理首先是氨气、二氧化碳和水反应生成碳酸氢氨，然后碳酸氢氨和氯化钠发生复分解反应交换成分生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，所以反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
故答案为：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓；
（4）整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2，工艺流程中设计循环1、循环2节约了成本，减少了浪费，
故答案为：提高NaCl、CO2等原料的利用率，节约成本；
（5）除杂试剂为了除去杂质离子，一般是过量的，碳酸钠可以将钙离子以及过量的钡离子沉淀下来，BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序必须满足最后加入碳酸钠，过滤后再加盐酸至不再有气体生成即可调节pH至中性，所以除杂试剂BaCl2、NaOH、Na2CO3加入的顺序还可以是NaOH、BaCl2、Na2CO3、（或BaCl2、Na2CO3、NaOH），
故答案为：cba或cab或acb；盐酸．
纯碱在日常生活和化学工业中用途很广，如用于硬水软化、洗涤剂生产、食品加工、石油精炼、粗盐精制、玻璃制造等领域．工业上以食盐、氨气（主要由合成氨厂提供）和二氧化碳为主要原料生产纯碱．其流程如下：
（1）盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程．为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀，可以向其中加入过量纯碱．此时将混合液中不溶物除去的方法是______，该操作中所用的仪器有铁架台（带铁圈）、烧杯等，还需要使用的仪器有______，溶液中多余的纯碱可以加______试剂来除去．
正确答案
解：（1）盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程．为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀，可以向其中加入过量纯碱．此时将混合液中不溶物除去的方法是过滤，过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗，在滤液中加入盐酸到不再产生气体为止除去碳酸钠；
故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒；盐酸；
解析
解：（1）盐水精制的过程是除去溶液中各种杂质的过程．为将盐水中含有的Ca2+、Mg2+等沉淀，可以向其中加入过量纯碱．此时将混合液中不溶物除去的方法是过滤，过滤操作需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗，在滤液中加入盐酸到不再产生气体为止除去碳酸钠；
故答案为：过滤；漏斗、玻璃棒；盐酸；
（2015秋•普宁市校级月考）制纯碱包括石灰石分解、粗盐水精制、氨盐水碳酸化等基本步骤．完成下列计算：
（1）CaCO3质量分数为0.90的石灰石100kg完成分解产生CO2______L（标准状况下）．
（2）石灰窑中，该石灰石100kg与焦炭混合焙烧，产生CO2 29120L（标准状况下），如果石灰石中碳酸钙完全分解，且焦炭完全燃烧，不产生CO，则焦炭的物质的量为______mol．
（3）已知粗盐水含MgCl2 6.80mol/m3，含CaCl2 3.00mol/m3．向粗盐水中加入Ca（OH）2除镁离子：MgCl2+Ca（OH）2=Mg（OH）2↓+CaCl2，然后加入Na2CO3除钙离子．处理上述粗盐水10m3，至少需要加Na2CO3______g．
（4）如果用碳酸化尾气（含NH3体积分数为0.100、CO2体积分数0.040）代替碳酸钠，发生如下反应：Ca2++2NH3+CO2+H2O=CaCO3↓+2NH4+．处理上述10m3粗盐水至少需要通入______ L（标准状况下）碳酸化尾气．
正确答案
解：（1）n（CaCO3）=
故答案为：20160；
（2）n（CaCO3）=
（3）粗盐水10m3，则该粗盐水中n（MgCl2 ）=6.80mol/m3×10m3=68mol，n（CaCl2）=3.00mol/m3×10m3=30mol，根据MgCl2+Ca（OH）2═Mg（OH）2↓+CaCl2知氯化镁生成氯化钙物质的量为n（MgCl2 ）=n（CaCl2）=68mol，则总的n（CaCl2）=68mol+30mol=98mol，氯化钙和碳酸钠反应时以1：1反应，则需要碳酸钠物质的量为98mol，m（Na2CO3）=nM=98mol×106g/mol=10388g，故答案为：10388；
（4）加入的碳酸钠除钙离子，溶液中n（Ca2+）=n（Na2CO3）=98mol，反应中NH3、CO2按物质的量之比2：1反应，而碳酸化尾气中NH3、CO2的物质的量之比为0.1：0.04=2.5：1，故反应中氨气有剩余，根据Ca2++2NH3+CO2+H2O→CaCO3↓+2NH4+，可知需要二氧化碳为98mol，故需要碳酸化尾气的体积为98mol×22.4L/mol÷0.04=54880L，
故答案为：54880．
解析
解：（1）n（CaCO3）=
故答案为：20160；
（2）n（CaCO3）=
（3）粗盐水10m3，则该粗盐水中n（MgCl2 ）=6.80mol/m3×10m3=68mol，n（CaCl2）=3.00mol/m3×10m3=30mol，根据MgCl2+Ca（OH）2═Mg（OH）2↓+CaCl2知氯化镁生成氯化钙物质的量为n（MgCl2 ）=n（CaCl2）=68mol，则总的n（CaCl2）=68mol+30mol=98mol，氯化钙和碳酸钠反应时以1：1反应，则需要碳酸钠物质的量为98mol，m（Na2CO3）=nM=98mol×106g/mol=10388g，故答案为：10388；
（4）加入的碳酸钠除钙离子，溶液中n（Ca2+）=n（Na2CO3）=98mol，反应中NH3、CO2按物质的量之比2：1反应，而碳酸化尾气中NH3、CO2的物质的量之比为0.1：0.04=2.5：1，故反应中氨气有剩余，根据Ca2++2NH3+CO2+H2O→CaCO3↓+2NH4+，可知需要二氧化碳为98mol，故需要碳酸化尾气的体积为98mol×22.4L/mol÷0.04=54880L，
故答案为：54880．
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