- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
我国化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法的化学原理是将二氧化碳通入氨水的氯化钠饱和溶液中，其化学反应方程式为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl．
（1）在实验室中利用上述原理从反应所得溶液中分离出碳酸氢钠晶体的实验操作称为______，该装置使用的玻璃仪器有玻璃棒、______、______．
（2）实验所得碳酸氢钠晶体中，可能含有的杂质离子有Cl-和NH4+，实验室鉴定Cl-所选用的试剂是______，所发生反应的离子方程式为：______；鉴定另一种杂质离子NH4+的实验检验方法是______．
（3）碳酸氢钠晶体受热分解可得到纯碱，其化学反应方程式为______．
正确答案
解：（1）提取液体中的固体并使其分离一般采用过滤的方式完成，过滤操作中用到的玻璃仪器主要有：烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：过滤；烧杯；漏斗；
（2）实验室对溶液中氯离子的检验方法是：加入硝酸酸化的硝酸银溶液，如果由白色沉淀生成则可判断原溶液中存在氯离子，反应的离子方程式为Cl-+Ag+=AgCl↓；铵根离子的检验方法是：加入碱性较强的溶液并加热，如果能生成使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的气体，则可证明铵根离子的存在，其原理是铵盐遇碱会生成氨气
故答案为：AgNO3溶液、稀HNO3；Cl-+Ag+=AgCl↓；取少量固体与强碱溶液混合加热，生成的气体用湿润的红色石蕊试纸检验；
（3）碳酸氢钠受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为2NaHCO3
故答案为：2NaHCO3
解析
解：（1）提取液体中的固体并使其分离一般采用过滤的方式完成，过滤操作中用到的玻璃仪器主要有：烧杯、玻璃棒、漏斗，故答案为：过滤；烧杯；漏斗；
（2）实验室对溶液中氯离子的检验方法是：加入硝酸酸化的硝酸银溶液，如果由白色沉淀生成则可判断原溶液中存在氯离子，反应的离子方程式为Cl-+Ag+=AgCl↓；铵根离子的检验方法是：加入碱性较强的溶液并加热，如果能生成使湿润的紫色石蕊试纸变蓝的气体，则可证明铵根离子的存在，其原理是铵盐遇碱会生成氨气
故答案为：AgNO3溶液、稀HNO3；Cl-+Ag+=AgCl↓；取少量固体与强碱溶液混合加热，生成的气体用湿润的红色石蕊试纸检验；
（3）碳酸氢钠受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为2NaHCO3
故答案为：2NaHCO3
根据侯德榜提出的工艺，制碱厂设计生产流程如下：
（1）该流程中可循环利用的物质是______．向母液中通氨气，并加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有______．
A．增大NH4+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
（2）检验产品纯碱中是否含有NaCl的试剂是______．
（3）某学习小组在实验室模拟制碱有关工艺．
①若利用氯化铵和熟石灰制取氨气，反应方程式是______，制得的氨气可用下列盛有NaCl溶液的______装置吸收．
②已知用饱和NaNO2与NH4C1溶液加热可制取氮气．该小组模拟工业合成氨设计如下装置：
仪器a的名称是______；氢气的发生装置应选用______；A装置加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是______．装置D的作用是①除去N2、H2中的水；②______；③观察并调节气泡速率，控制N2、H2的比例．
有同学认为：从氨合成器（E装置）中出来的气体连续通入F装置的NaCl溶液中，可能会发生倒吸．你认为是否可能并说明理由．______．
正确答案
解：根据联合制碱法的原料为氨气、二氧化碳和饱和氯化钠，反应过程是向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体没说错碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液，过滤得到碳酸氢钠固体，加热分解得到纯碱；
（1）整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2，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：c；AC；
（2）要检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，实际上就是检验氯离子的存在，可先滴加过量稀硝酸，排除碳酸根离子的干扰，在滴加硝酸银溶液，如果有白色沉淀生成，则含有氯离子，
故答案为：稀HNO3和AgNO3溶液；
（3）①实验室制备氨气的方法是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成氨气，反应的化学方程式为：2NH4Cl+Ca（OH）2
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2
②仪器a的名称是蒸馏烧瓶，用金属锌和稀盐酸的反应产生氢气，是固体和液体不加热制取气体的方法，选择装置B，A装置加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，因本反应放热，不需持续加热，装置D中盛有浓硫酸，它的作用可以吸收水分，还可以使N2、H2混合均匀，还可以观察并调节气泡速率，控制N2、H2的比例，该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2，所以氨气溶于水不会导致倒吸，
故答案为：蒸馏烧瓶；B；因本反应放热，不需持续加热；使N2、H2混合均匀；否，该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2，氨气溶于水气压降低不是很大．
解析
解：根据联合制碱法的原料为氨气、二氧化碳和饱和氯化钠，反应过程是向氨化的饱和氯化钠溶液中通入二氧化碳气体没说错碳酸氢钠晶体和氯化铵溶液，过滤得到碳酸氢钠固体，加热分解得到纯碱；
（1）整个生产流程中可进行循环使用的主要物质是NaCl、CO2，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：c；AC；
（2）要检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，实际上就是检验氯离子的存在，可先滴加过量稀硝酸，排除碳酸根离子的干扰，在滴加硝酸银溶液，如果有白色沉淀生成，则含有氯离子，
故答案为：稀HNO3和AgNO3溶液；
（3）①实验室制备氨气的方法是利用固体氯化铵和氢氧化钙加热反应生成氨气，反应的化学方程式为：2NH4Cl+Ca（OH）2
故答案为：2NH4Cl+Ca（OH）2
②仪器a的名称是蒸馏烧瓶，用金属锌和稀盐酸的反应产生氢气，是固体和液体不加热制取气体的方法，选择装置B，A装置加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，因本反应放热，不需持续加热，装置D中盛有浓硫酸，它的作用可以吸收水分，还可以使N2、H2混合均匀，还可以观察并调节气泡速率，控制N2、H2的比例，该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2，所以氨气溶于水不会导致倒吸，
故答案为：蒸馏烧瓶；B；因本反应放热，不需持续加热；使N2、H2混合均匀；否，该反应生成的氨气中含有大量难溶于水的N2和H2，氨气溶于水气压降低不是很大．
纯碱（化学式为Na2CO3）是一种重要的化工原料．现代化工生产有三种工艺：
Ⅰ．布兰制碱法．以食盐为原料制碱，该法分三步：
①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H2SO4═Na2SO4+2HCl；
②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4+4C═Na2S+4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na2S+CaCO3═Na2CO3+CaS
Ⅱ、氨碱法即索尔维制碱法．以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O═NH4HCO3
②NH4HCO3+NaCl═NaHCO3+NH4Cl
③2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O
Ⅲ、候氏制碱法．低温下先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果往返析出NaHCO3和NH4Cl．该法生产的纯碱质量优良，纯白如雪．
（1）通过三种方法的比较，布兰制碱法工艺的缺点有______（写两点）．
（2）氨碱法工艺的中循环利用的物质是______（填化学式）；产品的副产物NH4Cl既可以做氮肥又可以重新生成氨气．写出NH4Cl与生石灰反应的化学方程式______
（3）候氏制碱法反应的方程式为______
（4）为什么候氏制碱法工艺中先向饱和食盐水中通入氨气，再通入二氧化碳．______
（5）候氏制碱法产品纯碱中含有碳酸氢钠．如果用加热分解的方法测定纯碱中碳酸氢钠的质量分数，用1表示加热前纯碱样品的质量，2表示加热后固体的质量．则纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：______．
正确答案
解：（1）布兰制碱法用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠，用焦炭还原硫酸钠得硫化钠，用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠，原料需硫酸，硫酸具有腐蚀性，硫酸对设备腐蚀严重，生产时需要高温消耗能源成本较高，中间产物为CaS，废弃物长期堆积臭气四溢，
故答案为：生产时需要高温、硫酸对设备腐蚀严重、CaS废弃物长期堆积臭气四溢、成本较高；
（2）氨碱法即索尔维制碱法．以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O═NH4HCO3 ②NH4HCO3+NaCl═NaHCO3+NH4Cl ③2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O，第③步生成的二氧化碳可作为第①步的生产原料，可循环利用，NH4Cl与生石灰反应2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O，
故答案为：CO2；2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O；
（3）侯氏制碱法，也称为联合制碱法，化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠，然后加热碳酸氢钠制取碳酸钠，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（4）因为饱和氨盐水显碱性，比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳，所以在用氨碱法生产纯碱过程中，要先向饱和食盐水中通入氨气，制成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，
故答案为：CO2在水中的溶解度较小，吸收率低，后通入CO2保证全部生成NaHCO3；
（5）m1表示加热前纯碱样品的质量，2表示加热后固体的质量，则加热损失的质量为：m1-m2，故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数为
故答案为：
解析
解：（1）布兰制碱法用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠，用焦炭还原硫酸钠得硫化钠，用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠，原料需硫酸，硫酸具有腐蚀性，硫酸对设备腐蚀严重，生产时需要高温消耗能源成本较高，中间产物为CaS，废弃物长期堆积臭气四溢，
故答案为：生产时需要高温、硫酸对设备腐蚀严重、CaS废弃物长期堆积臭气四溢、成本较高；
（2）氨碱法即索尔维制碱法．以食盐、氨、二氧化碳为原料，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O═NH4HCO3 ②NH4HCO3+NaCl═NaHCO3+NH4Cl ③2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O，第③步生成的二氧化碳可作为第①步的生产原料，可循环利用，NH4Cl与生石灰反应2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O，
故答案为：CO2；2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O；
（3）侯氏制碱法，也称为联合制碱法，化学反应原理是用氨气和二氧化碳与氯化钠饱和溶液反应生成碳酸氢钠，然后加热碳酸氢钠制取碳酸钠，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3
（4）因为饱和氨盐水显碱性，比饱和食盐水更容易吸收二氧化碳，所以在用氨碱法生产纯碱过程中，要先向饱和食盐水中通入氨气，制成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，
故答案为：CO2在水中的溶解度较小，吸收率低，后通入CO2保证全部生成NaHCO3；
（5）m1表示加热前纯碱样品的质量，2表示加热后固体的质量，则加热损失的质量为：m1-m2，故纯碱中含有的碳酸氢钠的质量分数为
故答案为：
1943年我国著名的化工专家侯德榜博士发明了联合制碱法，后被命名为侯氏制碱法．侯德榜制碱法原理与索尔维法基本相同，不同之处，在析出碳酸氢钠后的母液中继续加入食盐，通入氨气，使氯化铵析出，从而得到了两种物质：碳酸钠和氯化铵，侯氏制碱法震惊了全世界，为中国人赢得了荣誉和尊重．侯氏制碱法的循环工艺流程如下：
仔细阅读上图，完成下列问题：
（1）写出碳化反应方程式：______．
（2）气体B的电子式为______．向饱和食盐水中应先通入气体______（填气体名称），再通入气体______（填气体的结构式）才能得到物质D，其原因是______．
（3）在下列方框内画出实验室中向饱和食盐水中通入气体B的装置图．
（4）操作Ⅰ的名称是______．进行操作Ⅱ所需要的玻璃仪器是：玻璃棒、烧杯、______．在实验室里进行煅烧所用的主要仪器是______．
（5）上述生产过程中能循环使用的物质是：C、B、F、______、______．（填：物质编号）
正确答案
解：（1）碳化池内发生的反应方程式为NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1，故答案为：NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1；
（2）根据分析可知，气体B为NH3，其电子式
故答案为：
（3）因氨气易溶解于水，可用下列装置将氨气通入氯化钠溶液，避免产物倒吸现象，装置为
（4）操作Ⅰ利用过滤从溶液里得到沉淀物碳酸氢钠，操作Ⅱ也为过滤，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗，燃烧在坩埚内进行，故答案为：过滤；漏斗、坩埚；
（5）根据制备流程可知，循环利用的物质有：A氯化钠、B氨气、C二氧化碳、D碳酸氢钠和F氯化铵，故答案为：A；D．
解析
解：（1）碳化池内发生的反应方程式为NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1，故答案为：NaC1+H2O+NH3+CO2→NaHCO3↓+NH4C1；
（2）根据分析可知，气体B为NH3，其电子式
故答案为：
（3）因氨气易溶解于水，可用下列装置将氨气通入氯化钠溶液，避免产物倒吸现象，装置为
（4）操作Ⅰ利用过滤从溶液里得到沉淀物碳酸氢钠，操作Ⅱ也为过滤，需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒及漏斗，燃烧在坩埚内进行，故答案为：过滤；漏斗、坩埚；
（5）根据制备流程可知，循环利用的物质有：A氯化钠、B氨气、C二氧化碳、D碳酸氢钠和F氯化铵，故答案为：A；D．
我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
（1）上述生产纯碱的方法称______，副产品的一种用途为______．
（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是______．
（3）写出上述流程中X物质的分子式______．
（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了______（填上述流程中的编号）的循环．从沉淀池中取出沉淀的操作是______．
（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加______．
（6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有______．
（a） 增大NH4+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．
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邦所创，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↓，得到一摩尔的碳酸氢钠同时得到一摩尔的氯化铵，故副产物为氯化铵，氯化铵可用来制作化肥，
故答案为：联合制碱法，做化肥；
（2）沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓，
故答案为：NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓；
（3）在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用，
故答案为：CO2；
（4）循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤．
故答案为：循环Ⅰ，过滤；
（5）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠即检验是否含氯离子，可以用硝酸酸化的硝酸银，观察到若产生白色沉淀则说明有氯化钠存在，
故答案为：用硝酸酸化的硝酸银，观察产生白色沉淀；
（6）向母液中通氨气作用有增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出和使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度．
故答案为：ac．
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邦所创，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↓，得到一摩尔的碳酸氢钠同时得到一摩尔的氯化铵，故副产物为氯化铵，氯化铵可用来制作化肥，
故答案为：联合制碱法，做化肥；
（2）沉淀池中发生的化学反应为饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓，
故答案为：NH3+H2O+CO2+NaCl→NH4Cl+NaHCO3↓；
（3）在联合制碱法中二氧化碳是反应的原料同时也是反应的副产物，可以循环利用，
故答案为：CO2；
（4）循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤．
故答案为：循环Ⅰ，过滤；
（5）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠即检验是否含氯离子，可以用硝酸酸化的硝酸银，观察到若产生白色沉淀则说明有氯化钠存在，
故答案为：用硝酸酸化的硝酸银，观察产生白色沉淀；
（6）向母液中通氨气作用有增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出和使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度．
故答案为：ac．
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