- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
侯氏制碱法制取纯碱的生产流程如图1所示：
某小组同学在实验室模拟该流程制纯碱，设计如下：
可供选择的试剂有：6mol•L-1盐酸、6mol•L-1硫酸、浓氨水、生石灰、石灰石、氯化铵、蒸馏水和冰．（夹持仪器略）
请回答：
（1）A装置中所装试剂是______和______，B装置的作用是______．
（2）用相关化学用语说明D装置制取气体的原理______．
（3）检验D装置中产生的气体的方法______．
（4）根据下表中四种物质的溶解度，回答：
①侯氏制碱是在30℃左右进行生产的，那么沉淀池中在3030℃C时析出的物质X是______，分离方法______．C装置中反应的化学方程式是______．
②依据上表和工业流程图1，为了从C装置中分离后的溶液中得到更多的副产品NH4Cl，可采取的措施是______．
a．加NH3和NaCl b．通入CO2 c．降低温度
（5）C装置中产品X经煅烧得到纯碱，其中常含有少量的NaCl，为测定其纯度，某实验小组设计的以下方案正确的是______．
①取纯碱样品ag于试管中，溶解后，加入过量盐酸，用碱石灰吸收产生的气体，碱石灰增重bg．
②取纯碱样品ag于试管中，溶解后，先加入过量硝酸酸化，再滴加过量的AgNO3溶液，产生的沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为bg．
③取纯碱样品ag于试管中，溶解后，滴加过量的CaCl2溶液，沉淀经过滤、洗涤、干燥，称其质量为bg．
正确答案
解析
解：侯氏制碱法制取纯碱反应原理可用下列化学方程式表示：NaCl（饱和）+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3
（1）实验室通常用稀盐酸与大理石（或石灰石）反应制取二氧化碳，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，所以A装置中所装试剂是6mol/L 盐酸、石灰石，B装置除去二氧化碳中的氯化氢，氯化氢能够与碳酸氢钠反应生成二氧化碳，
故答案为：6mol/L 盐酸；石灰石；除去CO2中的HCl；
（2）D装置为制取氨气的装置，选用浓氨水、生石灰制取，氧化钙与水反应放热，使NH3•H2O分解产生NH3，溶液中c（OH-）增大，使NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-平衡逆向移动，利于NH3的逸出，CaO与水结合平衡逆向移动，
故答案为：氧化钙与水反应放热，使NH3•H2O分解产生NH3；溶液中c（OH-）增大，使NH3+H2O⇌NH3•H2O⇌NH4++OH-平衡逆向移动，利于NH3的逸出，CaO与水结合平衡逆向移动；
（3）D装置为制取氨气的装置，氨气易溶于水，为碱性气体，可使湿润的红色石蕊试纸变蓝，利用该性质检验D装置中产生的气体，所以操作为：从C中取出D装置导管，将湿润的红色石蕊试纸放于导管口处，若变蓝，则产生的气体为NH3，
故答案为：从C中取出D装置导管，将湿润的红色石蕊试纸放于导管口处，若变蓝，则产生的气体为NH3；
（4）①根据溶解度表分析，30℃左右碳酸氢钠溶解度11.1g最小，所以沉淀池中在30℃C时析出的物质X是NaHCO3，固液分离的方法为过滤，C装置中二氧化碳、氨气和水反应生成碳酸氢钠，反应为：NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，
故答案为：NaHCO3；过滤；NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；
②a．氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来，加入氯化钠，增大溶液中氯离子浓度，有利于氯化铵的析出来，所以选项a正确；
b．通入二氧化碳对氯化铵的析出无影响，故b错误；
降低温度，可使氯化铵的溶解度降低，有利于氯化铵的析出来，所以选项C正确；
故答案为：a、c；
（5）①水蒸气会进入碱石灰，导致干燥管质量增加，测定的生成二氧化碳的质量偏大，碳酸钠的质量偏大，故①错误；
②取纯碱样品ag于试管中，溶解后，先加入过量硝酸酸化，再滴加过量的AgNO3溶液，产生氯化银沉淀，根据氯元素守恒，n（Cl）=n（AgCl）=n（NaCl），能测定其纯度，故②正确；
③取纯碱样品ag于试管中，溶解后，滴加过量的CaCl2溶液，沉淀经过滤、洗涤、干燥，得到碳酸钙，其质量为bg，根据碳元素守恒，n（CaCO3）=n（Na2CO3），能测定其纯度，故②正确；
故答案为：②、③．
侯氏制碱法制备的工业产物主要是（ ）
正确答案
解析
解：A．我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献．他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱，有关反应的化学方程式为：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3；NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；2NaHCO3 
B．“侯氏制碱法”无论反应物、生成物、中间产物，均与氢氧化钠无关，故B错误；
C．由A可知：NaHCO3为中间产物，故C错误；
D．氯化铵为副产品，故D错误；
故选A．
坐落在山东沿海地区的潍坊纯碱厂是我国重点大型企业，其生产工艺沿用我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图：
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．
⑤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：联合制碱法或侯德榜制碱法，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，故答案为：循环Ⅰ；
⑤氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来，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，选项B错误；
故答案为：AC．
如图是工业制纯碱的部分物质转化示意图，下列推测错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．先使氨气X通入饱和食盐水中而成氨盐水，再通入二氧化碳Y生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液，含有氯化铵的滤液b与石灰乳（Ca（OH）2）混合加热，CaO+H2O=Ca（OH）2，2NH4Cl+Ca（OH）2
B．若是联碱法，其滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液，第二个过程是从含有氯化铵和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体，由于氯化铵在常温下的溶解度比氯化钠要大，低温时的溶解度则比氯化钠小，而且氯化铵在氯化钠的浓溶液里的溶解度要比在水里的溶解度小得多，所以在低温条件下，向滤液中加入细粉状的氯化钠，并通入氨气，可以使氯化铵单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化铵产品，所以则L的主要成分是氯化铵，故B错误；
C．图中的沉淀为碳酸氢钠，碳酸氢钠受热分解2NaHCO3
D．联合制碱法与氨碱法其原理都是NH3+CO2+H2O+NaCl（饱和）=NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3
故选AB．
我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献．他以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱．有关反应的化学方程式为：
NH3+CO2+H2O+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl；
2NaHCO3 
（1）NH3、CO2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
（2）某探究活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验，同学们按各自设计的方案实验．
①一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）．
试回答下列有关问题：
（Ⅰ）乙装置中的试剂是______；
（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是______；
（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO3的操作是______（填分离操作的名称）．
②另一位同学用图中戊装置（其它装置未画出）进行实验．
（Ⅰ）实验时，须先从______管通入气体，再从______管中通入气体；
（Ⅱ）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是______；
（3）请你再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：______．
正确答案
解析
解：（1）a．碳酸氢钠易溶解于水，故a错误；b．碳酸氢钠受热易分解与从溶液里能否析出，无任何关系，故b错误；c．相同温度下，碳酸氢钠的溶解度相对较小，在溶液中首先结晶析出，故c正确；故答案为：c；
（2）①（Ⅰ）利用乙装置除去CO2中的HCl应选择饷碳酸氢钠溶液，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
（Ⅱ）丁装置利用防倒吸装置吸收挥发出的氨气，防止污染环境，故答案为：吸收氨气，防污染；
（Ⅲ）利用过滤从溶液里分离出沉淀碳酸氢钠，故答案为：过滤；
②（Ⅰ）先通氨气后通CO2，a导管可以防倒吸，故选择a导管先通氨气，再有b导管通CO2，故答案为：a；b；
（Ⅱ）利用多孔球泡增大CO2与水溶液的接触面积，促进CO2的溶解，故答案为：增大CO2与水溶液的接触面积，促进气体溶解；
（3）实验室制取少量碳酸氢钠，可选择向饱和碳酸钠溶液里通入足量的CO2，可有碳酸氢钠沉淀生成，故答案为：向饱和碳酸钠溶液里通入足量的CO2．
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