- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
1942年中国科学家侯德榜发明了举世闻名的“侯氏制碱法”，成为世界上生产纯碱的重要方法．其主要化学原理是：NaCl+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3；2NaHCO
正确答案
解析
解：在食盐溶液中通入氨气和水的混合溶液，此时氯化钠和氨气的浓度均很大时，再通入二氧化碳，则氨水大量吸收二氧化碳生成浓度更大的碳酸氢铵溶液，这是碳酸氢铵与氯化钠反应因为碳酸氢钠溶解度小于氯化铵、碳酸氢铵和氯化钠，所以碳酸氢钠会以结晶的形式析出．析出的碳酸氢钠经分离出来以后，再加热，因为碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠差，所以碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳．故，上述原理体现的是碳酸氢钠的溶解度小、热不稳定性等，故D正确；
A、酸性要体现为与碱反应生成盐和水，此处未体现，故A错误；
B、碱性要体现为与酸反应生成盐和水，此处未体现，故B错误；
C、水溶性欠妥，可以改为溶解度比较小就可以了，故C错误；
D、因为碳酸氢钠的热稳定性比碳酸钠差，碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，故D正确．
故选：D．
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：
以下是在实验室模拟“侯氏制碱法”生产流程的示意图：则下列叙述错误的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氨气易溶于水，二氧化碳能溶于水，依据侯德榜制碱的原理：向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备纯碱，所以气体A为氨气，B为二氧化碳，故A正确；
B．第Ⅲ步操作是过滤操作，通过过滤得到碳酸氢钠晶体，把纯碱及碳酸氢钠与某些固体酸性物质（如酒石酸）混合可制得泡腾片，故B正确；
C．第Ⅲ步操作是过滤操作，通过过滤得到碳酸氢钠晶体，所以需要的仪器有：烧杯、漏斗、玻璃棒，故C正确；
D．第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，故D错误；
故选D．
如图是侯氏制碱法在实验室进行模拟实验的生产流程示意图，则下列叙述正确的是（ ）
正确答案
解析
解：A．氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，依据侯德榜制碱的原理：向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备，A为氨气，B为二氧化碳，故A错误；
B．第Ⅱ步反应方程式为NH3•H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，过滤是把不溶于溶液的固体和液体分开的一种分离混合物的方法，从沉淀池中分离沉淀NaHCO3晶体，所以第Ⅲ步得到的晶体是NaHCO3，故B错误；
C．第Ⅱ步发生反应NH3•H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，一水合氨为弱碱，碳酸氢钠为沉淀，所以离子反应为Na++NH3•H2O+CO2═NaHCO3↓+NH4+，故C正确；
D．第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，发生反应2NaHCO3
故选C．
（2014春•龙岗区期末）我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
有关信息：已知“沉淀池”中发生的化学反应方程式是：NH3+CO2+H2O+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓；或NH3+CO2+H2O═NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl．上述生产纯碱副产品NH4Cl可作为化肥或电解液或焊药等．
（1）上述流程中X物质的化学式为______．
（2）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了I的循环，该设计体现了“绿色化学”的基本理念是______．从“沉淀池”中分离出沉淀的操作名称是______．
（3）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，具体操作和现象是______．
（4）某纯碱厂每天消耗NaCl质量为130t，原料NaCl的利用率按90%计，则每天可生产Na2CO3的质量为______t．
正确答案
CO2
提高反应物氯化钠的原子利用率
过滤
取少量试样溶解，加用硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀说明含有氯化钠，否则，没有氯化钠
106
解析
解：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）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；
（2）“绿色化学”是在化学反应过程或化工生产中，尽量减少使用或彻底消除有害物质，提高反应的原子利用率，循环Ⅰ是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，提高反应物氯化钠的原子利用率，从固液混合物中分离出固体的方法为过滤，
故答案为：提高反应物氯化钠的原子利用率；过滤；
（3）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，含有氯化钠，则氯离子能和硝酸酸化的硝酸银反应生成白色沉淀，所以检验的方法为：取少量试样溶解，加用硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀说明含有氯化钠，否则，没有氯化钠，
故答案为：取少量试样溶解，加用硝酸酸化的硝酸银溶液，若有白色沉淀说明含有氯化钠，否则，没有氯化钠；
（4）由NH3+CO2+H2O+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓，2NaHCO3
故答案为：106．
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