- 联合制碱法——侯氏制碱法
- 共159题
工业以NaCl、NH3、CO2等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱．
（1）写出该实验制备纯碱的反应方程式______、______．
（2）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是______（填字母标号）．
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 d．碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠
（3）某活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验．
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______，其作用是______；
（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是______；
（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO3 晶体的操作是______（填分离操作的名称），该操作所需要的玻璃仪器有______
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a管通入______气体，说明原因______
（Ⅱ）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是______
（4）碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应，所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g，则所得固体中碳酸钠的质量分数为______．
正确答案
解析
解：（1）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：NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3+NH4Cl；2NaHCO3
（2）a．碳酸氢钠易溶于水，故A错误；
b．碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，故B错误；
c．碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故C正确；
d．碳酸氢钠的稳定性小于碳酸钠，故d错误；
故选c；
（3）①（Ⅰ）利用盐酸制取二氧化碳时二氧化碳中常会含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与盐酸反应，所以通过饱和碳酸氢钠的溶液是为了除掉气体中的氯化氢气体，
故答案为：故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；除去CO2中的HCl气体；
（Ⅱ）实验过程中氨气可能有剩余，而稀硫酸能与氨气反应，所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH3，防止造成污染，
故答案为：吸收未反应完的NH3；
（Ⅲ）分离出NaHCO3晶体的操作是分离固体与液体，常采用的实验操作是过滤操作；该操作所需要的玻璃仪器为：玻璃棒、漏斗、烧杯，
故答案为：过滤；玻璃棒、漏斗、烧杯；
②（Ⅰ）制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水，所以应先通入氨气，而氨气极易溶于水，所以a端通入，从而保证了从b通入二氧化碳时保证了二氧化碳的充分反应；氨气极易溶解于水，能形成较大浓度的溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氢铵，
故答案为：氨气；氨气极易溶解于水，能形成较大浓度的溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氢铵；
（Ⅱ）装置改动后反应物的二氧化碳与溶液的接触面积变大，提高了二氧化碳的吸收率，
故答案为：增大气体与溶液接触面积，提高CO2的吸收率；
（4）碳酸氢钠受热发生的反应为：2NaHCO3
NaHCO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+H2O+NaOH；Na2CO3+Ca（OH）2=CaCO3↓+2NaOH；
反应生成的碳酸钙物质的量=
设加热后的固体12.28g中含碳酸钠物质的量x，碳酸氢钠物质的量为y，依据题意得到：
x+y=0.12，106x+84y=12.28 解得：x=0.1mol；y=0.02mol；
则所得固体中碳酸钠的质量分数=
故答案为：86.3%．
某化学小组模拟“侯氏制碱法”，以NaCl、NH3、CO2和水等为原料以及如1图所示装置制取NaHCO3，反应的化学方程式为：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3+NH4Cl．然后再将NaHCO3制成Na2CO3．
（1）装置乙的作用是______．为防止污染空气，尾气中含有的______需要进行吸收处理．
（2）由装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有______、洗涤、灼烧．NaHCO3转化为Na2CO3的化学方程式为______．
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1min的NaHCO3样品的组成进行了以下探究．
取加热了t1min的NaHCO3样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如2图所示．
则曲线c 对应的溶液中的离子是______（填离子符号）；该样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是______．
（4）若取21.0g NaHCO3固体，加热了t1min后，剩余固体的质量为14.8g．如果把此剩余固体全部加入到200mL 2mol/L的盐酸中，则充分反应后溶液中H+的物质的量浓度为______（设溶液体积变化忽略不计）．
正确答案
吸收HCl
NH3
过滤
2NaHCO3
HCO3-
1：2
0.75mol/L
解析
解：（1）装置甲是制备二氧化碳气体的反应装置，生成的二氧化碳气体中含有氯化氢气体，对制备碳酸氢钠有影响，装置乙的作用是吸收氯化氢气体；最后的尾气中含有氨气不能排放到空气中，需要进行尾气吸收；
故答案为：吸收HCl；NH3；
（2）由装置丙中产生的NaHCO3发生的反应为，NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl；制取Na2CO3时需要过滤得到晶体，洗涤后加热灼烧得到碳酸钠；碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳、碳酸钠、水，反应为：2NaHCO3
故答案为：过滤；2NaHCO3
（3）若在（2）中灼烧的时间较短，NaHCO3将分解不完全，该小组对一份加热了t1min的NaHCO3样品的组成进行了研究．取加热了t1min的NaHCO3样品29.6g 完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，发生反应 CO32-+H+=HCO3-； HCO3-+H+=CO2↑+H2O；溶液中有关离子的物质的量的变化为碳酸根离子减小，碳酸氢根离子浓度增大，当碳酸根离子全部转化为碳酸氢根离子，再滴入盐酸和碳酸氢根离子反应生成二氧化碳，碳酸氢根离子减小，所以c曲线表示的是碳酸氢根离子浓度变化；碳酸根离子浓度0.2mol/L；碳酸氢根离子浓度为0.1mol/L；样品中NaHCO3和Na2CO3的物质的量之比是1：2；
故答案为：HCO3-； 1：2；
（4）若取21g NaHCO3固体物质的量=
2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O△m
2 1 62
0.2mol 0.1mol 21g-14.8g
反应后NaHCO3物质的量=0.25mol-0.2mol=0.05mol；NaHCO3+HCl=NaCl+H2O+CO2↑；消耗氯化氢物质的量0.05mol；
Na2CO3物质的量=0.1mol，Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，消耗氯化氢物质的量0.2mol；剩余氯化氢物质的量=0.200L×2mol/L-0.05mol-0.2mol=0.15mol，剩余溶液中c（H+）=
故答案为：0.75mol/L；
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
（1）碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是______（填字母标号）；
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，实验装置如右图所示（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 晶体的操作是______（填分离操作的名称）．
（Ⅳ）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．碳酸氢钠易溶于水，故A错误；
b．碳酸氢钠受热易分解，与其在溶液中首先结晶析出无关，故B错误；
c．碳酸氢钠的溶解度相对于氯化铵来说碳酸氢钠的溶解度更小一些，所以在溶液中首先结晶析出，故C正确；
故选C；
（2）（I）利用盐酸制取二氧化碳时，因盐酸易挥发，所以，二氧化碳中常会含有氯化氢气体，碳酸氢钠能与盐酸反应不与二氧化碳反应，所以通过碳酸氢钠的溶液是可以除掉二氧化碳气体中的氯化氢气体，故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
（II）实验过程中氨气可能有剩余，而稀硫酸能与氨气反应，所以稀硫酸的作用是吸收末反应的NH3，故答案为：吸收未反应的NH3；
（III）分离出NaHCO3晶体的操作是分离固体与液体，常采用的实验操作是过滤操作，故答案为：过滤；
（IV）从题干信息NH4HCO3+NaCl═NaHCO3↓+NH4Cl；可得制取碳酸氢钠的方法，碳酸氢钠的溶解度小于碳酸钠，Na2CO3+CO2+H2O═2NaHCO3↓，往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等得到碳酸氢钠，也可采用烧碱溶液中通入过量CO2，NaOH+CO2═NaHCO3，
故答案为：用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应（或往烧碱溶液中通入过量CO2；往饱和Na2CO3 溶液中通入过量CO2 等）；
某实验小组，利用如图装置模拟“联合制碱法”．
（1）取上述仪器连接装置，顺序为：（a）接______、______接______；（b）接______；
检验气密性后装入药品，应该先让______装置（填上述字母）先发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体．
（2）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是______，D中应选用的液体为______；
（3）C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为______．
（4）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，纯碱中碳酸氢钠的质量分数可表示为：______（注明你的表达式中所用的有关符号的含义）
正确答案
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，
先通入氨气，氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应，更有利于二氧化碳气体的吸收，故应先发生氨气的制备反应，
故答案为：f、e、d、c；B；
（2）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中用球形干燥管可以防止倒吸，
故答案为：防倒吸；饱和NaHCO3溶液；
（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↓，
故答案为：CO2+NH3+NaCl+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl；
（4）设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：
联合制碱法中的副产品有着多种用途，下列不属于其用途的是（ ）
正确答案
解析
解：A．联合制碱法第一个过程滤液是含有氯化铵和氯化钠的溶液，可作电解液，第二个过程滤出氯化铵沉淀后所得的滤液为氯化钠溶液，可做电解液，故A正确；
B．联合制碱法第二个过程滤出氯化铵沉淀，焊接钢铁时常用的焊药为氯化铵，其作用是消除焊接处的铁锈，发生反应6NH4Cl+4Fe2O3═6Fe+2FeCl3+3N2↑+12H2O，故B正确；
C．联合制碱法第二个过程滤出氯化铵可做化肥，故C正确；
D．合成橡胶是一种人工合成材料，属于有机物，联合制碱法中的副产品都为无机物，故D错误；
故选D．
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