微专题-化工生产-纯碱工业(侯氏制碱法和索氏制碱法)

1、【纯碱工业】索尔维制碱法与侯氏制碱法（也叫做氨碱法与联碱法）氨碱法：先使氨气通入饱和食盐水中而成 氨盐水，再通入二氧化碳生成溶解度较小的碳酸氢钠沉淀和 氯化钱溶液。其化学反应原理是：NaCl+ NH+ H2B CO NaHCOL + NH4C1将经过滤、洗涤得到的NaHCO散小晶体，再加热建烧制得纯碱产品。2NaHCO ”段烧 Na>CO+H2O+ COT 放出的CO气体可回收循环使用。 含有NHCl的滤液与石灰乳Ca（OH）2混合加热，所放出的NH可回收循环使 电。Ca» H2O Ca（OH）2, 2NH4C1 +Ca（OH）2= CaCL+2NHT + 2H2O氨碱法的 优

2、点是:原料（食盐和石灰石）便宜；产品纯碱的纯度高；副产品氨和二氧化碳都可以回收循 环使用；制造步骤简单，适合于大规模生产。但氨碱法也有许多 缺点：首先是两种原料的成分里都只利用了一半一食盐成分里的Na+和石灰石成分里的CO”结合成了 N&CO,可是食盐的另一成分 C和石灰石的另一成分 Ca"却结合成了没有多大用途的 CaCl2, 因此如何处理 CaCl2成为一个很大的负担。氨碱法的最大 缺点 还在于原料食盐的利用率只有72%74%,其余的食盐都随着CaCl2溶液作为废液被抛弃了，这是一个很大的损失。联碱法（候氏制碱法）生产流程示意图氨碱法生产流程示意图联合制碱法（又称侯氏制碱

3、法）：它是我国化学工程专家侯德榜（18901974）于1943年创立的。是将氨碱法和合成氨法 两种工艺联合起来,同时生产 纯碱和氯化镂 两种产品的方法。原料是食盐、氨和二氧化碳（合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气，其化学反应原理是：C+H2OCO+H2 CO+H2OCO2+H2 ）联合制碱法包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同，将氨通入饱和食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经 过滤、洗涤得NaHCO3微小晶体.再成烧制得纯碱产品.其滤液是含有氯化俊和氯化钠的溶液。第二个过程是从含有氯化镂和氯化钠的滤液中结晶沉淀出氯化镂晶体。由于氯化镂在常温下的溶解度比氯化钠要大，低温时的溶解度则

4、比氯化钠小，而且氯化镂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，可以使氯化镂单独结晶沉淀析出，经过滤、洗涤和干燥即得氯化镂产品。此时滤出氯化镂沉淀后所得的滤液，已基本上被氯化钠饱和, 可回收循环使用。联合制碱法 与氨碱法比较，其最大的优点是使食盐的利用率提高到 96%以上,应用同量的食盐比氨碱法生产 更多的纯碱。另外它综合利用了氨厂的二氧化碳和碱厂的氯离子，同时，生产出两种可贵的产品一一纯碱和 氯化镂。将氨厂的废气二氧化碳,转变为碱厂的主要原料来制取纯碱，这样就节省了碱厂里用于制取二氧化 碳的庞大的石灰窑；将碱厂的无用的成分

5、C来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨，制取氮肥氯化钱。从而不再生成没有多大用处，又难于处理的氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本， 充分体现了大规模联合生产的优越性。【针对性练习1】1.烧碱的古老制法可表示为N&CO+Ca（OHfCaCOj +2NaOH那时还没有合成氨工业。 其中的N&CO来自（A）盐碱湖（B）海水（C）侯德榜联合制碱法（D）氯碱工业2、我国著名化工专家侯德榜先生提出的 的贡献之一是侯氏制碱法”大大推进了纯碱工业的发展，他A.找到了新型高效催化剂 C.提高了纯碱产品的纯度B.充分利用了能量D.有效减少了环境污染103.下列关于氨碱法（索氏

6、）和联合制碱法（侯氏）说法错误的是 A.两者的原料来源相同B.两者的生产原理相同C.两者对食盐利用率不同D.两者最终产品都是 Na2CO34、下列化学工业中，未涉及 原料循环使用的是 （）A.侯德榜制碱法B.索尔维制碱法C.工业电解饱和食盐水D,工业炼铁5、“NaCl+CO+ NH+H8NaHC初+ NHCl ”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应。下面是 4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解。其中不正确的是（）A.甲同学说：该条件下 NaHCOW溶解度较小B .乙同学说：NaHCO是纯碱C.丙同学脱：析出 NaHCOtl体后的溶液中只含氯化俊和氯化钠D. 丁同学说：从该反应可以获得氮肥1

7、9.现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱，部分工艺流程如下:COj有关说法错误的是A.反应 I 原理为 CO2 + NH3 + NaCl + H 2O NaHCOsJ + NH 4ClB.向饱和NaCl溶液中先通入足量的 CO2,再通入足量的 NH3C.反应I生成的沉淀，经过过滤、洗涤、煨烧可得到纯碱D.往母液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可使氯化俊析出21.右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A.若是氨碱法，溶液 c可在转化流程中循环利用B.若是联碱法，则 L的主要成分是NH3C. M可在转化流程中循环利用D. X 是 NH3, Y 是 CO2表述错误的

8、是（图中符号仅代表各自流程中的一种物质）A.图I可用于合成氨中的N2、H2的循环B.图II可用于氨氧化法制硝酸中NO的循环C.图出可用于氨碱法制纯碱中CO2、NH3的循环D.图出可用于联碱法制纯碱中CO2、NaCl的循环【针对性练习2】1、联碱法（候氏制碱法）和氨碱法的生产流程简要表示如下图:CO2食盐水循环II石灰石食盐水，NH3合成氨厂NH3沉淀池燃烧炉循环IINa2CO3CO2NH3Z循环I母液一"食盐细粉.冷却至10c以下，过滤"NH4Cl联碱法（候氏制碱法）生产流程示意图燃烧CaO沉淀*池*母液Y循环INa2CO3*排出液W氨碱法生产流程示意图21.工业生产中物质

9、的循环利用有多种模式。下列关于图中物质循环的（1）沉淀池中发生反应的化学方程式为 ;（2） X是, 丫是 （填化学式）；（3） Z中除了溶解的氨气、食盐外，其它溶质还有 ;排出液中的溶质除 了氢氧化钙外，还有 ;（4）从理论上分析，在氨碱法生产过程中 （填“需要”、“不需要”）补充氨气，从原料到产品，氨碱法总反应过程用化学方程式表示，可写为 ；（5）根据联碱法中从母液中提取氯化俊晶体的过程推测，所得结论正确是 ;a.常温时氯化钱的溶解度比氯化钠小b.通入氨气目的是使氯化俊更多析出c.加入食盐细粉目的是提高Na+的浓度，促进碳酸氢钠结晶析出（6）联碱法中，每当通入NH3 44.8L（已折合成标准

10、状况下） 时可以得到纯碱100.0g ,则NH 3的利用率为 相比于氨碱法，指出联碱法的一项优点 。2、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（+ NH4CI ;2NaHCO 3-= Na2CO3 + CO2 忏 H2O（1）碳酸氢钱与饱和食盐水反应，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

11、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。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 （n） 丁装置中稀硫酸的作用是 （出）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： (1) 1） Solvay制碱（氨碱）法和侯德榜（联合）制碱法的基本原理均可用反应方程式表示为： NaCl+ f NaHCOJ +将NaHCO3沉淀滤出后，母液中残留的离子主要有Cl-

12、、NH4+和、。该母液的酸碱性为 （选择填充）。a.强酸性b.强碱性c.接近中性Solvay对母液的基本处理是： 加入° Solvay法中 是循环使用的。侯德榜对母液的基本处理是：加入 和,得到重要的副产品 。侯德榜法中 是部分循环使用的。如果从海水中提取的食盐未经精制（提纯），所得纯碱中含有的难溶性杂质将主要是 和 （用化学式表示）。 （2）工业上需要对溶液进行碱化时，常用氨水替代NaOH。好处何在，请说出你对此的看法。b.a.4、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。他利用NaHCO 3. NaCl、NH4C1等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳

13、等为原料制得NaHCO3,进而生产出纯碱。以下 A、B、C、D四个装置可组装成实验室模拟 侯氏制碱法”制取NaHCO 3的实验装 置。装置中分别盛有以下试剂： B:稀硫酸C:盐酸、碳酸钙 D:含氨的饱和食盐水、水四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表中、温度 君、溶解宜'0 c10 c20C30 c40 c50 c60 c100C NaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0一一一一NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4一NH4Cl29.433.337.241.445.850.45

14、5.377.3（说明：35 CNH4HCO3会有分解）请回答以下问题：装置的连接顺序应是 （填字母）；A装置中盛放的试剂是 ，其作用是 ;在实验过程中，需要控制 D温度在30c35C,原因是 n , 为了便于控制此温度范围，采取的加热方法为 ;将锥形瓶中的产物过滤后，所得的母液中含有;（以化学式表示），可加入氯化钠， 并进行 操彳使NaCl溶液循环使用，同时可回收 NH 4Cl。测试纯碱产品中 NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸储水溶解，加 12滴酚配指示剂，用物质的量浓度为c （mol/L）的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色（指示CO32 + H+-HCO3一

15、反应的终点），所用HCl溶液体积为VmL,再加12滴甲基橙指示剂，继续用 HCl溶液滴 定溶液由黄变橙，所用 HCl溶液体积为VzmL。写出纯碱样品中 NaHCO3质量分数的计算式：NaHCO3 （%） =。5、【10高考】工业生产纯碱的工艺流程示意图如下:：完成下列填空:1）粗盐水加入沉淀剂 A、B除杂质（沉淀剂 A来源于石灰窑厂），写出A、B的化学式。A B 2）实验室提纯粗盐的实验操作依次为：取样、沉淀、冷却结晶、烘干。3）工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生的现象是 。碳酸化时没有析出 碳酸钠晶体，其原因是 。4）碳酸化后过滤，滤液 D最主要的成分是 （填写化学式），检验这一成分的阴

16、离子的具体方法是： 。5）氨碱法流程中氨是循环使用的，为此，滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生的反应的离子方程式为： 滤液D加石灰水前先要加热，原因6）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）6、工业制纯碱涉及到的部分反应如下:NaCl + NH3+CO2+H2ONaHCO38 NH4C1 煨烧一CaCO3CaO + CO2 第N2+ 3H2催化剂 A高温高压2NH3CaO+2NH4ClT-CaCl2+2NH3。H2O 2NaHCO 3 殿烧 A W2CO3+ H2O + CO2

17、修（1）氨碱法和联合制碱法共同使用的反应原理有 ,属于氨碱法单独使用的反应原 理有,属于联合制碱法单独使用的反应原理有 。（2）碳酸氢钠分解产生的二氧化碳可循环使用，但必须要补充，补充的主要原因是 ，但实际生 产中补充量超过理论上反应耗用量，可能的原因是 。（3）氨碱法需补充的二氧化碳一定来自 ,那么联合制碱需补充的二氧化碳可能来自 。（4）侯德榜法在虑去碳酸氢钠的母液中加入氯化钠并通氨气时，会析出氯化俊的原因 是,比起氨碱法采用氨循环，联合制碱法的两个突出优点7、以前实验室制备纯碱（Na2CO3）的主要步骤为：将饱和 NaCl溶液倒入烧杯加热，控制3035C,搅拌下 分批加入研细的NH4HC

18、O3固体，加料完毕，保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸储水洗涤除去 杂质、抽干，转入蒸发皿中灼烧得 Na2CO3固体。四种盐在不同温度下的溶解度表（g/100g水）温度 溶解度0C10 c20C30 c40 c50 c60 c100 cNaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NH4HCO311.915.821.027.0一一一一NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4一NH4C129.433.337.241.445.850.455.377.3反应控制在30-35C,是因为高于35CNH4HCO3会分解，低于30c则反应速率

19、降低，为控制此温度 范围，通常采取的加热方法为 ;加料完毕，保温 30分钟，目的 ;静置后只析出 NaHCO3晶体的原因；过滤所得母液中含有NaHCO3、NaCl、NH4C1、NH4HCO3,加入适当试剂并作进一步处理，使（填化学式）循环使用，回收得到 NH4C1晶体。我国科学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，使其更加先进，被称为侯德榜制碱法，生产流程为：含成氨厂NH食盐水I . 也 .J 即由-凡燃烧炉M/C5 循环 沉淀池中反应的化学方程式:也> 母液一取副产品）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠的操作方法为:循环（I）中应该加入或通入物质的化学式为8、我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱

20、生产工艺，生产流程可简要表示如下:食盐水82 IK合量U I 1nH叫送疝Y杯、燃席炉f池双T信蚱烟母液（提取副产品）(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NH4CI更多地析出(b)使NaHCO3更多地析出98%)

21、中含有 Ca2+、Mg2+、(c)使NaHCO3转化为Na2CO3,提高析出的 NH4C1纯度9、碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠(钝度约Fe3+、Cl-和SO2等杂质，提纯工艺路线如下:f "* iA*JM M wo* 4*1ta里门:已知碳酸钠的溶解度(S)随温度变化的曲线如下图所示: 回答下列问题：(1)滤渣的主要成分为 。(2) “趁热过滤”的原因是 。 (写出1种)。O(3)若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是(4)若“母液”循环使用，可能出现的问题及其原因是10、我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了杰出贡献。他利用NaHC

22、O NaCl、NHCl等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、CO为原料先制得NaHCO再生产出纯碱。下面是实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO勺实验步骤：第一步：连接好装置，检验气密性，在各仪器内装入药品。第二步：先让某一装置发生反应，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，并用蒸储水洗涤晶体，得到NaHCO0体。第四步：向滤液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品NHCl晶体。请回答下列问题：BCD(1)装置的接口连接时 a接 (填接口符号)。D中所盛的试剂是 。(2)第二

23、步中必须先让 (填编号)装置发生反应。(3) C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是 , C中广口瓶内产生固体的总化学方 程式为。(4)第三步中蒸储水洗涤晶体的目的是除去 杂质(以化学式表示)。(5)向滤液中通氨气的目的是 。(填序号)(a)增大NH+的浓度，使NH4C1更多地析出(b)使NaHCOM多地析出(6)测试纯碱产品中 NaHC砧量的方法是：准确称取纯碱样品 W g,放入锥形瓶中加蒸储水溶解，加 12滴酚配指示剂，用物质的量浓度为 c mol/L的HCl溶液滴定至溶液由红色到无色(指示 CO2 - + H + - HCO反应的终点)，所用HCl溶液体积为V1mL再加12滴甲基橙指示剂

24、，继续用上述HCl溶液滴定至溶液由黄a (NaHCO)=变橙，又用去 HCl溶液的体积为 V2mL写出纯碱样品中 NaHC顷量分数的计算式:11、某研究性学习小组学习了工业“侯氏制碱法”的原理后：【提出问题】能否在实验室模拟“侯氏制碱法”中制取NaHCO勺过程呢?【实验原理】写出候氏制碱法反应的化学方程式为 【实验验证】如图是该学习小组进行模拟实验时所用到的部分主要装置。请回答下列问题:(1)检验A装置气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，若NaHCO3,说明装置不漏气。(2)D是连接在装置 A与装置C之间的气体

25、净化装置，进气口是(填a或b),D的作用是除去 气 体。可否将瓶内试剂换为碳酸钠溶液 (填“可” “否”)。(3)实验时先向饱和 NaCl溶液中通入较多的 ,再通入足量的 ,其原因是 。(填写 序号)使CO更易被吸收NH3比CO更易制取CO2的密度比NH大(4)用的方法将生成的NaHCO3晶体从混合物中分离出来。如果要制得纯碱，还 需发生的反应是(写出反应的化学方程式)：。【得出结论】利用“侯氏制碱法”在实验室可以制取NaHCO。IIIII12、实验室欲制取少量 NaHC0tl NHCl。实验步骤如下:Cl结晶请回答：(1)步骤 I、III中需用到氨气，下列装置可用于实验室制氨气喇。(填麋号)

26、(2)写出步骤I中发生的化学反应方程式120 10 2030 W 50o o o o o o O 7 6-543 7- I(圣芝m<5叁诚若用右图装置进行该沉淀反应。实验时，须先从(填“a”、“b”或“c")管通入 气体。(3)步骤III向滤液中通入氨气，加入细小食盐颗粒，可使 NHCl晶体单独结晶析出。此处通入氨气的 作用是。a.增大NH+的浓度，使NHCl更多地析出b. 使NaHCOM多地析出温度(t)c.使NaHCO专化为N&CO,提高析出的 NH4C1纯度已知四种相关物质不同温度下的溶解度曲线如图所示。结晶时宜采用 （填“蒸发结晶”或“降温结晶”）。有人设计了如

27、下图所示的装置来验证所得的晶体中含有NH+。具体操作：取少量晶体于硬质试管，对晶体部位加热。并在 （填“ A”或" B"）处放置 （4）请按提示完成NaHC砧量分析的实验设计。试剂：盐酸、澄清石灰水、氢氧化钢溶液、蒸储水；仪器：电子天平、烧杯、漏斗、玻璃棒、干燥器等溶于水，加入。过滤、洗涤、烘干，冷却、称量，并进行 操作（写操作名称）。计算。若数据处理时将所得固体质量1.977 g错看为1.971 g ,由此产生的相对误差为O13、（13四区二模）碳酸钠俗称纯碱，其用途很广。实验室中，用碳酸氢钱和饱和食盐水可制得纯碱。各物 质在不同温度下的溶解度见表。溶质 g/100g水1

28、0203040506070NaCl35.836.036.336.637.037.337.8NH4HCO315.821.027.0NaHCO38.29.611.112.714.416.4NH4CI33.337.241.445.850.455.260.2实验步骤I、化盐与精制：粗盐 （含Ca2+、Mg2+、SO2）溶解；加入足量 NaOH和Na2CO3溶液，煮沸；过滤； 加入盐酸调pH至7。n、转化：将精制后的食盐溶液温度控制在3035c之间；在不断搅拌下，加入研细的碳酸氢钱；保温，搅拌半小时；静置，a、 b ;得到NaHCO3晶体。出、制纯碱：将得的 NaHCO3放入蒸发皿中，在酒精灯上灼烧，冷

29、却到室温，即得到纯碱。 完成下列填空：40 .“化盐与精制”可除去的粗盐中的杂质离子是 。41 .“转化”的离子方程式是 。42 .“转化”过程中，温度控制在3035c之间的加热方式是 ;为什么温度控制在 3035c之间? 。43 . a、b处的操作分别是 、 。44 .实验室制得的纯碱含少量NaCl还可能含少量NaHCO3,为测定纯碱的纯度， 用电子天平准确称取样品 G克，将其放入锥形瓶中用适量蒸储水溶解，滴加2滴酚儆，用c mol/L的标准盐酸滴定至溶液由浅红色变成无色且半分钟不变，滴定过程中无气体产生，所用盐酸的体积为V1 mL 0此时发生的反应为：CO32+ H+ - HCO3（1）样

30、品中碳酸钠质量百分含量的表达式是 。（2）向锥形瓶溶液中继续滴加 2滴甲基橙，用同浓度的盐酸继续滴定至终点，所用盐酸的体积为V2mL。滴定终点时溶液颜色的变化是工;根据实验数据，如何判一断样品含有NaHCO 3。14 （13徐汇二模）、实验室拟用食盐和碳酸氢钱制备NaHCO 3,将所得NaHCO 3灼烧，得Na2CO3固体。生成NaHCO 3的相关数据如下图（已知：高于35CNH4HCO3开其中浓度达到饱和的是 （填化学式）。44 .欲使母中的NH4C1结晶析出且其中不夹带 NaHCO 3,在通入氨气的同时还可以采取的措施是 a.加入磨细的NH4HCO3固体b.加入磨细的 NaCl固体c.温度控制在 070 cd.温度控制在100c左右45 .测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：称取纯碱样品 W g,用蒸储水溶解，加1 2滴酚儆，用c mol/L 的标准HCl溶液滴定至溶液由红色到无色， 反应的离子方程式为 ,此时滴定管读数为 V1mL （已知 初读数为0.00mL）,再加12滴甲基橙，继续滴定至溶液由黄变橙，此时滴定管读数为V2mL。W g样品中NaHCO 3消耗标准盐酸溶液 mL,纯碱样品中 NaHCO 3质量分数：NaHCO 3% =r。15、【12高考】八、（本题共12分）碳酸氢钱是一种重要的钱