侯式制碱法原理与简单流程.doc

精锐教育学科教师辅导讲义学员编号： 年 级:高三 课 时 数：3学员姓名: 辅导科目：化学 学科教师：授课主题侯式制碱法原理与简单流程教学目得侯氏制碱法在上海高考中占有比较特殊得地位,出现得几率较大；常考得知识点就是侯氏制碱法得原理、温度得选择、母液得成分、处理及与氨碱法得优劣比较，学生在温度得控制与母液得处理上出现得错误几率较大。教学内容内容回顾【2013年上海高考6】与索尔维制碱法相比,侯德榜制碱法最突出得优点就是( )。原料利用率高 。设备少 。循环利用得物质多 D.原料易得2.【2012年上海高考八】碳酸氢铵就是一种重要得铵盐。实验室中,将二氧化碳通入氨水可制得碳酸氢铵,用碳酸氢铵与氯 化钠可制得纯碱。 完成下列填空：1二氧化碳通入氨水得过程中，先有_晶体（填写化学式)析出，然后晶体溶解,最后析出NHHCO3晶体。3。【0年上海高考27】工业生产纯碱得工艺流程示意图如下： 完成下列填空: ）粗盐水加入沉淀剂A、除杂质(沉淀剂A来源于石灰窑厂),写出A、B得化学式。 A 2)实验室提纯粗盐得实验操作依次为: 取样、 、沉淀、 、 、冷却结晶、 、烘干。 3)工业生产纯碱工艺流程中，碳酸化时产生得现象就是 碳酸化时没有 析出碳酸钠晶体,其原因就是 。 4）碳酸化后过滤,滤液D最主要得成分就是 (填写化学式）,检验这一成分得阴离子得具体方法就是: 。 5）氨碱法流程中氨就是循环使用得,为此,滤液D加入石灰水产生氨。加石灰水后所发生得反应得离子方程式为： 滤液D加石灰水前先要加热,原因就是 . 6）产品纯碱中含有碳酸氢钠。如果用加热分解得方法测定纯碱中碳酸氢钠得质量分数,纯碱中碳酸氢钠得质量分数可表示为： (注明您得表达式中所用得有关符号得含义)4。【005年上海高考五2(A)】我国化学侯德榜(右图)改革国外得纯碱生产工艺,生产流程可简要表示如下:CO2Na2CO3X食盐水循环II循环I母液(提取副产品)煅烧炉合成氨厂沉淀池NH3NH3（) 上述生产纯碱得方法称,副产品得一种用途为。(2)沉淀池中发生得化学反应方程式就是。（3) 写出上述流程中X物质得分子式。 (4) 使原料氯化钠得利用率从0%提高到90以上,主要就是设计了（填上述流程中得编号)得循环。从沉淀池中取出沉淀得操作就是。(5）为检验产品碳酸钠中就是否含有氯化钠，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,通氨气得作用有 。(a) 增大H4+得浓度，使NH4l更多地析出(b) 使NaHCO3更多地析出（c) 使NaHCO3转化为Na2C3,提高析出得HCl纯度答案:1 2。 3。）a(O） 或CaO NaCO3 2）溶解 过滤 蒸发 过滤 3）有晶体析出（或出现浑浊） 碳酸钠溶解度比碳酸氢钠大 4)N4l 取样,加硝酸酸化，再加硝酸银,有白色沉淀产生,该阴离子就是氯离子 5）NH+ O 3 H2O 防止加入石灰水时产生碳酸钙沉淀(解析:加热时,使碳酸氢根水解程度增大,释放出二氧化碳，减少碳酸氢根得量,从而减少氢氧根得消耗,使铵根完全转化为氨气放出，同时产生碳酸钙得含量也相应得减少） 6） 4.()联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或焊药等(其她合理答案均给分) ()H3+O2+H2+NaClNH4ClNaHCO3 或H3CO2HH4H NH4HCO3aClNaHCH4Cl()CO2 (4） 过滤（5)稀硝酸与硝酸银溶液 (6） c知识精讲【知识梳理】实验背景:无水碳酸钠,俗名纯碱、苏打。它就是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业得重要原料,还常用作硬水得软化剂,也用于制造钠得化合物.它得工业制法主要有氨碱法与联合制碱法两种。 一、实验原理 化学反应原理就是： 总反应为： 将经过滤、洗涤得到得NHCO微小晶体再加热,制得纯碱产品: 答案:化学反应原理: 总反应: 二、 氨碱法(又称索尔维法)1.原料： 食盐（氯化钠)、石灰石（经煅烧生成生石灰与二氧化碳）、氨气2。步骤:先把氨气通入饱与食盐水中而成氨盐水,再通入二氧化碳生成溶解度较小得碳酸氢钠沉淀与氯化铵溶液,将经过滤、洗涤得到得aHCO3微小晶体,再加热煅烧制得纯碱产品。(放出得二氧化碳气体可回收循环使用)含有氯化铵得滤液与石灰乳a(OH)2混合加热，所放出得氨气可回收循环使用。 CaOH2O （）2, N4l+Ca(OH)2 Cal2N3+2H2O其工业流程图为:其工业生产得简单流程如图所示:。氨碱法得优点就是: ()原料（食盐与石灰石)便宜; （2）产品纯碱得纯度高; ()副产品氨与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。4.氨碱法得缺点就是:(1）产生大量无用得副产品CaCl ()aC利用率只有70%,约有3得aC留在母液中。 (3)设备多，耗能大.三、 联合制碱法（又称侯氏制碱法)1。原料： 食盐、氨气与二氧化碳合成氨厂用水煤气制取氢气时得废气。 2。步骤： 联合制碱法包括两个过程：第一个过程与氨碱法相同:将氨通入饱与食盐水而成氨盐水，再通入二氧化碳生成碳酸氢钠沉淀，经过滤、洗涤得NaH微小晶体,再煅烧制得纯碱产品,其滤液就是含有氯化铵与氯化钠得溶液。 第二个过程就是从含有氯化铵与氯化钠得滤液中结晶沉淀出氯化铵晶体。 由于氯化铵在常温下得溶解度比氯化钠要大,低温时得溶解度则比氯化钠小，而且氯化铵在氯化钠得浓溶液里得溶解度要比在水里得溶解度小得多。所以在低温条件下,向滤液中加入细粉状得氯化钠,并通入氨气,可以使氯化铵单独结晶沉淀析出,经过滤、洗涤与干燥即得氯化铵产品。此时滤出氯化铵沉淀后所得得滤液，已基本上被氯化钠饱与，可回收循环使用.其工业生产得简单流程如图所示:此法优点:保留了氨碱法得优点，消除了它得缺点，使食盐得利用率提高到9;H4可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨得原料气CO转化成C2,革除了CaO3制C2这一工序.【讨论】、索尔维采取了哪些措施来提高氨得利用率? (） （2） (3） 答案:（)先制得氨化得饱与食盐水,再与CO2反应 (2)使C2与氨化得饱与食盐水在合成塔中逆流接触 （3）母液与熟石灰作用重新生成氨气2、“侯氏制碱法与“索尔维制碱法得主要不同在母液得处理上。 “侯氏制碱法”采取了怎样得方式对母液进行处理?从化学原理上分析采取这些处理措施得原因。 （1）向母液中加食盐细粒 【思考】向向母液中加食盐细粒得目得就是什么? 答案:降低氯化铵在氯化钠中得溶解度，便于氯化铵得析出 （）向母液中通氨气 【思考】向母液中通氨气得作用有哪些? 答案:增加得浓度,有利于NH4Cl析出 使NaHCO3转化为NaO,提高析出NH4Cl得纯度。 （3）降温至 左右3、侯氏制碱法得现实意义 (1)符合现在提倡得“绿色化学得要求： 提高了原料（NaC)得利用率,不产生无用得aCl2。（2） 体现了大规模联合生产得优越性： 利用一个厂得废料，作为另一个厂得主要原料。如合成氨厂得废料CO,可以作为碱厂得主要原料;碱厂无用得,可以代替价格比较昂贵得硫酸用来固定氨，制成氮肥。降低了成本,提高了综合经济效益.二、化工生产得基本原理()充分利用原料-体现物料平衡思想。例如:合成氨生产、纯碱生产中都有原料 利用得工艺；接触法制硫酸、氨氧化制硝酸中都利用廉价得 来提高原料气得转化率。()充分利用能量-体现能量守恒思想.例如:若存在放热步骤,可通过列管式 器利用放出得热量对需要加热得物料进行预热;若不存在放热步骤,要设计出充分利用燃料与充分利用能量得工艺(3)保护环境-体现绿色化学思想:就是指工业生产得过程中没有(或者极少有)有毒、有害物质排出,合成产品得原子利用率尽量达到 。答案:循环 空气 热交换 百分之百【例题精讲】例1、联碱法(候氏制碱法)与氨碱法得生产流程简要表示如下图：CO2Na2CO3X食盐水循环II循环I母液NH4Cl煅烧炉合成氨厂沉淀池NH3NH3食盐细粉Z冷却至10以下,过滤联碱法(候氏制碱法)生产流程示意图CO2Na2CO3X食盐水,NH3母液煅烧炉煅烧沉淀池CaOY排出液W循环II循环I氨碱法生产流程示意图石灰石()沉淀池中发生反应得化学方程式为_。(2)填写化学式:X就是_,Y就是_；Z中除了溶解得氨气、食盐外，其它溶质还有_；排出液中得溶质除了氢氧化钙外,还有_()在氨碱法生产过程中氨要循环使用，但不需要补充,在母液中加生石灰前先要加热得原因就是 。氨碱法总反应过程可用化学方程式表示为_。(4)根据联碱法中从母液中提取氯化铵晶体得过程推测，所得结论正确就是_。a.常温时氯化铵得溶解度比氯化钠小 b。通入氨气能增大NH+得浓度,使氯化铵更多析出c。加入食盐细粉能提高Na+得浓度， 使aHCO3结晶析出d、 通入氨气能使aHO3转化为Na2CO3,提高析出得N4l纯度()联碱法中，每当通入3 4(已折合成标准状况下）时可以得到纯碱00.，则NH3得利用率为_;相比于氨碱法,氯化钠得利用率从7提高到9以上,主要就是设计了（填上述流程中得编号）。指出联碱法得另一项优点_。(6)绿色化学得重要原则之一就是提高反应得原子利用率。根据“联合制碱法”总反应,列出计算原子利用率得表达式:原子利用率(%）= 。例2。根据侯德榜制碱法原理并参考下表得数据,实验室制备纯碱Na2C3得主要步骤就是：将配制好得饱与Cl溶液倒入烧杯中加热,控制温度在30-35,搅拌下分批加入研细得NH4HO3固体,加料完毕后,继续保温30分钟，静置、过滤得aHCO3晶体.用少量蒸馏水洗涤除去杂质，抽干后,转入蒸发皿中,灼烧2小时,得N2C3固体。四种盐在不同温度下得溶解度(/100g水)表 温度盐 溶解度0102030405060100NaCl35、735、836、036、336、637、037、339、8NH4HCO311、915、821、027、0NaHCO36、98、19、611、112、714、516、4NH4Cl29、433、337、241、445、850、455、377、3 35N4CO3会有分解请回答： 反应温度控制在035，就是因为若高于35,则_，若低于3，则_,为控制此温度范围，采取得加热方法为_。 加料完毕后，继续保温30分钟,目得就是_。 静置后只析出NaC晶体得原因就是_. 用蒸馏水洗涤NHCO3晶体得目得就是除去_杂质（以化学式表示) 过滤所得得母液中含有_（以化学式表示),需加入_， 并作进一步处理，使N溶液循环使用,同时可回收NHl 测试纯碱产品中NaH3含量得方法就是:准确称取纯碱样品W g,放入锥形瓶中加蒸馏水 溶解,加1滴酚酞指示剂,用物质得量浓度为( mo/）得Hl溶液滴定至溶液由红色到无色(指示O32+H+ HCO3反应得终点），所用HC溶液得体积为V1m,再加1滴甲基橙指示剂,继续用HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，所用H溶液总体积为2 m。写出纯碱样品中NHCO3质量分数得计算式:NaHCO3 = _。 例。(1)Sovy制碱(氨碱)法与侯德榜(联合）制碱法得基本原理均可用反应方程式表示为: NaC+_ _NaO3+_将HC3沉淀滤出后，母液中残留得离子主要有l-、NH4+与_、_。 该母液得酸碱性为_（选择填充)。a、强酸性b、强碱性 c、接近中性olva对母液得基本处理就是:加入_ _。Solvay法中_就是循环使用得.侯德榜对母液得基本处理就是:加入_与_,得到重要得副产品_。侯德榜法中 _就是部分循环使用得.如果从海水中提取得食盐未经精制（提纯）,所得纯碱中含有得难溶性杂质将主要就是_与_(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,请说出您对此得瞧法。、_、_答案。1、（1)al + NH3+ O2 +2O HO+ N4C （)O2 NH3 N2CO3、NHCl Cal2、aCl (3）防止生石灰先跟溶液中得NCO3反应产生碳酸钙沉淀 CCO3 +2al NO3 + Cal （4）b d (5)9、% 循环避免产生大量含有Cal2得废液（或节省石灰窑、蒸氨塔等设备)(6）由于总反应可瞧作就是:2NH3+NaC+CO2+HONa2CO3+NHCl，所以:原子利用率（)2、 N4HC3分解 反应速率降低 水浴加热使反应充分进行 NaHO3得溶解度最小 NCNH4C NHCO3 NaHC3 NaCl Hl NH4HO HC 3、(1)2+H3CONHC Na+、HCO3- 石灰 氨气(或氨气与部分二氧化碳）氨气 食盐 NHCl 食盐（或食盐与二氧化碳) Mg(H）2与CaCO3 （写MgC3也可） （2)成本较低;可同时制得氮肥;容易控制碱度 (或其它合理答案) 课后作业1。192年，比利时人索尔维以NaCl、O2、H2O、NH3为原料生产N2CO3，叫索尔维法。其主要步骤就是:(1）在H3饱与得NaCl溶液中通入CO2制得NHCO；（)再将aC3焙烧制得纯碱，CO2循环使用；(3)在析出小苏打得母液中加入生石灰,N3循环使用.0年，我国著名化工专家侯德榜先生,冲破了“索尔维”法得技术封锁,并加以改进,用NaCl固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出,生产出纯碱与氯化铵.这便就是举世闻名得“侯氏制碱法.试回答：(）在氨饱与aCl溶液中通入C2得两步反应方程式为 。（2）不能在Nal溶液中通入2制NaHO3得原因 。(3)析出小苏打得母液中加入生石灰得反应方程式就是 。(4)“侯氏制碱法”与“索尔维法”相比其优点就是 。.1892年比利时人索尔维以NaCl、O2、NH3、H为原料制得了纯净得Na2CO,该法又称氨碱法,其主要生产流程如下:（）从理论上瞧,循环生产就是否需要再补充NH3? 。(2)从绿色化学原料得充分利用得角度瞧，该方法有二个明显得缺陷就是: ; 。我国化学家侯德榜改革国外得纯碱生产工艺，创造了侯德榜制碱法又叫联碱法，生产流程可简要表示如下: 该法就是将合成氨工厂生产得H3及副产品CO2，再与饱与食盐水反应。该法与氨碱法不同之处有二点：(） 。 。 (4)从理论上瞧，每再生产1mol 2CO3，再补充得物质及其物质得量分别就是 。.12年,我国化工专家侯德榜以Nl、NH3、O等为原料先制得aHCO3,进而生产出纯碱,她得“侯氏制碱法为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应得化学方程式如下: NH+C+H2O N4CO ; H4HCONClNaONH4C ;2NaHCO3 N2CO3O2+H2O (1)“侯氏制碱法把合成氨与纯碱两种产品联合生产，请写出工业合成氨得化学反应方程式 ;已知合成氨为放热反应,若从勒夏特列原理来分析，合成氨应选择得温度与压强就是 （选填字母)。高温 .低温 c常温 d.高压。低压 f。常压(2)碳酸氢铵与饱与食盐水反应,能析出碳酸氢钠晶体得原因就是 。碳酸氢钠难溶于水 b.碳酸氢钠受热易分解。碳酸氢钠得溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出(3）某探究活动小组根据上述制碱原理,欲制备碳酸氢钠,同学们按各自设计得方案进行实验。第一位同学:将二氧化碳气体通入含氨得饱与食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如下图所示(图中夹持、固定用得仪器未画出)。请回答：写出甲中发生反应得离子方程式 。乙装置中得试剂就是 。实验结束后,分离出aHO3晶体得操作就是 （填分离操作得名称).第二位同学:用图中戊装置进行实验(其它装置未画出）.为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收得程度,实验时,须先从a管通入 气体,再从管中通入 气体。装置c中得试剂为 （选填字母)。e 。碱石灰 。浓硫酸 .无水氯化钙(4）请您再写出一种实验室制取少量碳酸氢钠得方法（用简要得文字与相关得化学反应方程式来描述)： 。答案: 。（1）NH+H2O+C2 NHCO3 N4O3NaC NClNHCO3 (2)H2CO3酸性比盐酸弱,CO2与NaC不反应(3）2H4lCCaCl2+H2O3 (4)使NHl析出,可做氮肥,不生成CCl2，原料aCl充分利用。 2。()不需要 (）a.氯化钠未能充分利用; b.产生aCl2废弃物 ()将NH4l作为一种化工产品,不再生产H3循环使用; 对分离出NaCO3与N4C后含NaCl得溶液循环使用。 (4）补充ol Nal;2ol NH3;1 mol O2 N2 + 3H2 2NH33。 （1) 、d (2）c (3）第一位同学：CCO3 + 2H+ C+2O CO2 饱与碳酸氢钠溶液 过滤 第二位同学:H3(氨) CO (二氧化碳) g (4)向烧碱溶液中通入过量O2:aO+ O2NaHCO3;或向饱与N2C3 溶液中通入过量O2: aOO+H2 2NaHCO3 等,其它合理方法均可. 知识延伸一、在侯氏制碱法中涉及得盐得溶解度 温度盐 溶解度0102030405060100NaCl35、735、836、036、336、637、037、339、8NH4HCO311、915、821、027、0NaHCO36、98、19、611、112、714、516、4NH4Cl29、433、337、241、445、850、455、377、3表示在该温度下H4HCO3会分解。 （)利用该表可以判断NaCO在030时，溶解度就是最小得。 (2)当温度高于5时，HHCO3会分解,因此温度不能高于35。 (3)在00时,NaCl与NH4C相比，4C得溶解度较小、 例、工业上利用太阳能进行海水晒盐,已知海水蒸发浓缩过程中析出盐得种类与质量如下表：(表中数据为每升海水中在浓缩过程中析出各种盐得质量,单位为g)海水密度CaSO4NaClMgCl2MgSO4NaBr1、130、561、200、911、210、053、260、0040、0081、220、0159、650、010、041、260、012、640、020、020、041、311、400、540、030、06(1）海水从密度为1。21。m1浓缩到.22g。l-时发生得变化就是( ) 。各种盐得溶解度增大 B。海水中水得质量分数不变C.析出粗盐中NaCL得质量分数增大 D.海水中得质量分数不变（2)海水在浓缩过程中，最先析出得盐就是 ,实际晒盐生产中，海水得密度一般控制在1。1g/1。2gm范围内，由上表可知,所得粗盐中含有得杂质离子有 。 ()如图能较正确反映浓缩过程中海水中Nal得质量分数(A%）与海水密度（d）得关系得就是 答案:（1)C（)硫酸钙; a2+，g2+，SO2-;Br(）