侯式制碱法原理与简单流程

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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和简单流程

教学目的侯氏制碱法在上海高考中占有比较特殊的地位，出现的几率较大；常考的知识点是侯氏制碱法的原理、温度的选择、母液的成分、处理及与氨碱法的优劣比较，学生在温度的控制和母液的处理上出现的错误几率较大。

教学内容

1．【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的优点是（）A．原料利用率高 B．设备少

C．循环利用的物质多 D．原料易得

2．【2012年上海高考八】碳酸氢铵是一种重要的铵盐。实验室中，将二氧化碳通入氨水可制得碳酸氢铵，用碳酸氢铵和氯化钠可制得纯碱。

完成下列填空：

41．二氧化碳通入氨水的过程中，先有________晶体(填写化学式)析出，然后晶体溶解，最后析出NH4HCO3晶体。

3．【2010年上海高考27】工业生产纯碱的工艺流程示意图如下：

内容回顾

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，原因是。

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）

4．【2005年上海高考五26（A ）】我国化学侯德榜（右图）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：

(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NH 4+的浓度，使NH 4Cl 更多地析出 (b) 使NaHCO 3更多地析出

答案：1．Ａ

２．423()NH CO

３．1）Ca(OH)2 或CaO Na 2CO 3 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）NH 4Cl 取样，加硝酸酸化，再加硝酸银，有白色沉淀产生，该阴离子是

氯离子 CO 2

Na 2CO 3 X 食盐水

循环II 循环I

母

(提取副产煅烧炉

合成氨沉淀池 NH 3 NH 3

5）NH 4+ + OH - → NH 3 ↑＋H 2O

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，减少碳酸氢根的量，从而减少氢氧根的消耗，使铵根完全转化为氨气放出，同时产生碳酸钙的含量也相应的减少)

6）312()1

84()31NaHCO m m m ω-= 4．（1）联合制碱法或侯德榜制碱法化肥或电解液或焊药等（其他合理答案均给分）

（2）NH 3＋CO 2＋H 2O ＋NaCl →NH 4Cl ＋NaHCO 3↓

或NH 3＋CO 2＋H 2O →NH 4HCO 3 NH 4HCO 3＋NaCl →NaHCO 3↓＋NH 4Cl

（3）CO 2 （4）I 过滤（5）稀硝酸和硝酸银溶液（6）a c

【知识梳理】

实验背景：无水碳酸钠，俗名纯碱、苏打。它是玻璃、造纸、肥皂、洗涤剂、纺织、制革等工业的重要原料，还常用作硬水的软化剂，也用于制造钠的化合物。它的工业制法主要有氨碱法和联合制碱法两种。

一、实验原理

化学反应原理是：

总反应为：

将经过滤、洗涤得到的NaHCO 3微小晶体再加热，制得纯碱产品：知识精讲

其工业生产的简单流程如图所示：

3．氨碱法的优点是：

（１）原料（食盐和石灰石）便宜；

（２）产品纯碱的纯度高；

（３）副产品氨和二氧化碳都可以回收循环使用；

（４）制造步骤简单，适合于大规模生产。

4．氨碱法的缺点是：

（１）产生大量无用的副产品CaCl2

（２）NaCl利用率只有70%，约有30%的NaCl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、氨气和二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。

22+C H O CO H +???→高温（g ） 222+CO H O CO H +???→高温（g ）

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NaHCO 3微小晶体，再煅烧制得纯碱产品，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。此时滤出氯化铵沉淀后所得的滤液，已基本上被氯化钠饱和，可回收循环使用。

其工业生产的简单流程如图所示：

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。

答案．1.（1）NaCl + NH 3 + CO 2 +H 2O → NaHCO 3↓+ NH 4Cl （2）CO 2 NH 3 Na 2CO 3、NH 4Cl CaCl 2、NaCl （3）防止生石灰先跟溶液中的NaHCO 3反应产生碳酸钙沉淀 CaCO 3 +2NaCl → Na 2CO 3 + CaCl 2 （4）b d （5）% 循环Ⅰ避免产生大量含有CaCl 2的废液（或节省石灰窑、蒸氨塔等设备）（6）由于总反应可看作是：2NH 3+2NaCl+CO 2+H 2O →Na 2CO 3+2NH 4Cl ，所以：原子利用率（%）

%100)

()()()()()(%100223432?++++=?=

O H m CO m NH m NaCl m Cl NH m CO Na m 反应物总质量目标产物总产量

2.⑴ NH 4HCO 3分解反应速率降低水浴加热

⑵ 使反应充分进行 NaHCO 3的溶解度最小 NaCl NH 4Cl NH 4HCO 3

⑶ NaHCO 3 NaCl NH 4Cl NH 4HCO 3 HCl

⑷

3.（1）H2O+NH3+CO2→NH4Cl Na+、HCO3- c

石灰氨气（或氨气和部分二氧化碳）

氨气食盐 NH4Cl 食盐（或食盐和二氧化碳）

Mg（OH）2和CaCO3（写MgCO3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

1．1892年，比利时人索尔维以NaCl、CO2、H2O、NH3为原料生产Na2CO3,叫索尔维法．其主要步骤是：(1)在NH3饱和的NaCl溶液中通入CO2制得NaHCO3；(2)再将NaHCO3焙烧制得纯碱，CO2循环使用；(3)在析出小苏打的母液中加入生石灰，NH3循环使用．1940年，我国着名化工专家侯德榜先生，冲破了“索尔维”法的技术封锁，并加以改进，用NaCl 固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出，生产出纯碱和氯化铵．这便是举世闻名的“侯氏制碱法”．试回答：

(1)在氨饱和NaCl溶液中通入CO2的两步反应方程式为。

(2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因。

(3)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是。

(4)“侯氏制碱法”与“索尔维法”相比其优点

是。

2．1892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下：

（1）从理论上看，循环生产是否需要再补充NH3？。（2）从绿色化学原料的充分利用的角度看，该方法有二个明显的缺陷是：

a ；

b 。

我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，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：

该法是将合成氨工厂生产的NH3及副产品CO2，再与饱和食盐水反应……。该法与氨碱法不同之处有二点：

（3）①。