微专题-化工生产-纯碱工业(侯氏制碱法和索氏制碱法)Word版

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铵溶液。其化学反应原理是：NaClNH3H2OCO2NaHCO3NH4Cl 将经过滤、洗涤得到的NaHCO3微小晶体，再加热煅烧制得纯碱产品。2NaHCO3Na2CO3H2OCO2放出的CO2气体可回收循环使用。含有NH4Cl的滤液与石灰乳Ca(OH)2混合加热，所放出的NH3可回收循环使用。CaOH2OCa(OH)2，2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O氨碱法的优点是：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

2、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食盐成分里的Na和石灰石成分里的CO32结合成了Na2CO3，可是食盐的另一成分Cl和石灰石的另一成分Ca2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7274，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。 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CO2Na2CO3X食盐水循环II循环I母液NH4Cl煅烧炉合成氨厂

3、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）生产流程示意图联合制碱法（又称侯氏制碱法） ：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铵两种产品的方法。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：CH2OCOH2 COH2OCO2H2 ）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

4、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。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纯碱和氯化铵。将氨厂的废气二氧化碳，转变为碱厂的主要原料来制取纯

5、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Cl来代替价格较高的硫酸固定氨厂里的氨，制取氮肥氯化铵。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Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3+2NaOH，那时还没有合成氨工业。其中的Na2CO3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“侯氏制碱法”大大推进了纯碱工业的发展，他 的贡献之一是 A找到了新型高效催化剂 B充分利用了能

6、量 C提高了纯碱产品的纯度 D有效减少了环境污染3下列关于氨碱法（索氏）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、“NaClCO2NH3H2ONaHCO3NH4Cl”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NaHCO3的溶解度较小 B乙同学说：NaHCO3不是纯碱C丙同学説：析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵和

7、氯化钠D丁同学说：从该反应可以获得氮肥19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： 有关说法错误的是 A反应原理为CO2 + NH3 + NaCl + H2O NaHCO3 + NH4Cl B向饱和NaCl溶液中先通入足量的CO2，再通入足量的NH3 C反应生成的沉淀，经过过滤、洗涤、煅烧可得到纯碱 D往母液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可使氯化铵析出饱和食盐水溶液a沉淀L溶液cM碳酸钠加入X滤液b加入Y水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NH3 CM可在转化

8、流程中循环利用 DX是NH3，Y是CO2 21工业生产中物质的循环利用有多种模式。下列关于图中物质循环的表述错误的是(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图可用于氨碱法制纯碱中CO2、NH3的循环D图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：w.w.w.k.s.5.u.c.o.mCO2Na2CO3X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CO2Na2CO

9、3X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（1）沉淀池中发生反应的化学方程式为_；（2）X是_，Y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铵晶体的过程推测，所得结论正确是_；a常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小b通入氨气目的是使氯化铵更多析出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，

10、每当通入NH3 44.8L（已折合成标准状况下）时可以得到纯碱100.0g，则NH3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：NH3CO2H2O  NH4HCO3 ；  NH4HCO3NaCl    NaHCO3NH4Cl ；2NaHCO3Na2CO3CO2H2O （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    &

11、#160;  （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。 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：（）乙装置中的试剂是       

12、0;   （）丁装置中稀硫酸的作用是             （）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：              

13、;     。3、（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+_NaHCO3+_将NaHCO3沉淀滤出后，母液中残留的离子主要有Cl-、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

14、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。a._b._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NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳等为原料制得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NaHCO3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A B C D四种盐在不同温度下的溶解度（g/100g水）表温度盐溶解度0102030405060100NaCl35.735.836.036.336.637.037

15、.339.8NH4HCO311.915.821.027.0NaHCO36.98.19.611.112.714.516.4NH4Cl29.433.337.241.445.850.455.377.3（说明：35 NH4HCO3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3035，原因是_ ，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_操作,使NaCl溶液循环使用，同时可回收NH4Cl。测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样

16、品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加12滴酚酞指示剂，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CO32HHCO3反应的终点），所用HCl溶液体积为V1mL，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V2mL。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

17、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）6、工业制纯碱涉及到的部分反应如下：NaClNH3CO2H2O NaHCO3NH4Cl CaCO3 煅烧CaOCO2N23H2高温高压 催化剂2N

18、H3 CaO+2NH4Cl CaCl22NH3H2O 2NaHCO3 煅烧Na2CO3H2OCO2 （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，会析出氯化铵的原因是 ，比起氨碱法采用氨循环，联合制碱法的两个突出优点是 ， 。7、 以前实验室制备纯碱（N

19、a2CO3）的主要步骤为：将饱和NaCl溶液倒入烧杯加热，控制3035，搅拌下分批加入研细的NH4HCO3固体，加料完毕，保温30分钟，静置、过滤得NaHCO3晶体。用少量蒸馏水洗涤除去杂质、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 反应控制在3035

20、，是因为高于35NH4HCO3会分解，低于30则反应速率降低，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 、NH4Cl、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NH4Cl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： 沉淀池中反应的化学方程式：_；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）改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表

21、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NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出(b) 使NaHCO3更多地析出(c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度9、碳酸钠是造纸、玻璃、纺织、

22、制革等行业的重要原料。工业碳酸钠（钝度约98）中含有Ca2+、Mg2+、Fe3+、Cl-和SO等杂质，提纯工艺路线如下：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。（3）若在实验室进行“趁热过滤”，可采取的措施是（写出1种）。（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NaHCO3、NaCl、NH4Cl等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、CO2为原料先制得NaHCO3，再生产出纯碱。下面是实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤

23、：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，并用蒸馏水洗涤晶体，得到NaHCO3固体。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NH4Cl晶体。请回答下列问题：（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）第三步中蒸馏水洗涤晶体的目

24、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NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出（b）使NaHCO3更多地析出（6） 测试纯碱产品中NaHCO3含量的方法是：准确称取纯碱样品W g，放入锥形瓶中加蒸馏水溶解，加1 2滴酚酞指示剂，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反应的终点），所用HCl溶液体积为V1mL，再加1 2滴甲基橙指示剂，继续用上述HCl溶液滴定至溶液由黄变橙，又用去HCl溶液的体积为V2mL。写出纯碱样品中NaHCO3质量分数的计算式： (NaHCO3) = 11、某研究性

25、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NaHCO3的过程呢？【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。A B C D生石灰浓氨水饱和NaCl溶液接尾气处理装置有孔塑料隔板弹簧夹稀盐酸石灰石饱和NaHCO3溶液a b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 ，说明装置不漏气。（2）D是连接在装置A与装置C之间的气体净化装置，进气口是 （填a或b），D的作用是除去

26、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CO2更易被吸收 NH3比CO2更易制取 CO2的密度比NH3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NaHCO3 。12、实验室欲制取少量NaHCO3与NH4Cl。实验步骤如下： 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的是_。（填序号）（2）写出步骤I中发生的化学反应方程式_。若用右图装置

27、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NH4Cl晶体单独结晶析出。此处通入氨气的作用是_。a. 增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出b. 使NaHCO3更多地析出c. 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl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”）。有人设计了如下图所示的装置来验证所得的晶体中含有NH4+。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_试纸，观察现象。（4）请按提示完成NaH

28、CO3含量分析的实验设计。试剂：盐酸、澄清石灰水、氢氧化钡溶液、蒸馏水；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_。13、（13四区二模）碳酸钠俗称纯碱，其用途很广。实验室中，用碳酸氢铵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。 温度溶解度溶质 g/100g水10203040506070NaCl35.836.036.336.637.037.337.8NH4HCO315.821.027.0NaHCO38.29.61

29、1.112.714.416.4NH4Cl33.337.241.445.850.455.260.2实验步骤、化盐与精制：粗盐(含Ca2+、Mg2+、SO42)溶解；加入足量NaOH和Na2CO3溶液，煮沸；过滤；加入盐酸调pH至7。、转化：将精制后的食盐溶液温度控制在3035之间；在不断搅拌下，加入研细的碳酸氢铵；保温，搅拌半小时；静置， a 、 b ；得到NaHCO3晶体。、制纯碱：将得的NaHCO3放入蒸发皿中，在酒精灯上灼烧，冷却到室温，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3035之间的加热方

30、式是 ；为什么温度控制在3035之间？ 。43a、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馏水溶解，滴加2滴酚酞，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。此时发生的反应为：CO32 + H+ HCO3（1）样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 ；根据实验数据，如何判断样品含有NaHCO

31、3 。14（13徐汇二模）、实验室拟用食盐和碳酸氢铵制备NaHCO3，将所得NaHCO3灼烧，得Na2CO3固体。生成NaHCO3的相关数据如下图（已知：高于35NH4HCO3开始分解）。41在饱和NaCl溶液中分批加入研细的NH4HCO3固体，保温，静置、过滤，得NaHCO3晶体。反应温度范围应控制在_，为控制温度，采取的加热方法是_。42用蒸馏水洗涤NaHCO3晶体的目的是_。43过滤后得到的母液中含有_（以化学式表示），其中浓度达到饱和的是_（填化学式）。44欲使母液中的NH4Cl结晶析出且其中不夹带NaHCO3，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010 d温度控制在100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，用蒸馏水溶解，加12滴酚酞，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V1 mL（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V2 mL。W g样品中NaHCO3消耗标准盐酸溶液_mL，纯碱样品中NaHCO3质量分数：NaHCO3% = _。15、【12高考】八、(本题共12分)碳酸氢铵是一种重要的铵盐。实验