侯式制碱法原理和简单流程

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
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得优点就是（）
A。

原料利用率高B。

设备少
C.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：
41.二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NH４HCO３晶体.
3．【２０１0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:
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得化学式.
A Ｂ
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）
内容回顾
4。

【2005年上海高考五26（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:
(１) 上述生产纯碱得方法称ﻩ ﻩ
,副产品得一种用途为ﻩﻩ .
(2) 沉淀池中发生得化学反应方程式就是 ﻩ
ﻩ。

（3) 写出上述流程中X 物质得分子式ﻩﻩ。

ﻩ
（４) 使原料氯化钠得利用率从７0%提高到９0%以上,主要就是设计了ﻩﻩ(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ﻩﻩﻩ。

(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ﻩﻩ ﻩ ﻩ
ﻩﻩ
ﻩﻩ
ﻩ。

(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ﻩ .
（a) 增大ＮＨ4＋得浓度,使ＮH4Cl 更多地析出
(b) 使NaH ＣO3更多地析出
(c) 使NaHCO3转化为Na ２CO3,提高析出得NH ４Cl 纯度
答案:1.A
2.
３．１）Ca(ＯH)２ 或CaO Na2CO3 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，该阴离子就是氯离子 5)N Ｈ４+ + ＯＨ— → NH3 ↑＋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。

（１)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) （２)ＮＨ３+ＣO2＋H2O ＋Na Ｃl→NH4Cl ＋N ａＨＣO3↓
或NH3+ＣO ２+H ２Ｏ→NH4H ＣO3 ＮH4ＨC Ｏ3+N ａCl→NaHCO3↓+ＮＨ4Cl （3)CO2 (4)I 过滤 （５)稀硝酸与硝酸银溶液 （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:
知识精讲
CO2
Na2CO3
X 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
NH3
NH3
将经过滤、洗涤得到得NaＨCO3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NａHCO3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[Cａ(OH)２]混合加热，所放出得氨气可回收循环使用。

CaＯ＋H2O Ｃａ(ＯH）2,
2NH4Cｌ＋Ca(OH）2 CaＣl２＋２NH３↑＋2H２O
其工业流程图为:
其工业生产得简单流程如图所示:
3。

氨碱法得优点就是：
(１）原料（食盐与石灰石）便宜；
（２)产品纯碱得纯度高；
(３)副产品氨与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.氨碱法得缺点就是:
（1)产生大量无用得副产品CaCl２
(２）NａCl利用率只有70％,约有30％得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NaHCＯ3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96％;NＨ4Cl可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨得原料气ＣO转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序。

【讨论】
1、索尔维采取了哪些措施来提高氨得利用率?
(1)
(2)
(3）
答案：（１）先制得氨化得饱与食盐水，再与CO２反应
(2)使CO2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
（２)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Na２CＯ3,提高析出ＮH4Cｌ得纯度。

(3)降温至5 ℃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(ＮａCl）得利用率，不产生无用得ＣａＣl2。

（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CO２,可以作为碱厂得主要原料；碱厂无用得Ｃｌ-,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
（1)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。

（2)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
CO2 Na2CO
X 食盐水 循环II
循环I
母
NH4C
煅烧炉 合成氨
沉淀
池
NH3
NH3 食盐细
Z 冷却至10℃以下,过
联碱法(候氏制碱法)生产流程示意CO2 Na2CO
X 食盐水,NH3
母液
煅烧炉
煅烧
沉淀池 CaO
Y
排出液
循环II
循环I
氨碱法生产流程示意图
石灰石
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：
(1)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____＿____＿_。

（3)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ＮH4+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NaHCO3结晶析出
d 、 通入氨气能使Na ＨCO3转化为Na ２ＣＯ３,提高析出得N Ｈ4Ｃl 纯度
（５)联碱法中,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ＮH ３得利用率为_____＿；相比于氨碱法,氯化钠得利用率从7０％提高到90%以上,主要就是设计了 ﻩ（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Na ２CO3得主要步骤就是：
将配制好得饱与Na 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ＮH ４HCO ３固体，加料完毕后,继续保温3０分钟，静置、过滤得NaHC Ｏ3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N ａ2CO3固体。

四种盐在不同温度下得溶解度(g/100g 水）表
温度 盐 溶解度
0℃
10℃
20℃
30℃
40℃
50℃
60℃
100℃
NaCl 35、7 35、8 36、0 36、3 36、6 37、0 37、3 39、8 NH4HCO3 11、9 15、8 21、0 27、0 —℃
—
—
— NaHCO3 6、9
8、1
9、6
11、1 12、7 14、5 16、4
—
NH4Cl
29、4 33、3 37、2 41、4 45、8 50、4 55、3 77、3
①＞35℃NH4HCO3会有分解
请回答:
℃ 反应温度控制在30—3５℃,就是因为若高于３5℃,则_＿＿＿____＿__＿______＿___＿＿＿__＿_,若低于30℃,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NaHCO3晶体得原因就是＿____＿＿___＿_____＿___＿__＿___＿＿＿____＿___＿____。

用蒸馏水洗涤ＮaHCＯ3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NaCl溶液循环使用,同时可回收NH4Cｌ
℃ 测试纯碱产品中NaＨCO３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—２滴酚酞指示剂,用物质得量浓度为c( mol／L）得ＨCl溶液滴定至溶液由
红色到无色（指示CO32－+H+ → HCO3—反应得终点),所用HＣl溶液得体积为V1mL,再
加1—2滴甲基橙指示剂,继续用HＣｌ溶液滴定至溶液由黄变橙,所用HＣｌ溶液总体积
为V2 mL。

写出纯碱样品中NaHCO3质量分数得计算式:
ＮａＨＣO3% ＝ ____＿__＿____＿__＿__________＿___。

例3.（1)Solvay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:
NaCl+_____ + ＿__＿____→NaＨCO3↓+______＿_
将NａHCO3沉淀滤出后,母液中残留得离子主要有Cl—、ＮＨ４+与______、______。

该母液得酸碱性为__＿_(选择填充).
ﻩa、强酸性b、强碱性c、接近中性
Soｌvay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．
a、__＿___＿__＿_＿__＿______＿＿____＿＿_＿＿ﻩ
b、______＿___＿＿_＿__＿＿__＿________＿＿＿_
答案.１、(1)ＮａCl +NＨ3+ CＯ2 ＋H2O →ＮaHＣＯ3↓＋NＨ４Cl（2)ＣO2 NH3 Na２ＣＯ3、NH ４Cl ＣaCl2、NaCl (3）防止生石灰先跟溶液中得ＮaHＣO3反应产生碳酸钙沉淀CaＣO３+2ＮaCl→Ｎa２ＣＯ3 + CａCl2 （4)b ｄ(5）９4、3% 循环℃避免产生大量含有ＣａＣl2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+２ＮaCl＋CＯ2＋Ｈ2Ｏ→Na2ＣO３+2NＨ4Cl,所以：原子利用率（%）
2、℃ NH4HCO3分解反应速率降低水浴加热
℃使反应充分进行 NaHCO3得溶解度最小 NaCｌ NH４Cl ＮH４ＨCO3
℃ ＮaＨCＯ３ NａCl ＮＨ4Ｃl NＨ４ＨCO3
ＨＣｌ
℃
3、(1)Ｈ２O+NH3＋CO2→ＮH4Cl Na+、HＣＯ３-c
石灰氨气(或氨气与部分二氧化碳）
氨气食盐 NH4Ｃl 食盐(或食盐与二氧化碳)
Ｍｇ(OH）2与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．其主要步骤就是：(１)在NH3饱与得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)在析出小苏打得母液中加入生石灰,ＮＨ3循环使用.1９４０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:
(1)在氨饱与NaCl溶液中通入CＯ2得两步反应方程式为。

(2)不能在NaＣl溶液中通入CO2制NａHCO3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 .
2。

１892年比利时人索尔维以ＮaＣｌ、CO2、NH3、H２Ｏ为原料制得了纯净得Nａ2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下:
（１)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:
a ；
b .
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NH３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: (3）℃ 。

℃ .
（4)从理论上瞧,每再生产1ｍol Ｎａ２CＯ3,再补充得物质及其物质得量分别就是。

3.１９42年,我国化工专家侯德榜以NaCｌ、NH3、ＣO2等为原料先制得NaＨCO3,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：
NＨ3+CO２+Ｈ２O →NH4HＣO3 ;
ＮH4ＨＣO3+NaCl→NａHCＯ3↓+ＮH4Cｌ；
2NaHＣO3 Na２ＣＯ3＋ＣO２↑+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)。

a．高温ｂ。

低温ｃ．常温 d.高压e。

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 .
a．碳酸氢钠难溶于水 b。

碳酸氢钠受热易分解
ｃ．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ＮaHCO3 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ｂ管中通入气体。

℃装置c中得试剂为（选填字母）。

e 。

碱石灰 f.浓硫酸g.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。

(1)ＮH3＋H2O+CO２ →ＮＨ4HＣO３ＮH4ＨCO３+NaＣl→ ＮH4Cl+NaＨＣO3↓(２)H2CO3酸性比盐酸弱，ＣO2与NaCl不反应
(3)2NH4Cl+CaO→CaCｌ２+H２O+２NH３↑
（4)使NH4Cl析出,可做氮肥,不生成CａCl2,原料NaCl充分利用。

2。

（1)不需要
(2)a。

氯化钠未能充分利用; b。

产生CａＣｌ2废弃物
(3)℃将NＨ4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3循环使用;
℃ 对分离出NaＨCO３与ＮＨ4Cｌ后含NaＣl得溶液循环使用。

（4)补充2moｌ NaCl;２mｏl NH3；1 moｌＣO2
3。

N2 + 3H2 2NH3
（1) ｂ、d
(2)c
（3）第一位同学:℃ CａCO3+ 2Ｈ+ → Ｃa2+ ＋ H2Ｏ + CO2↑
℃ 饱与碳酸氢钠溶液
℃ 过滤
答案:(1）C(2）硫酸钙；Ｃa２+，Ｍg２＋,ＳO４2—；Br-(3）B
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