纯碱工业（侯氏制碱法）【知识点认识】1、制备原理：侯氏制碱法是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行（实质为勒夏特列原理）．制备纯碱（Na2CO3），主要利用NaHCO3在溶液中溶解度较小，所以先制得NaHCO3，再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱．要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用．2、化学反应原理：侯氏制碱法原理（又名联合制碱法）NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl （在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号）总反应方程式：NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3△¯Na2CO3+H2O+CO2↑（CO2循环使用）注意：NaCl（饱和溶液）+NH3（先加）+H2O（溶液中）+CO2（后加）=NH4Cl+NaHCO3↓ （溶解度一般，因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀）（先添加NH3而不是CO2：CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体，产生高浓度的HCO3-，才能析出NaHCO3晶体．）3、侯氏制碱法的优点：保留了氨碱法的优点，消除了它的缺点，使食盐的利用率提高到96%；NH4Cl可做氮肥；可与合成氨厂联合，使合成氨的原料气CO转化成CO2，革除了CaCO3制CO2这一工序．【命题方向】本考点主要考察侯氏制碱法的制备原理，反应原理和制备过程中的注意事项，需要重点掌握．题型一：侯氏制碱法的优点典例1：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．充分利用了能量C．提高了纯碱产品的纯度D．有效减少了环境污染分析：根据“侯氏制碱法”的基本原理是：在浓氨水中通入足量的二氧化碳生成一种盐，然后在此盐溶液中加入细的食盐粉末．原始原料有浓氨水、二氧化碳、氯化钠，最终产物是纯碱，副产品氯化铵不是污染物，进行分析解答．解答：由“侯氏制碱法”的基本原理是：在浓氨水中通入足量的二氧化碳生成一种盐，然后在此盐溶液中加入细的食盐粉末，原始原料有浓氨水、二氧化碳、氯化钠，由“由于大部分酸式碳酸盐不稳定，加热后容易转化为正盐、水和二氧化碳，所以将析出的碳酸氢钠加热分解即可制得纯碱”，最终产物是纯碱，另外在得到碳酸氢钠的现时还得到一种副产物氯化铵，副产品氯化铵是一种氮肥，可再利用，不是污染物，不会造成环境污染，侯氏制碱法没有找到了新型高效催化剂，也未充分利用能量，与提高纯碱产品的纯度无关，故选D．点评：本题考查“侯氏制碱法”，理解其基本原理与流程、反应物、产物的性质等是正确解答本题的关键，题目难度不大．题型二：侯氏制碱法工业流程典例2：我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质，运用CO2+NH3+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱．下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：则下列叙述错误的是（）A．A气体是NH3，B气体是CO2B．把纯碱及第Ⅲ步得到的晶体与某些固体酸性物质（如酒石酸）混合可制得发酵粉C．纯碱可广泛地用于玻璃、制皂、造纸、纺织等工业中D．第Ⅳ步操作是将晶体溶于水后加热、蒸发、结晶分析：A、依据侯德榜制碱的原理是，应先通氨气，再通二氧化碳；B、发酵粉是一种复合添加剂，主要用作面制品和膨化食品的生产．发酵粉中含有许多物质，主要成分为碳酸氢钠和酒石酸．通常是碳酸盐和固态酸的化合物；C、依据纯碱的用途分析判断，碳酸钠是重要的化工原料之一，是玻璃、肥皂、洗涤剂、纺织、制革、香料、染料、药品等的重要原料．D、第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体．解答：A、依据侯德榜制碱的原理是，向氨化的饱和食盐水中通入二氧化碳气体析出碳酸氢钠，加热反应制备，因此食盐A为氨气，B为二氧化碳，故A正确；B、发酵粉是一种复合添加剂，主要用作面制品和膨化食品的生产．发酵粉中含有许多物质，主要成分为碳酸氢钠和酒石酸．通常是碳酸盐和固态酸的化合物；把纯碱及第Ⅲ步得到的晶体与某些固体酸性物质（如酒石酸）混合可制得发酵粉，故B正确；C、碳酸钠是重要的化工原料之一，用途广泛，是玻璃、肥皂、洗涤剂、纺织、制革、香料、染料、药品等的重要原料，故C正确；D、第Ⅳ步操作是将晶体碳酸氢钠直接加热分解得到碳酸钠固体，故D错误．故选D．点评：本题考查了侯德榜制碱的工作原理和流程分析，掌握工艺流程和反应原理是解题关键，题目难度中等．题型三：侯氏制碱法反应原理典例3：“NaCl+CO2+NH3+H2O△¯NaHCO3↓+NH4Cl”是著名的“侯氏制碱法”的重要反应．下面四种说法中不正确的是（）A．NaHCO3是一种难溶于水的物质B．析出固体后的溶液为NaHCO3的饱和溶液C．NaHCO3不是纯碱D．从该反应可以获得氮肥分析：侯氏制碱法的原理：利用NaHCO3在溶液中溶解度较小，所以先制得NaHCO3，再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱．解答：A、该反应说明该条件下碳酸氢钠的溶解度较小，不能说明其是难溶于水的物质，故本选项错误；B、析出碳酸氢钠，说明剩余的溶液为碳酸氢钠的饱和溶液，故本选项正确；C、碳酸氢钠是小苏打，纯碱是碳酸钠，故本选项正确；D、生成的氯化铵属于氮肥，所以从该反应可以获得氮肥，故本选项正确；故选A．点评：本题考查了侯氏制碱法的原理，完成此题，可以结合化学反应的实际结合物质的性质进行．【解题思路点拨】注意过程中要先添加NH3而不是CO2，因为CO2在NaCl中的溶解度很小，先通入NH3使食盐水显碱性，能够吸收大量CO2气体．一、选择题（共15小题）1．与氨碱法相比较，联合制碱法最突出的优点是（）A．设备少B．原料易得C．循环利用的物质多D．NaCl利用率高2．与氨碱法比较，下列关于联合制碱法优点的判断中不正确的是（）A．提高了原料利用率B．降低了生产成本C．减少了环境污染D．减轻了对设备的腐蚀3．下列化学工业有关设备、原料、反应条件配套的是（）A．联合制碱法制纯碱：吸氨塔、碳酸塔、食盐、二氧化碳、氨、30℃﹣35℃的氨化饱和食盐水吸收CO2B．接触法制硫酸：氧化炉、硫铁矿、V2O5、4000﹣5000℃C．合成氨：沸腾炉、焦炭、铁触媒、5000℃D．氨氧化法制硝酸：合成塔、空气、铂铑合金、8000℃4．模拟侯氏制碱法原理，在CaCl2浓溶液中通入NH3和CO2可制得纳米级材料，装置见图示．下列说法正确的是（）A．a通入适量的CO2，b通入足量的NH3，纳米材料为Ca（HCO3）2B．a通入足量的NH3，b通入适量的CO2，纳米材料为Ca（HCO3）2C．a通入适量的CO2，b通入足量的NH3，纳米材料为CaCO3D．a通入少量的NH3，b通入足量的CO2，纳米材料为CaCO35．下列关于工业生产说法正确的是（）A．在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通二氧化碳，后通氨气B．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，皆采用循环操作提高原料利用率C．在氯碱工业，电解槽被离子交换膜隔成阴极室和阳极室D．工业上采用电解熔融氯化铝的方法制取金属铝E．石油裂化属于化学变化，主要目的是为了获得短链不饱和气态烃6．我国著名的化工专家侯德榜在20世纪20年代所创立的“侯氏制碱法”誉满全球．“侯氏制碱法”中的碱是指下列的（）A．NaOHB．K2CO3C．Na2CO3D．NaHCO37．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8．我国化学家侯德榜根据NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3、NH4Cl都小的性质，运用CO2+NH3+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱．如图是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：气体A的饱和溶液A和食盐的饱和溶液悬浊液晶体纯碱，则下列叙述错误的是（）A．A气体是NH3，B气体是CO2B．第Ⅲ步得到的晶体是发酵粉的主要成分C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶9．“NaCl+CO2+NH3+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl”是“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．B．C．D．10．工业上用粗盐（含Ca2+、Mg2+、SO42﹣等杂质）为主要原料采用“侯氏制碱法”生产纯碱和化肥NH4Cl，工艺流程如下图所示．下列有关说法正确的是（）A．对粗盐溶液除杂可依次加入NaOH、Na2CO3、BaCl2，再加入盐酸调节溶液pHB．饱和食盐水中先通入的气体为CO2C．流程图中的系列操作中一定需要玻璃棒D．如图所示装置可以比较Na2CO3和NaHCO3晶体的热稳定性11．化学无处不在，下列与化学有关的说法不正确的是（）A．侯氏制碱法的工艺过程中应用了物质溶解度的差异B．可用蘸浓硫酸的棉棒检验输送氨气的管道是否漏气C．碘是人体必需微量元素，所以要适量吃富含碘酸根原子团的食物D．黑火药由硫黄、硝石、木炭三种物质按一定比例混合制成12．下列说法正确的是（）A．侯德榜提出的联合制碱法可大大提高氯化钠的利用率B．具有永久硬度的硬水可以采用加热的方法进行软化C．CO．CH4、CH3OH是一碳化学的主要原料D．复合材料一般由起黏结作用的基体和起增强作用的增强体构成E．油脂和氢氧化钠共热产生的混合物，加入食盐可使肥皂析出．13．下列有关侯氏制碱法的描述正确的是（）A．该反应条件下，碳酸氢钠难溶于水B．氨气和二氧化碳均来自合成氨工厂C．侯氏制碱法实现了对氨气循环利用D．生产时，应先通二氧化碳再通氨气14．我国化学家侯德榜根据在相同的温度下NaHCO3溶解度比NaCl、Na2CO3、NH4HCO3和NH4Cl 的溶解度都小的性质，运用CO2+NH3+H2O+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl的反应原理制备纯碱．下面是在实验室进行模拟实验的生产流程示意图：则下列叙述正确的是（）A．A气体是CO2，B气体是NH3B．第Ⅲ步得到的晶体是难溶于水的C．第Ⅲ步操作用到的主要玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒D．第Ⅳ步操作的主要过程有溶解、蒸发、结晶15．氨碱法（索氏）和联合制碱法（侯氏）是两大重要的工业制碱法，氨碱法联合制碱法A原料食盐、氨气、生石灰食盐、氨气、二氧化碳B可能的副产物氯化钙氯化铵C循环物质氨气、二氧化碳氯化钠D评价原料易得；设备复杂；能耗高原料利用率高；废弃物少下列表达不正确的是（）A．AB．BC．CD．D二、填空题（共5小题）16．某化学小组欲以CO2为主要原料，采用下图所示装置模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3，并对CO2与NaOH的反应进行探究．【资料获悉】“侯氏制碱法”原理：NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl，然后再将NaHCO3制成Na2CO3．【实验设计】如图1所示【实验探究】（1）装置乙的作用是．由装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，NaHCO3转化为Na2CO3的化学方程式为．（3）若在中灼烧时间较短，NaHCO3将分解不完全．取经短暂加热的NaHCO3样品29.6g完全溶于水制成溶液，然后向此溶液中缓慢地滴加稀盐酸，并不断搅拌．随着盐酸的加入，溶液中有关离子的物质的量的变化如图2所示．则曲线b对应的溶液中的离子是（填离子符号）；该样品中Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比是．（4）若将装置甲产生的纯净的CO2 1.12L（标准状况下）缓慢地全部通入到100mLNaOH溶液中，充分反应后，将溶液低温蒸干，得到不含结晶水的固体W，其质量为4.86g，则W的成分为（填化学式），原NaOH溶液的物质的量浓度为．17．技术的发展与创新永无止境，我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图：（1）向沉淀池中要通入CO2和氨气，应先通入（填化学式）．原因是．沉淀池中发生反应的化学方程式是．（3）母液中的溶质主要有．（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，物质X是．18．某化学兴趣小组在实验室进行模拟侯氏制碱法的实验探究如图1，请你参与并协助他们完成相关的实验任务．反应原理为：NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl①2NaHCO3═Na2CO3+CO2↑+H2O↑②（1）操作Ⅰ、Ⅱ可否颠倒？答：（填“能”或“不能”）；操作Ⅲ的名称是．写出向晶体X的水溶液中滴加NaOH溶液时发生反应的离子方程式：．（3）在实验室反应②可在如图2装置中进行，该装置可进行多个化学反应，如实验室制取少量氧气也可利用该装置，请再写出一种利用该装置制取的常见气体的名称．答：．19．我国化学家侯德榜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．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．20．化工厂的设计是将实验室的研究成果转化为工业化生产的重要的基础工作．（1）以硫铁矿为原料生产硫酸需经过、和三个主要生产阶段．侯氏制碱法是在索尔维制碱法的基础上创造出的一种新的制造纯碱的方法．具体工艺流程图如图所示：①索尔维制碱法的原理是．（用化学方程式表示）②侯氏制碱法与索尔维制碱法相比，优点是．③侯氏制碱法可以循环使用的物质有．（3）食盐也是一种重要的化工原料，氯碱工业就是通过电解饱和食盐水来制备NaOH、H2和Cl2．海水中得到的粗盐中往往含有一些杂质，必须加入一些化学试剂，使杂质沉淀，处理后的盐水还需进入阳离子交换塔，其原因是．电解食盐水在离子交换膜电解槽中进行，离子交换膜的作用是．三、解答题（共3小题）21．【化学﹣﹣选修化学与技术】（1）纯碱是一种重要的化工原料．目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺．①“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：；②写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：；③CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？；钢铁工业对促进经济和社会发展起了重要作用．①炼钢时，加入硅、锰和铝的目的是．②不锈钢含有的Cr元素是在炼钢过程的氧吹（填“前”或“后”）加入，原因是．③炼铁和炼钢生产中，尾气均含有的主要污染物是．从环保和经济角度考虑，上述尾气经处理可用作．22．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↓+NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O回答下列问题：（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（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．（Ⅰ）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：①乙装置中的试剂是．②丁装置的作用是．（Ⅱ）另一位同学用图中戊装置（其它装置未画出）进行实验．①实验时，须先从a管通入气体（填气体分子式），再从b管通入气体（填气体分子式）．②有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是．（3）“纯碱中常常会混有少量氯化钠．”某研究性学习小组以一包纯碱（只考虑含氯化钠）为研究对象，探究纯碱样品中碳酸钠的含量：称取1.840g小苏打样品（含少量NaCl），配置成250mL溶液，取出25.00mL用0.1000mol•L﹣1盐酸滴定，消耗盐酸21.50mL．①实验中所需要的定量仪器除滴定管外，还有．②样品中NaHCO3质量分数为．（4）将一定质量小苏打样品（只考虑含少量NaCl）溶于足量盐酸，蒸干后称量固体质量，也可测定小苏打的含量．若蒸发过程中有少量液体溅出，则测定结果．（选填“偏高”、“偏低”或“不受影响”）23．工业以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↓+NH4Cl；2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O（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（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d．碳酸氢钠的稳定性大于碳酸钠某活动小组根据上述制碱原理，进行碳酸氢钠的制备实验．①一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，实验装置如下图所示（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，其作用是；（Ⅱ）丁装置中稀硫酸的作用是；（Ⅲ）实验结束后，分离出NaHCO3晶体的操作是（填分离操作的名称），该操作所需要的玻璃仪器有．②另一位同学用图中戊装置（其它装置未画出）进行实验．（Ⅰ）实验时，须先从a管通入气体，说明原因．（Ⅱ）有同学建议在戊装置的b管下端连接己装置，理由是．（3）碳酸氢钠受热所得固体12.28g与足量的石灰水充分反应，所得沉淀经洗涤、干燥质量为12.00g，则所得固体中碳酸钠的质量分数为．（4）请你再设计出一种实验室制取少量碳酸氢钠的方法：．参考答案一、选择题（共15小题）1．D 2．D 3．A 4．C 5．BC 6．C 7．A 8．D 9．C 10．C 11．B 12．ACDE 13．B 14．C 15．AC二、填空题（共5小题）16．除去CO2中的HCl2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑CO32：1Na2CO3和NaHCO30.8mol/L 17．NH3CO2在NaCl溶液中的溶解度较小，而NH3极易溶于水NH3+H2O+CO2+NaCl═NH4Cl+NaHCO3↓NH4Cl循环ⅠCO218．不能过滤OH-+HCO3-═CO32-+H2O 实验室用碱石灰和氯化铵制氨气19．联合制碱法做化肥NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓CO2Ⅰ过滤用硝酸酸化的硝酸银，观察产生白色沉淀；20．二氧化硫炉气的制造二氧化硫的催化氧化三氧化硫的吸收NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3+H2O↑+CO2↑侯氏制碱法的工艺由制碱和制氯化铵两个过程组成，形成纯碱与氯化铵的循环CO2、NaCl用试剂处理后的盐水中还含有少量Mg2+、Ca2+，碱性条件下会生成沉淀，损害离子交换膜防止H2与C12混合发生爆炸，同时防止C1-进入阴极室，这样可以获得纯净的NaOH三、解答题（共3小题）21．2NH4Cl+Ca（OH）22NH3↑+CaCl2+2H2ONH3+CO2+H2O+NaCl（饱和）=NaHCO3↓+NH4Cl2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O“氨碱法”CO2来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”CO2来源于合成氨工业的废气脱氧和调整钢的成分后避免Cr被氧化CO燃料22．c饱和的碳酸氢钠溶液吸收未反应的NH3NH3CO2增大气体与溶液接触面积，提高CO2吸收率电子天平、250mL容量瓶0.9815偏高23．c饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl气体吸收未反应完的NH3过滤玻璃棒、漏斗、烧杯氨气氨气极易溶解于水，能形成较大浓度的溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氢铵增大气体与溶液接触面积，提高CO2的吸收率86.3%用碳酸氢铵与适量饱和食盐水反应。