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纯碱的生产工艺(侯氏制碱法)

纯碱的生产工艺(侯氏制碱法)碳酸钠,俗名苏打、纯碱、洗涤碱,化学式:Na2CO3,普通情况下为白色粉末,为强电解质。

密度为2.532g/cm3,熔点为851°C,易溶于水,具有盐的通性。

是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品,绝大部分用于工业,一小部分为民用。

在工业用纯碱中,主要是轻工、建材、化学工业,约占2/3;其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。

玻璃工业是纯碱的最大消费部门,每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。

化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。

冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂,炼钢和炼锑用作脱硫剂。

印染工业用作软水剂。

制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。

还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。

食用级纯碱用于生产味精、面食等。

一、实验目的1.掌握侯氏制碱法的原理和方法;2.了解侯氏制碱法的原理应用于实际化工生产中的方法;3.培养学生对专业知识的应用能力。

二、实验原理侯氏制碱法的原理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。

也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀,气体和难电离的物质生成。

要制得纯碱(Na2CO3),就要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,其中NaHCO3溶解度最小,最终析出大量的晶体。

化学方程式为:(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓(3)2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑即:NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑三、主要试剂及仪器设备试剂:二氧化碳、浓氨水、粉状氯化钠、95%乙醇;仪器设备:启普发生器、电子天平、抽滤装置、100 mL锥形的1个、50 mL量筒1个、陶瓷坩埚1个、100mL烧杯5个。

四、实验步骤1、向100 mL锥形瓶中加入用量筒量取的浓氨水25 mL,再加入10 mL蒸馏水。

用电子天平称取10.0 g的粉状氯化钠,加入到氨溶液中,再塞紧塞子,振荡几分钟,使溶解并达到饱和。

若全部溶解,再加入少许直至饱和后,过滤未溶解的氯化钠。

2、实验装置如下图所示,照图安装好仪器。

{实验装置手绘)用水浴加热盛氨水的饱和氯化钠溶液的锥形瓶,温度保持在35~40°C。

打开启普发生器的活塞,向溶液中快速地通入二氧化碳,60 min后,形成细小的晶体,溶液变浑浊。

继续通入二氧化碳20 min后生成大量的晶体,再将锥形瓶移入冷水中冷却,并继续通入二氧化碳15 min,以降低的溶解度,提高产率。

3、将锥形瓶中的晶体和溶液进行抽滤。

当全部溶液流入吸滤瓶后,停止抽气。

在晶体上加入3 mL的蒸馏水,10s后抽气,再重复蒸馏水淋洗操作一次。

又在晶体上加5 mL95%的乙醇,10 s后抽气,再重复乙醇淋洗操作一次。

抽干后将晶体转移到干滤纸上再次吸干,用电子天平称重,计算碳酸氢钠的产率。

4、碳酸钠的制备:将制得的晶体转移到已称重的陶瓷坩埚中,加热至红热。

10 min 后,停止加热。

冷却到室温并称重。

计算的产率。

5、氨的回收:在每10 mL母液中加入3 .0g氯化钠,充分搅拌,使其溶解。

然后,在冰盐冷却剂中冷却,则析出晶体。

五、实验注意事项1.制取气体的仪器要装配严密,要求气密性良好。

2.移动启普发生器时,必须双手紧握葫芦形容器的球体下部,以防损坏仪器。

3.提高产率的措施:(1)NaCl溶液要饱和。

(2)通入要充足。

(3)过滤、洗涤晶体的蒸馏水必须用冰水冷却,淋洗时要少量多次。

六、思考题1.如果在制得的产品中含有水或杂质,那么分解后所得的质量与其理论值有什么偏差?2.为什么在低温条件下,在母液中加入粉状氯化钠,使氯化铵的晶体析出?备用实验方案纯碱的生产工艺(侯氏制碱法)碳酸钠,俗名苏打、纯碱、洗涤碱,化学式:Na2CO3,普通情况下为白色粉末,为强电解质。

密度为2.532g/cm3,熔点为851°C,易溶于水,具有盐的通性。

是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品,绝大部分用于工业,一小部分为民用。

在工业用纯碱中,主要是轻工、建材、化学工业,约占2/3;其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。

玻璃工业是纯碱的最大消费部门,每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。

化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。

冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂,炼钢和炼锑用作脱硫剂。

印染工业用作软水剂。

制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。

还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。

食用级纯碱用于生产味精、面食等。

一、实验目的1.掌握侯氏制碱法的原理和方法;2.了解侯氏制碱法的原理应用于实际化工生产中的方法;3.培养学生对专业知识的应用能力。

二、实验原理侯氏制碱法的原理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。

也就是很多初中高中教材所说的复分解反应应有沉淀,气体和难电离的物质生成。

要制得纯碱(Na2CO3),就要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,其中NaHCO3溶解度最小,最终析出大量的晶体。

化学方程式为:(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓(3)2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑即:NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑三、主要试剂及仪器设备试剂:浓氨水、粉状氯化钠、95%乙醇、浓盐酸(2mol/L)、石灰石、饱和碳酸氢钠、氢氧化钠固体;仪器设备:分液漏斗2个,广口瓶1个,洗气瓶一个,三口烧瓶一个,铁夹1个,导气管和橡皮塞若干、电子天平、抽滤装置、100 mL锥形的1个、50 mL量筒1个、陶瓷坩埚1个、100mL烧杯5个。

四、实验步骤1、向100 mL三口烧瓶中加入用量筒量取的浓氨水25 mL,再加入10 mL蒸馏水。

用电子天平称取10.0 g的粉状氯化钠,加入到氨溶液中,再塞紧塞子,振荡几分钟,使溶解并达到饱和。

若全部溶解,再加入少许直至饱和后,过滤未溶解的氯化钠。

2、实验装置如下图所示,照图安装好仪器。

用水浴加热盛氨盐水的三口瓶,温度保持在35~40°C。

向广口瓶中加入200mL的浓盐酸和20g的石灰石,待有气泡产生时打开铁夹a,向氨盐水溶液中快速地通入二氧化碳,60 min后,形成细小的晶体,溶液变浑浊。

继续通入二氧化碳20 min后生成大量的晶体,再将锥形瓶移入冷水中冷却,并继续通入二氧化碳15 min,以降低的溶解度,提高产率。

3、将锥形瓶中的晶体和溶液进行抽滤。

当全部溶液流入吸滤瓶后,停止抽气。

在晶体上加入3 mL的蒸馏水,10s后抽气,再重复蒸馏水淋洗操作一次。

又在晶体上加5 mL95%的乙醇,10 s后抽气,再重复乙醇淋洗操作一次。

抽干后将晶体转移到干滤纸上再次吸干,用电子天平称重,计算碳酸氢钠的产率。

4、碳酸钠的制备:将制得的晶体转移到已称重的陶瓷坩埚中,加热至红热。

10 min 后,停止加热。

冷却到室温并称重。

计算的产率。

5、氨的回收:在每10 mL 母液中加入3 .0g 氯化钠,充分搅拌,使其溶解。

然后,在冰盐冷却剂中冷却,则析出晶体。

四种盐在不同温度下的溶解度(g/100g 水)表:名称 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 NH 4CO 3 11.9 15.8 21.0 27.0 — — — — NaHCO 3 6.9 8.1 9.6 11.1 12.7 14.5 16.4 — NH 4Cl 29.4 33.3 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 77.3实验装置如下图:五、实验注意事项1.制取气体的仪器要装配严密,要求气密性良好。

2.移动启普发生器时,必须双手紧握葫芦形容器的球体下部,以防损坏仪器。

3.提高产率的措施:(1)NaCl 溶液要饱和。

(2)通入要充足。

(3)过滤、洗涤晶体的蒸馏水必须用冰水冷却,淋洗时要少量多次。

六、思考题1.如果在制得的产品中含有水或杂质,那么分解后所得的质量与其理论值有什么偏差?2.为什么在低温条件下,在母液中加入粉状氯化钠,使氯化铵的晶体析出?浓盐酸碳酸钙 饱和碳 酸氢钠 氨盐水x x x 学院实验报告实验课程:化工工艺方向专业实验实验项目:纯碱的生产工艺(候氏制碱法)实验日期:院系:xxxxxxx学院班级:姓名:学号:同组人:指导教师:【实验概述】侯氏制碱法,又名联合制碱法,它是我国化学工程专家侯德榜(1890~1974)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。

1943年,中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。

所谓“联合制碱法”中的“联合”,指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起,利用了生产氨时的副产品CO2,革除了用石灰石分解来生产,简化了生产设备。

此外,联合制碱法也避免了生产氨碱法中用处不大的副产物氯化钙,而用可作化肥的氯化铵来回收,提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了纯碱的成本。

联合制碱法很快为世界所采用。

【实验目的】(1)探索侯氏制碱法的原理;(2)学习侯德榜的科学,创新精神;(3)训练无机制备实验的操作技能。

【实验设备、药品、器材】氯化钠(化学纯)、浓氨水、稀硫酸(1:5)、氢氧化钠、酚酞试液、石灰石、圆底烧瓶、分液漏斗、试管、玻璃导管、乳胶管、研钵、铁架台、瓷坩埚、石棉网、酒精灯、过滤装置(漏斗、滤纸、玻璃棒)、烧杯、双孔橡皮塞、火柴、药匙、坩埚钳、泥三角。

【实验原理(装置)】本实验是向含氨的氯化钠饱和溶液中,通入二氧化碳,CO2,H2O和NH3反应,生成碳酸氢铵:NH3+CO2+H2O == NH4HCO3NH4HCO3与NaCl反应生成碳酸氢钠:NH4HCO3 + NaCl == NaHCO3↓ + NH4Cl总反应:NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2 == NH4Cl+NaHCO3↓NH4HCO3,NaCl,NaHCO3和NH4Cl同时存在于水溶液中,是一个复杂的四元交互体系。

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