1、精銳教育學科教師輔導講義學員編號：年 級：高三課時數(shù)：3學員姓名：輔導科目： 化學學科教師：授課主題侯式制堿法原理和簡單流程侯氏制堿法在上海高考中占有比較特殊的地位，出現(xiàn)的幾率較大；?？嫉闹R點是侯氏制堿法教學目的的原理、溫度的選擇、母液的成分、處理及與氨堿法的優(yōu)劣比較，學生在溫度的控制和母液的處理上出現(xiàn)的錯誤幾率較大。教學內(nèi)容急內(nèi)容回顧褰1 .【2013年上海高考6】與索爾維制堿法相比，侯德榜制堿法最突出的優(yōu)點是（）A .原料利用率高B.設(shè)備少C.循環(huán)利用的物質(zhì)多D.原料易得2 .【2012年上海高考八】碳酸氫錢是一種重要的錢鹽。實驗室中，將二氧化碳通入氨水可制得碳酸氫俊，用碳酸氫 俊和氯化

2、鈉可制得純堿。完成下列填空：41.二氧化碳通入氨水的過程中，先有 晶體（填寫化學式）析出，然后晶體溶解，最后析出 NH4HCO3晶 體。3.【2010年上海高考27】工業(yè)生產(chǎn)純堿的工藝流程示意圖如下： A BNH3gEM II £粗鹽水f 忌m f 扇廚f I碳酸化1國氟f 反面f 純堿完成下列填空：1）粗鹽水加入沉淀劑 A、B除雜質(zhì)（沉淀劑 A來源于石灰窯廠），寫出 A、B的化學式。AB2）實驗室提純粗鹽的實驗操作依次為：取樣、沉淀、冷卻結(jié)晶、 、烘干。3）工業(yè)生產(chǎn)純堿工藝流程中，碳酸化時產(chǎn)生的現(xiàn)象是 。碳酸化時沒有析出碳酸鈉晶體，其原因是 。4）碳酸化后過濾，濾液 D最主要的成分

3、是 （填寫化學式），檢驗這一成分的陰 離子的具體方法是： 。5)氨堿法流程中氨是循環(huán)使用的，為此，濾液D加入石灰水產(chǎn)生氨。加石灰水后所發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為:濾液D加石灰水 前先要加熱，原因是 。6)產(chǎn)品純堿中含有碳酸氫鈉。如果用加熱分解的方法測定純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分數(shù)，純堿中碳酸氫鈉的質(zhì)量分 數(shù)可表示為： (注明你的表達式中所用的有關(guān)符號的含義)4.【2005年上海高考五26 (A)】我國化學侯德榜(右圖)改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)流程可簡要表示如下: 食鹽水(提取國J產(chǎn)品)(1)上述生產(chǎn)純堿的方法稱 ,副產(chǎn)品的一種用途為 。(2)沉淀池中發(fā)生的化學反應(yīng)方程式是 。(3)寫出上述流程中

4、 X物質(zhì)的分子式 。(4)使原料氯化鈉的利用率從70%提高到90%以上，主要是設(shè)計了 (填上述流程中的編號)的循環(huán)。從沉淀池中取出沉淀的操作是 。(5)為檢驗產(chǎn)品碳酸鈉中是否含有氯化鈉，可取少量試樣溶于水后，再滴加 (6)向母液中通氨氣，加入細小食鹽顆粒，冷卻析出副產(chǎn)品，通氨氣的作用有 。(a)增大NH 4+的濃度，使 NH4C1更多地析出(b)使NaHCO3更多地析出(c)使NaHCO3轉(zhuǎn)化為Na2CO3,提高析出的 NH4C1純度 答案：1. A2 . (NH4)2CO33 . 1) Ca(OH)2或CaO NazCO 2)溶解 過濾 蒸發(fā) 過濾3 )有晶體析出(或出現(xiàn)渾濁)碳酸鈉溶解度比

5、碳酸氫鈉大4 ) NHCl取樣，加硝酸酸化，再加硝酸銀，有白色沉淀產(chǎn)生，該陰離子是氯離子5 ) NH+ + OH - NH3 T + HbO防止加入石灰水時產(chǎn)生碳酸鈣沉淀(解析：加熱時，使碳酸氫根水解程度增大，釋放出二氧化碳，減少碳酸氫根的量，從而減少氫氧根的消耗，使俊根完全轉(zhuǎn)化為氨氣放出，同時產(chǎn)生碳酸鈣的含量也相應(yīng)的減少)(NaHCO3)84(01) m2)31ml4. (1)聯(lián)合制堿法或侯德榜制堿法化肥或電解液或焊藥等(其他合理答案均給分)(2) NH+CO+ H2O+ NaC-NHCI +NaHCQ或 NH+ CO+ H28 NHHCO NH ，HCO+ NaC NaHCOX + NHC

6、l(3) CO(4) I 過濾 (5)稀硝酸和硝酸銀溶液(6) a c產(chǎn)知識精講【知識梳理】實驗背景：無水碳酸鈉，俗名純堿、蘇打。它是玻璃、造紙、肥皂、洗滌劑、紡織、制革等工業(yè)的重要原料, 還常用作硬水的軟化劑，也用于制造鈉的化合物。它的工業(yè)制法主要有氨堿法和聯(lián)合制堿法兩種。、實驗原理化學反應(yīng)原理是:總反應(yīng)為：將經(jīng)過濾、洗滌得到的NaHCO 3微小晶體再加熱，制得純堿廣品:答案：化學反應(yīng)原理:NH3 CO2 H2O NH4HCO3NaCl（飽和）NH4HCO3NaHCO3NH4CI總反應(yīng)：NaCl（飽和）NH3 CO2 H2O NaHCO3NH4C12NaHCO3NazCOs CO2H2O二、

7、氨堿法1 .原料：食鹽2 .步驟：（又稱索爾維法）（氯化鈉）、石灰石（經(jīng)燃燒生成生石灰和二氧化碳）、氨氣先把氨氣通入飽和食鹽水中而成氨鹽水，NH3 CO2 H2O NH4HCO3再通入二氧化碳生成溶解度較小的碳酸氫鈉沉淀和氯化錢溶液,NaCl（飽和）NH4HCO3 NaHCO3 NH4C1將經(jīng)過濾、洗滌得到的 NaHCOIt小晶體，再加熱煨燒制得純堿產(chǎn)品。2NaHCO3Na?CO3 CO2H2O （放出的二氧化碳氣體可回收循環(huán)使用）含有氯化俊的濾液與石灰乳Ca（OH）2混合加熱，所放出的氨氣可回收循環(huán)使用。CaO + HbOCa（OH）2,2NH 4CI + Ca（OH）2CaCl 2+ 2N

8、H T + 2H2O其工業(yè)流程圖為:看友事其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如圖所示:飽和食苗水*COa C語印使用)產(chǎn)品- HH式循環(huán)使用)，施族 CgCh,Hadr+rpiEaO3 .氨堿法的優(yōu)點是：(1 )原料(食鹽和石灰石)便宜；(2)產(chǎn)品純堿的純度高；(3 )副產(chǎn)品氨和二氧化碳都可以回收循環(huán)使用；(4)制造步驟簡單，適合于大規(guī)模生產(chǎn)。4 .氨堿法的缺點是：(1 )產(chǎn)生大量無用的副產(chǎn)品CaCl2(2 ) NaCl利用率只有70% ,約有30%的NaCl留在母液中。(3 )設(shè)備多，耗能大。三、聯(lián)合制堿法(又稱侯氏制堿法)1 .原料：食鹽、氨氣和二氧化碳一一合成氨廠用水煤氣制取氫氣時的廢氣。C h2o(

9、g)高溫 co+h2 co h2o 高溫 co2+h22 .步驟：聯(lián)合制堿法包括兩個過程：第一個過程與氨堿法相同：將氨通入飽和食鹽水而成氨鹽水，再通入二氧化碳生成碳酸氫鈉沉淀，經(jīng)過濾、洗 滌得NaHCOIt小晶體，再煨燒制得純堿產(chǎn)品，其濾液是含有氯化鏤和氯化鈉的溶液。第二個過程是從含有氯化鏤和氯化鈉的濾液中結(jié)晶沉淀出氯化俊晶體。由于氯化俊在常溫下的溶解度比氯化鈉要大，低溫時的溶解度則比氯化鈉小，而且氯化俊在氯化鈉的濃溶液里 的溶解度要比在水里的溶解度小得多。所以在低溫條件下，向濾液中加入細粉狀的氯化鈉，并通入氨氣，可以使氯 化俊單獨結(jié)晶沉淀析出，經(jīng)過濾、洗滌和干燥即得氯化俊產(chǎn)品。此時濾出氯化俊

10、沉淀后所得的濾液，已基本上被氯 化鈉飽和，可回收循環(huán)使用。其工業(yè)生產(chǎn)的簡單流程如圖所示：1 通EIL氨盆水過潺 洗泳 遇CCHNad如，若 金 選NHj門卻.n曲ft».不揍1飽幫恰&K合曲工廠此法優(yōu)點：保留了氨堿法的優(yōu)點，消除了它的缺點，使食鹽的利用率提高到96%; NH4C1可做氮肥；可與合成氨廠聯(lián)合，使合成氨的原料氣 CO轉(zhuǎn)化成CO2,革除了 CaCO3制CO2這一工序?！居懻摗?、索爾維采取了哪些措施來提高氨的利用率？(1)(2)(3)答案：(1)先制得氨化的飽和食鹽水，再與CO反應(yīng)(2)使CO與氨化的飽和食鹽水在合成塔中逆流接觸(3)母液與熟石灰作用重新生成氨氣2、

11、“侯氏制堿法”與“索爾維制堿法”的主要不同在母液的處理上?！昂钍现茐A法”采取了怎樣的方式對母液進行處理？從化學原理上分析采取這些處理措施的原因。(1)向母液中加食鹽細粒【思考】向向母液中加食鹽細粒的目的是什么？答案：降低氯化錢在氯化鈉中的溶解度，便于氯化俊的析出(2)向母液中通氨氣【思考】向母液中通氨氣的作用有哪些？答案： 增加NH4的濃度，有利于 NHCl析出使NaHCO?；癁镹32CO,提高析出NHCl的純度。(3)降溫至5 C左右3、侯氏制堿法的現(xiàn)實意義(1)符合現(xiàn)在提倡的“綠色化學的要求：提高了原料(NaCl)的利用率，不產(chǎn)生無用的 CaCl2。(2)體現(xiàn)了大規(guī)模聯(lián)合生產(chǎn)的優(yōu)越性：利用

12、一個廠的廢料，作為另一個廠的主要原料。如合成氨廠的廢料CO2,可以作為堿廠的主要原料；堿廠無用的Cl-,可以代替價格比較昂貴的硫酸用來固定氨，制成氮肥。降低了成本，提高了綜合經(jīng)濟效益。二、化工生產(chǎn)的基本原理(1)充分利用原料一一體現(xiàn)物料平衡思想。例如：合成氨生產(chǎn)、純堿生產(chǎn)中都有原料 利用的工藝；接觸法制硫酸、氨氧化制硝酸中都利用廉價的 來提高原料氣的轉(zhuǎn)化率。(2)充分利用能量一一體現(xiàn)能量守恒思想。例如：若存在放熱步驟，可通過列管式 器利用放出的熱量對需要加熱的物料進行預(yù)熱；若不存在放熱步驟，要設(shè)計出充分利用燃料和充分利用能量的工藝。(3)保護環(huán)境一一體現(xiàn)綠色化學思想：是指工業(yè)生產(chǎn)的過程中沒有(

13、或者極少有)有毒、有害物質(zhì)排出，合成產(chǎn)品的原子利用率盡量達到 。答案：循環(huán) 空氣熱交換百分之百【例題精講】Na2CO3ZNH3循王I母液一_*排出液WNa2CO3食鹽水，NH3例1.聯(lián)堿法(候氏制堿法)和氨堿法的生產(chǎn)流程簡要表示如下圖:|食鹽細粉.冷卻至10c以下，過濾NH4cl聯(lián)堿法(候氏制堿法)生產(chǎn)流程示意圖氨堿法生產(chǎn)流程示意圖(1)沉淀池中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式為 。(2)填寫化學式：X是, Y是; Z中除了溶解的氨氣、食鹽外，其它溶質(zhì)還有 ;排出液 中的溶質(zhì)除了氫氧化鈣外，還有 。(3)在氨堿法生產(chǎn)過程中氨要循環(huán)使用，但不需要補充，在母液中加生石灰前先要加熱的原因是。氨堿法總反應(yīng)過程可用

14、化學方程式表示為 。(4)根據(jù)聯(lián)堿法中從母液中提取氯化俊晶體的過程推測，所得結(jié)論正確是 。a.常溫時氯化錢的溶解度比氯化鈉小b .通入氨氣能增大 NH+的濃度，使氯化俊更多析出c.力口入食鹽細粉能提高 Na+的濃度，使NaHCO吉晶析出d.通入氨氣能使 NaHCO專化為N&CO,提高析出的NHCl純度(5)聯(lián)堿法中，每當通入 NH 44.8L (已折合成標準狀況下)時可以得到純堿100.0g ,則NH的利用率為 ;相比于氨堿法，氯化鈉的利用率從70觀高到90%A上，主要是設(shè)計了 (填上述流程中的編號)。指出聯(lián)堿法的另一項優(yōu)點。(6)綠色化學的重要原則之一是提高反應(yīng)的原子利用率。根據(jù)“聯(lián)

15、合制堿法”總反應(yīng)，列出計算原子利用率的表達式：原子利用率( =。例2.根據(jù)侯德榜制堿法原理并參考下表的數(shù)據(jù)，實驗室制備純堿N&CO的主要步驟是：將配制好的飽和 NaCl溶液倒入燒杯中加熱，控制溫度在3035C,攪拌下分批加入研細的NH4HCO固體，加料完畢后，繼續(xù)保溫30分鐘，靜置、過濾得 NaHCOl!體。用少量蒸儲水洗滌除去雜質(zhì)，抽干后，轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，灼燒 2小時，得NmCO固體。四種鹽在不同溫度下的溶解度（g/100g水）表溫度 鹽溶解度0C10C20C30 c40 c50 c60 c100CNaCl35.735.836.036.336.637.037.339.8NHHCO11.

16、915.821.027.0一一一一NaHCO6.98.19.611.112.714.516.4一NHCl29.433.337.241.445.850.455.377.3> 35C NHHCa有分解請回答：反應(yīng)溫度控制在 3035C,是因為若高于 35C,則, 若低于30 C,則,為控制此溫度范圍，采取的加熱方法 為。 加料完畢后，繼續(xù)保溫 30分鐘，目的是 。 靜置后只析出 NaHCOl!體的原因是 ° 用蒸儲水洗滌 NaHCO!體的目白是除去 雜質(zhì)（以化學式表示）過濾所得的母液中含有 （以化學式表示），需加入 , 并作進一步處理，使 NaCl溶液循環(huán)使用，同時可回收NHCl

17、測試純堿產(chǎn)品中NaHC砧量的方法是：準確稱取純堿樣品 Wg,放入錐形瓶中加蒸儲水 溶解，加1 2滴酚血:指示劑，用物質(zhì)的量濃度為c （ mol/L ）的HCl溶液滴定至溶液由紅色到無色（指示 CQ2 +H+ - HCJ反應(yīng)的終點），所用 HCl溶液的體積為 VimL,再 加12滴甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至溶液由黃變橙，所用 HCl溶液總體積為VmL寫出純堿樣品中 NaHCQ質(zhì)量分數(shù)的計算式：NaHCC% =。例3. （1） Sokay制堿（氨堿）法和侯德榜（聯(lián)合）制堿法的基本原理均可用反應(yīng)方程式表示為： NaCl+ f NaHCO3j +W NaHCQ3沉淀濾出后，母液中殘留的離子主

18、要有Cl-、NH4+和、。該母液的酸堿性為 （選擇填充）。a.強酸性b.強堿性c.接近中性Solvay對母液的基本處理是：加入 。Solvay法中 是循環(huán)使用的。侯德榜對母液的基本處理是：加入 和,得到重要的副產(chǎn)品。侯德榜法中是部分循環(huán)使用的。如果從海水中提取的食鹽未經(jīng)精制（提純），所得純堿中含有的難溶性雜質(zhì)將主要是和（用化學式表示）。（2）工業(yè)上需要對溶液進行堿化時，常用氨水替代 NaOHo好處何在，請說出你對此的看法。a.b.答案.1. (1) NaCl + NH 3 + CO2 +H2O - NaHCOj + NH,Cl (2) CO NH 3 Na 2CO、NHCl CaCl 2、Na

19、Cl (3)防止生石灰先跟溶液中的NaHC以應(yīng)產(chǎn)生碳酸鈣沉淀CaCO 3+2NaCl NazCO + CaCl2(4) b d (5)94.3%循環(huán)I避免產(chǎn)生大量含有CaCl2的廢液(或節(jié)省石灰窯、蒸氨塔等設(shè)備)(6)由于總反應(yīng)可看作是：2NH+2NaCl+CQ+HaOf NS2CO+2NHCI ,所以：原子利用率(目標產(chǎn)物總產(chǎn)量反應(yīng)物總質(zhì)量100%m(Na2g) mlNH,Cl)m(NaCl) m(NH3)m(CO2)m(Hloj100%2.NH4HCO分解反應(yīng)速率降低水浴加熱使反應(yīng)充分進行NaHCO3的溶解度最小NaCl NH 4CI NH 4HCO NaHCQ NaCl NH 4CI N

20、H 4HCOHCI-X100%(4)用+3. (1) HkO+NH+CO NHClNa 、HCO c石灰氨氣(或氨氣和部分二氧化碳)氨氣食鹽NH4CI食鹽(或食鹽和二氧化碳)Mg (OH 2和 CaCO (寫 MgCOtk可)(2)成本較低；可同時制得氮肥；容易控制堿度(或其它合理答案)1. 1892年，比利時人索爾維以 NaCl、CO2、H2O、NH3為原料生產(chǎn) Na2CO3,叫索爾維法.其主要步驟是：(1)在NH 3飽和的NaCl溶液中通入 CO2制得NaHCO3； (2)再將NaHCO3焙燒制得純堿，CO2循環(huán)使用； 在析出小蘇打的母 液中加入生石灰，NH3循環(huán)使用.1940年，我國著名

21、化工專家侯德榜先生，沖破了 索爾維”法的技術(shù)封鎖，并加以 改進，用NaCl固體代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶體析出，生產(chǎn)出純堿和氯化錢.這便是舉世聞名的侯氏制堿法”.試回答：(1)在氨飽和 NaCl溶液中通入 CO2的兩步反應(yīng)方程式為 。(2)不能在 NaCl溶液中通入 CO2制NaHCO 3的原因。(3)析出小蘇打的母液中加入生石灰的反應(yīng)方程式是 。(4)侯氏制堿法”與索爾維法”相比其優(yōu)點是。2. 1892年比利時人索爾維以 NaCl、CO2、NH3、H2O為原料制得了純凈的 Na2CO3,該法又稱氨堿法，其主要生產(chǎn) 流程如下：(1)從理論上看，循環(huán)生產(chǎn)是否需要再補充NH3? 。(2)從

22、綠色化學原料的充分利用的角度看，該方法有二個明顯的缺陷是：a; b 。我國化學家侯德榜改革國外的純堿生產(chǎn)工藝，創(chuàng)造了侯德榜制堿法又叫聯(lián)堿法，生產(chǎn)流程可簡要表示如下：食鹽水2x臺成I上鼻窟壺L嬉酢4展京爐 f循環(huán)竺骨液f捷更圖I產(chǎn)品該法是將合成氨工廠生產(chǎn)的 NH3及副產(chǎn)品CO2,再與飽和食鹽水反應(yīng) 。該法與氨堿法不同之處有二點：(3)。(4)從理論上看，每再生產(chǎn) 1mol Na2CO3,再補充的物質(zhì)及其物質(zhì)的量分別是 3. 1942年，我國化工專家侯德榜以NaCl、NH3、CO2等為原料先制得 NaHCO3,進而生產(chǎn)出純堿，他的 侯氏制堿法”為世界制堿工業(yè)做出了突出貢獻。有關(guān)反應(yīng)的化學方程式如下

23、：NH3+CO2+H2O -NH4HCO3 ；NH4HCO3+NaCl fNaHCO3 8 NH4C1 ；2NaHCO 3W2CO3+ CO2 T+ H2O(1)'侯氏制堿法”把合成氨和純堿兩種產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)，請寫出工業(yè)合成氨的化學反應(yīng)方程 式;已知合成氨為放熱反應(yīng)，若從勒夏特列原理來分析，合成氨應(yīng)選擇 的溫度和壓強是 (選填字母)。a.高溫 b.低溫 c.常溫 d.高壓 e.低壓 f.常壓(2)碳酸氫錢與飽和食鹽水反應(yīng)，能析出碳酸氫鈉晶體的原因是 。a.碳酸氫鈉難溶于水b.碳酸氫鈉受熱易分解c.碳酸氫鈉的溶解度相對較小，所以在溶液中首先結(jié)晶析出(3)某探究活動小組根據(jù)上述制堿原理，欲制

24、備碳酸氫鈉，同學們按各自設(shè)計的方案進行實驗。第一位同學：將二氧化碳氣體通入含氨的飽和食鹽水中制備碳酸氫鈉，實驗裝置如下圖所示(圖中夾持、固定用的儀器未畫出)。請回答：寫出甲中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式 。乙裝置中的試劑是 。實驗結(jié)束后，分離出 NaHCO3晶體的操作是 (填分離操作的名稱)。甲乙 丙 丁一 慶第二位同學：用圖中戊裝置進行實驗(其它裝置未畫出)。為提高二氧化碳在此反應(yīng)溶液中被吸收的程度，實驗時，須先從 a管通入氣體，再從b管中通入 氣體。裝置c中的試劑為 (選填字母)。e .堿石灰f.濃硫酸g.無水氯化鈣(4)請你再寫出一種實驗室制取少量碳酸氫鈉的方法(用簡要的文字和相關(guān)的化學反應(yīng)方程

25、式來描 述)：。答案：1 .NH3+H2O+ CO f NHHCO NHHCO+ NaCl f NH,Cl+NaHCO；(2)H 2CO酸性比鹽酸弱，CO與NaCl不反應(yīng)(3)2NH 4CI + CaO CaCl2 + H2O+ 2NH T(4)使NHCl析出，可做氮肥，不生成CaCl2,原料NaCl充分利用。2 . ( 1)不需要(2) a.氯化鈉未能充分利用；b .產(chǎn)生CaCl2廢棄物(3)將NHCl作為一種化工產(chǎn)品，不再生產(chǎn)NH循環(huán)使用；對分離出NaHCOF口 NHCl后含NaCl的溶液循環(huán)使用。(4)補充 2mol NaCl ; 2mol NH3； 1 mol CO 23催化劑(1) N 2 + 3H 2 % 高 b高壓 ' 2NH 3、dc(3)第一位同學： CaCO + 2H + Ca2+ H 2O + CQT飽和碳酸氫鈉溶液過濾第二位同學：NH (氨) CQ (二氧化碳) g(4)向燒堿溶液中通入過量 CO