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侯氏制碱法的原理及应用-带答案
侯氏制碱法的原理及应用
小结：工业制纯碱的方法：
1．氨碱法(索尔维制碱法)
向饱和食盐水中通入足量氨气至饱和，然后在加压下通入CO2(由CaCO3煅烧而得)，因NaHCO3溶解度较小，故有下列反应发生：
NH3＋CO2＋H2O＝NH4HCO3
NaCl＋NH4HCO3＝NaHCO3↓＋NH4Cl
将析出的NaHCO3晶体煅烧，即得Na2CO3：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
母液中的NH4Cl加消石灰可回收氨，以便循环使用：
2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
此法优点：原料经济，能连续生产，CO2和NH3能回收使用．
缺点：大量CaCl2用途不大，NaCl利用率只有70%，约有30%的NaCl留在母液中。
2．联合制碱法(侯氏制碱法)
根据NH4Cl在常温时的溶解度比NaCl大，而在低温下却比NaCl溶解度小的原理，在278K～283K(5℃～10℃)时，向母液中加入食盐细粉，而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥．
此法优点：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。
例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．其主要步骤是：(1)在NH3饱和的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)在析出小苏打的母液中加入生石灰，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”法的技术封锁，并加以改进，用
NaCl固体代替生石灰，加入母液使NH4Cl晶体析出，生产出纯碱和***化铵．这便是举世闻名的“侯氏制碱法”．试回答：
(1)在氨饱和NaCl溶液中通入CO2的两步反应方程式为 。
(2)不能在NaCl溶液中通入CO2制NaHCO3的原因 。
(3)析出小苏打的母液中加入生石灰的反应方程式是 。
(4)“侯氏制碱法”与“索尔维法”相比其优点是 。
例1 解析：CO2在水中发生反应：CO2＋H2OH2CO3H＋＋HCO，因为碳酸是弱酸，所以HCO在水溶液中浓度很小；但是在通入氨气后，氨气在水溶液中也发生反应：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，所得到的少量OH－和前一反应中的H＋结合生成极弱的电解质H2O，从而使得两个反应都向右进行，可以使溶液中HCO的浓度变大，由于NaHCO3溶解度较小，所以可析出NaHCO3晶体，母液中为NH4Cl，加入生石灰可生成NH3和CaCl2，改用NaCl，利用NH4Cl溶解度小的原理可析出NH4Cl做肥料，析出NH4Cl的母液循环使用，原料充分利用，NH3循环使用，不生成CaCl2．
答案：(1)NH3＋H2O＋CO2＝NH4HCO3
NH4HCO3＋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。
例2 1892年比利时人索尔维以NaCl、CO2、NH3、H2O为原料制得了纯净的Na2CO3，该法又称氨碱法，其主要生产流程如下：
（2）a．***化钠未能充分利用； b．产生CaCl2废弃物
（3）①将NH4Cl作为一种化工产品，不再生产NH3循环使用；
② 对分离出NaHCO3和NH4Cl后含NaCl的溶液循环使用。
（4）补充2mol NaCl；2mol NH3；1 mol CO2
例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，他的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应的化学方程式如下：
NH3＋CO2＋H2O NH4HCO3 ；
NH4HCO3＋NaCl NaHCO3↓＋NH4Cl ；
2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O
（1）“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产，请写出工业合成氨的化学反应方程式 ；已知合成氨为放热反应，若从勒夏特列原理来分析，合成氨应选择的温度和压强是