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研究与实践1　了解纯碱的生产历史
【研究目的】
纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及建设生态文明的意义。
【阅读材料】
1.索尔维制碱法
1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐（氯化钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料来制取纯碱。
（1）制取原理与步骤
①在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸氢钠：
NaCl＋NH3＋CO2＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl。
②高温煅烧石灰石，生成的CO2通入饱和氨盐水中，CaO用于制备石灰乳：
CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋H2OCa（OH）2。
③氯化铵滤液与石灰乳混合加热：
2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，反应产生的氨气循环使用。
④过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品：
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，反应产生的二氧化碳循环使用。
总反应：CaCO3＋2NaClCaCl2＋Na2CO3
（2）制取方法评价
此法食盐利用率比路布兰制碱法高，产品较纯净，成本低。
缺点：原料中一半成分未能转化为产品。
2.侯氏制碱法
1943年我国科学家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法（又称索尔维制碱法）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。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
（1）制取原理与步骤
①低温下先向饱和食盐水中通入氨气，然后通入二氧化碳可析出碳酸氢钠，再加入食盐细粉，因氯离子存在及低温条件使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果相继析出NaHCO3和NH4Cl：NH3＋H2O＋CO2NH4HCO3；NH4HCO3＋NaClNH4Cl＋NaHCO3↓。
②加热使NaHCO3分解得到Na2CO3，生成的CO2可循环使用：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
（2）制取方法评价
①符合“绿色化学的要求”，提高了原料（NaCl）的利用率，不产生无用的CaCl2。
②利用了大规模联合生产的优越性，利用一个厂的废料，作为另一个厂的主要原料。如合成氨厂的废料CO2可以作为碱厂的主要原料；碱厂无用的Cl－可以代替价格比较昂贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了综合经济效益。
1.侯氏制碱法中，向饱和食盐水中是先通NH3还是先通CO2？（已知：氨气极易溶于水，并与水反应生成NH3·H2O）
2.低温下，向母液中通入NH3并加入NaCl细粒，为什么可促使NH4Cl析出？
3.侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，有哪些优点？
1.侯德榜是我国近代化学工业奠基人之一，他经过数百次试验，改进了原有的制碱方法，确定了新的工艺流程，这就是联合制碱法。该制碱法中“碱”的主要成分是（　　）
A.Na2O B.NaOH
C.Na2CO3 D.NaHCO3
2.侯氏制碱法以NaCl、CO2、NH3和H2O为原料，发生反应：NaCl＋NH3＋CO2＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl。将析出的固体灼烧获取纯碱，向析出固体后的母液中加入食盐可获得副产品NH4Cl。下列有关模拟侯氏制碱法的实验原理和装置能达到实验目的的是（　　）
A.制取CO2 B.制取NaHCO3
C.分离NaHCO3 D.制取Na2CO3
3.“侯氏制碱法”是我国科学家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程如图：
下列有关说法正确的是（　　）
A.A气体是CO2，B气体是NH3
B.第Ⅲ步得到晶体是Na2CO3·10H2O
C.第Ⅳ步操作用到的主要仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D.母液中含有大量的N 和Cl－
4.我国化学家侯德榜发明的联合制碱法，对世界制碱工业的发展起了重要作用。联合制碱法的主要工艺流程如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A.①、②、③涉及的操作中只有一次是过滤
B.流程中产生的CO2 可循环使用
C.溶液B中一定含有Na＋、N、Cl－
D.整个制碱过程中都没有单质生成
5.如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是（　　）
A.a先通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰
B.b先通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰
C.a先通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉
D.b先通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉
6.某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。
Ⅰ.制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用如图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3转化成Na2CO3。
（1）装置甲中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；
装置乙的作用是　　　　　　　　　　　，反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　。
（2）反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有　　　　　　　　、洗涤固体、　　　　　　　　，最后一步发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
Ⅱ.测定所得产品的组成和纯度
（4）检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：
选择的装置（填编号） 实验现象 实验结论
样品中含NaHCO3
（5）测定该纯碱样品的纯度：称取m1 g样品置于小烧杯中，加水溶解，滴加足量CaCl2溶液，将反应混合物过滤、洗涤、干燥、称量，得到固体的质量为m2 g，则该纯碱样品的纯度为　　　　　　。
研究与实践1　了解纯碱的生产历史
思考与讨论
1.提示：应先通NH3，再通CO2，这样操作可以使CO2与NH3·H2O反应生成碳酸氢铵，从而增大HC的浓度，利于析出更多的NaHCO3。
2.提示：低温下，NH4Cl的溶解度比NaCl的小，通入NH3并加入NaCl细粒，可生成更多的NH4Cl，促使该物质析出，也提高了NaCl的利用率。
3.提示：侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，其优点是食盐的利用率大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氮肥氯化铵，不再产生废渣氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。
针对训练
1.C　侯德榜联合制碱法中涉及的反应有：NaCl＋CO2＋NH3＋H2ONaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O，该制碱法中“碱”的主要成分是Na2CO3，C符合题意。
2.C　长颈漏斗的末端没有伸入集气瓶的底部，生成的二氧化碳气体会从长颈漏斗中逸出，A错误；二氧化碳在水中溶解度不大，应向溶有氨气的饱和食盐水中通入二氧化碳，B错误；析出溶解度小的碳酸氢钠，可以通过过滤的方法分离出NaHCO3，操作合理，C正确；加热固体不能在烧杯中进行，应选坩埚或试管加热，D错误。
3.D　A项，CO2在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故先通入氨气得碱性溶液，再向碱性溶液中通入CO2，可以达到实验目的，错误；B项，因为NaHCO3的溶解度比碳酸钠的小，故第Ⅲ步得到的晶体是NaHCO3，错误；C项，第Ⅳ步为NaHCO3晶体的受热分解，用到的主要仪器是酒精灯、坩埚、泥三角、三脚架，错误；D项，母液中含有氯化铵，即含有大量的N 和Cl－，正确。
4.A　A项，①～③所涉及的操作方法中，包含过滤的是①③，错误；B项，CO2在反应中既消耗又生成，故可循环使用，正确；C项，溶液B为溶液A中加氯化钠析出氯化铵晶体后的母液，一定含有Na＋、N、Cl－，正确；D项，制碱过程中都没有单质生成，正确。
5.C　NH3的溶解度较大，为防止倒吸，b通入CO2，a通入NH3，要在饱和食盐水中先通入NH3然后再通入CO2，否则CO2通入后会从水中逸出，得到的产品也很少；尾气主要是CO2和NH3，其中NH3对环境影响较大，要吸收尾气，而NH3是碱性气体，所以在c装置中要装酸性物质，据此可知，A、B、D项错误，C项正确。
6.Ⅰ.（1）CaCO3＋2H＋Ca2＋＋CO2↑＋H2O　除去CO2中的HCl气体　NaHCO3＋HClNaCl＋H2O＋CO2↑
（2）NH3＋CO2＋H2O＋NaClNaHCO3↓＋NH4Cl
（3）过滤　灼烧　2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑
Ⅱ.（4）A、B　B中澄清石灰水变浑浊（或A、C　C中物质变蓝或A、C、B　C中物质变蓝，B中澄清石灰水变浑浊）　（5）％
解析：Ⅰ.（1）装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的离子方程式是CaCO3＋2H＋Ca2＋＋CO2↑＋H2O；装置乙的作用是用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的氯化氢，反应的化学方程式为NaHCO3＋HClNaCl＋H2O＋CO2↑。（2）装置丙中氯化钠与二氧化碳、氨气反应可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，根据元素守恒，另一种盐是氯化铵，反应的化学方程式是NH3＋CO2＋H2O＋NaClNaHCO3↓＋NH4Cl。（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤固体、灼烧，灼烧碳酸氢钠发生反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。Ⅱ.（4）用装置A加热分解NaHCO3，用澄清石灰水检验是否有二氧化碳气体放出，选择装置B，若澄清石灰水变浑浊，则样品中含有NaHCO3，或用无水CuSO4检验是否有水生成，选择装置C，若C中物质变蓝，则样品中含有NaHCO3。（5）设样品中Na2CO3的质量为x g，CaCl2与Na2CO3反应生成碳酸钙和氯化钠：
CaCl2＋Na2CO3CaCO3↓＋2NaCl
106 100
x g m2 g
＝，解得x＝，则样品纯度为×100％＝％。
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研究与实践1　了解纯碱的生产历史
【研究目的】
纯碱是一种重要的化工原料，具有广泛的用途。通过查阅资料，了解
纯碱的生产历史，感受化学工业发展过程中技术进步的重要性，以及
建设生态文明的意义。
【阅读材料】
1. 索尔维制碱法
1861年比利时工程师索尔维发明的纯碱制法，是以食盐（氯化
钠）、石灰石（经煅烧生成生石灰和二氧化碳）、氨气为原料来制
取纯碱。
（1）制取原理与步骤
①在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳，析出碳酸
氢钠：
NaCl＋NH3＋CO2＋H2O NaHCO3↓＋NH4Cl。
②高温煅烧石灰石，生成的CO2通入饱和氨盐水中，CaO用
于制备石灰乳：
CaCO3 CaO＋CO2↑、CaO＋H2O Ca（OH）2。
③氯化铵滤液与石灰乳混合加热：
2NH4Cl＋Ca（OH）2 CaCl2＋2NH3↑＋2H2O，反应产生的
氨气循环使用。
④过滤、洗涤、煅烧碳酸氢钠晶体，得到纯碱产品：
2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O，反应产生的二氧化碳循
环使用。
总反应：CaCO3＋2NaCl CaCl2＋Na2CO3
（2）制取方法评价
此法食盐利用率比路布兰制碱法高，产品较纯净，成本低。
缺点：原料中一半成分未能转化为产品。
2. 侯氏制碱法
1943年我国科学家侯德榜发明创建了联合制碱法，即将氨碱法（又
称索尔维制碱法）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。原料是食盐、氨和二氧化碳，二氧化碳为
合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气。
（1）制取原理与步骤
①低温下先向饱和食盐水中通入氨气，然后通入二氧化碳可
析出碳酸氢钠，再加入食盐细粉，因氯离子存在及低温条件
使氯化铵溶解度突然降低，而食盐的溶解度变化不大，所以
氯化铵析出而食盐不析出；再用氨饱和后通二氧化碳，结果
相继析出NaHCO3和NH4Cl：NH3＋H2O＋CO2
NH4HCO3；NH4HCO3＋NaCl NH4Cl＋NaHCO3↓。
②加热使NaHCO3分解得到Na2CO3，生成的CO2可循环使
用：2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋H2O。
（2）制取方法评价
①符合“绿色化学的要求”，提高了原料（NaCl）的利用
率，不产生无用的CaCl2。
②利用了大规模联合生产的优越性，利用一个厂的废料，
作为另一个厂的主要原料。如合成氨厂的废料CO2可以作
为碱厂的主要原料；碱厂无用的Cl－可以代替价格比较昂
贵的硫酸用来固定氨，制成氮肥，降低了成本，提高了综
合经济效益。
1. 侯氏制碱法中，向饱和食盐水中是先通NH3还是先通CO2？（已
知：氨气极易溶于水，并与水反应生成NH3·H2O）
提示：应先通NH3，再通CO2，这样操作可以使CO2与NH3·H2O反应
生成碳酸氢铵，从而增大HC 的浓度，利于析出更多的
NaHCO3。
2. 低温下，向母液中通入NH3并加入NaCl细粒，为什么可促使NH4Cl
析出？
提示：低温下，NH4Cl的溶解度比NaCl的小，通入NH3并加入NaCl
细粒，可生成更多的NH4Cl，促使该物质析出，也提高了NaCl的利
用率。
3. 侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，有哪些优点？
提示：侯氏制碱法与索尔维制碱法相比较，其优点是食盐的利用率
大大提高，用等量的食盐可生产更多的纯碱，同时得到氮肥氯化
铵，不再产生废渣氯化钙，减少了对环境的污染，并且大大降低了
纯碱和氮肥的成本，充分体现了大规模联合生产的优越性。
1. 侯德榜是我国近代化学工业奠基人之一，他经过数百次试验，改进
了原有的制碱方法，确定了新的工艺流程，这就是联合制碱法。该
制碱法中“碱”的主要成分是（　　）
A. Na2O B. NaOH
C. Na2CO3 D. NaHCO3
解析： 　侯德榜联合制碱法中涉及的反应有：NaCl＋CO2＋NH3
＋H2O NaHCO3↓＋NH4Cl，2NaHCO3 Na2CO3＋CO2↑＋
H2O，该制碱法中“碱”的主要成分是Na2CO3，C符合题意。
2. 侯氏制碱法以NaCl、CO2、NH3和H2O为原料，发生反应：NaCl＋
NH3＋CO2＋H2O NaHCO3↓＋NH4Cl。将析出的固体灼烧获取
纯碱，向析出固体后的母液中加入食盐可获得副产品NH4Cl。下列
有关模拟侯氏制碱法的实验原理和装置能达到实验目的的是（　）
A. 制取CO2 B. 制取NaHCO3
C. 分离NaHCO3 D. 制取Na2CO3
解析： 　长颈漏斗的末端没有伸入集气瓶的底部，生成的二氧化
碳气体会从长颈漏斗中逸出，A错误；二氧化碳在水中溶解度不
大，应向溶有氨气的饱和食盐水中通入二氧化碳，B错误；析出溶
解度小的碳酸氢钠，可以通过过滤的方法分离出NaHCO3，操作合
理，C正确；加热固体不能在烧杯中进行，应选坩埚或试管加热，
D错误。
3. “侯氏制碱法”是我国科学家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡
献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程如图：
下列有关说法正确的是（　　）
A. A气体是CO2，B气体是NH3
B. 第Ⅲ步得到晶体是Na2CO3·10H2O
C. 第Ⅳ步操作用到的主要仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D. 母液中含有大量的N 和Cl－
解析： 　A项，CO2在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故先
通入氨气得碱性溶液，再向碱性溶液中通入CO2，可以达到实验目
的，错误；B项，因为NaHCO3的溶解度比碳酸钠的小，故第Ⅲ步
得到的晶体是NaHCO3，错误；C项，第Ⅳ步为NaHCO3晶体的受热
分解，用到的主要仪器是酒精灯、坩埚、泥三角、三脚架，错误；
D项，母液中含有氯化铵，即含有大量的N 和Cl－，正确。
4. 我国化学家侯德榜发明的联合制碱法，对世界制碱工业的发展起了
重要作用。联合制碱法的主要工艺流程如图所示。
下列说法错误的是（　　）
A. ①、②、③涉及的操作中只有一次是过滤
B. 流程中产生的CO2 可循环使用
C. 溶液B中一定含有Na＋、N 、Cl－
D. 整个制碱过程中都没有单质生成
解析： 　A项，①～③所涉及的操作方法中，包含过滤的是①
③，错误；B项，CO2在反应中既消耗又生成，故可循环使用，正
确；C项，溶液B为溶液A中加氯化钠析出氯化铵晶体后的母液，
一定含有Na＋、N 、Cl－，正确；D项，制碱过程中都没有单质
生成，正确。
5. 如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正
确的是（　　）
A. a先通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰
B. b先通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰
C. a先通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸有稀硫酸
的脱脂棉
D. b先通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸有稀硫酸
的脱脂棉
解析： 　NH3的溶解度较大，为防止倒吸，b通入CO2，a通入
NH3，要在饱和食盐水中先通入NH3然后再通入CO2，否则CO2通入
后会从水中逸出，得到的产品也很少；尾气主要是CO2和NH3，其
中NH3对环境影响较大，要吸收尾气，而NH3是碱性气体，所以在c
装置中要装酸性物质，据此可知，A、B、D项错误，C项正确。
6. 某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。
Ⅰ.制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用如图所示装置
制取NaHCO3，然后再将NaHCO3转化成Na2CO3。
（1）装置甲中反应的离子方程式为
；装置乙的作用是 ，反应的
化学方程式为 。
CaCO3＋2H＋ Ca2＋＋CO2↑
＋H2O
除去CO2中的HCl气体　
NaHCO3＋HCl NaCl＋H2O＋CO2↑　
解析：Ⅰ. 装置甲中碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧
化碳和水，反应的离子方程式是CaCO3＋2H＋ Ca2＋＋CO2↑
＋H2O；装置乙的作用是用饱和碳酸氢钠溶液除去二氧化碳中的
氯化氢，反应的化学方程式为NaHCO3＋HCl NaCl＋H2O＋
CO2↑。
（2）反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色
固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产
物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中反应的化学方程式
为 。
NH3＋CO2＋H2O＋NaCl NaHCO3↓＋NH4Cl　
解析：装置丙中氯化钠与二氧化碳、氨气反应可得两种产
物，分别是NaHCO3和另一种盐，根据元素守恒，另一种盐是氯
化铵，反应的化学方程式是NH3＋CO2＋H2O＋NaCl
NaHCO3↓＋NH4Cl。
（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操
作有 、洗涤固体、 ，最后一步发生反应的化
学方程式为 。
过滤　
灼烧　
2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2↑
解析：用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤固体、灼烧，灼烧碳酸氢钠发生反应的化学方程式为2NaHCO3 Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
Ⅱ.测定所得产品的组成和纯度
（4）检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，
并完成下表：
选择的装置（填编号） 实验现象 实验结论
样品中含NaHCO3
答案：Ⅱ.（4）A、B　B中澄清石灰水变浑浊（或A、C　C中物
质变蓝或A、C、B　C中物质变蓝，B中澄清石灰水变浑浊
解析： 用装置A加热分解NaHCO3，用澄清石灰水检验是否有二氧化碳气体放出，选择装置B，若澄清石灰水变浑浊，则样品中含有NaHCO3，或用无水CuSO4检验是否有水生成，选择装置C，若C中物质变蓝，则样品中含有NaHCO3。
（5）测定该纯碱样品的纯度：称取 m1 g样品置于小烧杯中，加水溶
解，滴加足量CaCl2溶液，将反应混合物过滤、洗涤、干燥、称
量，得到固体的质量为 m2 g，则该纯碱样品的纯度为
。
％　
解析：设样品中Na2CO3的质量为 x g，CaCl2与Na2CO3反应生成碳
酸钙和氯化钠：
CaCl2＋Na2CO3 CaCO3↓＋2NaCl
106 100
x g m2 g
＝ ，解得 x ＝ ，则样品纯度为 ×100％＝
％。
感谢欣赏
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