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热点微专题
4　侯氏制碱法
【考点精讲　释疑解惑】
1.工艺流程
2.制备原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气
反应为C+H2O(g) CO+H2,
CO+H2O(g) CO2+H2。
【已知】a.可能产物的溶解度(g)(20 ℃)
b.二氧化碳、氨气的溶解度(25 ℃,100 kPa)
Na2CO3 NaHCO3 NH4HCO3 NH4Cl _______
22 7.8 21.7 37.2 36
二氧化碳 氨气
1.45 g·L 1 530 g·L 1
NaCl
思考 在低温条件下先将______通入饱和食盐水中,再通入_____,简述
理由:____________________________________________________
________________________________________________________
____________________。
氨气
CO2
由于CO2在水中的溶解度比较小,而NH3极易溶于水,先通NH3
调节溶液显碱性,增加二氧化碳的吸收率,增大HC的浓度,便于
NaHCO3结晶析出
3.反应原理
(1)产生NaHCO3反应:_______________________________________。
(2)产生Na2CO3的反应的化学方程式:
_____________________________________。
4.绿色化学思想:循环利用____________。
===
△
NH3+NaCl+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑ +H2O
NaCl、CO2
5.测定纯碱中碳酸钠的质量分数的常用方法
(1)气体法。
①测定原理。Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑。依据CO2气体
的体积,确定Na2CO3的质量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作。
向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为
V mL(已折算为标准状况)。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol 1= g,故纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=%。
(2)沉淀法。
①测定原理。
Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl。依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的质量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作。
先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为×106 g·mol 1= g,故纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=×100%。
(3)滴定法。
用甲基橙作为指示剂,用盐酸标准溶液滴定,锥形瓶中溶液由黄色变为橙色且半分钟不复原时,发生的反应为Na2CO3+2HCl=== 2NaCl+H2O+ CO2↑,根据消耗盐酸标准溶液的体积,求出Na2CO3的物质的量,进一步求出其含量。
【考点精练　高效达标】
某化学兴趣小组模拟侯氏制碱法进行实验,流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该流程中可循环利用的物质只有CO2
B.生成NaHCO3的离子方程式为Na++NH3·H2O+CO2===
NaHCO3↓ +N
C.获得纯净NH4Cl晶体的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
D.用澄清石灰水可以鉴别NaHCO3和Na2CO3
√
【解析】选B。A.流程中可以循环使用的物质有CO2和氯化钠溶液,A错误;B.生成NaHCO3的离子方程式为NH3+Na++CO2+H2O=== NaHCO3↓+N,正确;C.由溶解度图可知,氯化铵溶解度随温度升高而增大,因此从溶液中得到氯化铵晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤﹑洗涤、干燥,C错误;D.NaHCO3和Na2CO3与石灰水反应都有白色沉淀生成,不能用澄清石灰水鉴别两种物质,D错误。(共14张PPT)
专题强化练
热点微专题4　侯氏制碱法
1.(3分)(2026·深圳模拟)实验室中利用侯氏制碱法制备Na2CO3和NH4Cl,
流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.气体N、M分别为CO2和NH3
B.流程中只有“CO2”可以循环使用
C.为了加速过滤可用玻璃棒搅拌
D.向“母液”中通入NH3有利于析出NH4Cl并提高纯度
√
【解析】选D。饱和食盐水中先通入NH3、再通入CO2,此时生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,过滤得到碳酸氢钠,加热碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳和水,母液中加入NaCl和NH3,析出NH4Cl,过滤得到氯化铵。侯氏制碱法中,为提高CO2吸收率,应先向饱和食盐水中通入溶解度大的NH3,再通入CO2,故气体N、M应分别为NH3和CO2,A错误;从流程图可知,最后碳酸氢钠分解生成的CO2、剩余食盐水中的NaCl都可以循环利用,B错误;用玻璃棒搅动漏斗里的液体,容易把滤纸弄破,起不到加速过滤的作用,C错误;向母液中通入NH3,增大溶液中N的浓度,有利于NH4Cl析出并提高纯度,D正确。
2.(3分)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.制取氨气 B.制NaHCO3
C.分离NaHCO3 D.制Na2CO3
√
【解析】选C。A.NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,这两者在试管口又会重新生成NH4Cl,无法制取NH3,A错误;B.CO2的溶解度小,而NH3易溶于水,应先将NH3通入食盐水中,再将CO2通入溶有NH3的食盐水中,B错误;C.以氯化钠、二氧化碳、氨和水为原料制备碳酸钠,先发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,由于NaHCO3的溶解度小,则会结晶析出,再进行过滤,分离出NaHCO3,C正确;D.灼烧NaHCO3不能在烧杯中进行,应置于坩埚中,D错误。
3.(16分)某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图所示。
利用如图所示装置模拟侯氏制碱法制备少量NaHCO3晶体。
(1)装置中使用雾化装置的优点是_____________
________________________________________
_____________。 冷水浴的作用是____________
_________________________________________。
由a口排出的气体处理方式为________________________。(6分)
增大饱和氨
盐水与二氧化碳的接触面积,使铵盐充分反应,
提高产率
增大气体的溶解度,降低碳酸氢钠的溶解度,便于晶体析出
循环利用或用酸液吸收
(2)U形管内发生反应的化学方程式为_______________________
_________________________________________________。(3分)
充分反应后,对U形管内的固液混合物进行过滤、洗涤、干燥,可获得NaHCO3。
①证明NaHCO3已洗涤干净的操作为________________________
______________________________________________________
________________________________________________。(2分)
NH3·H2O+NaCl+CO2===
NH4Cl +NaHCO3↓
取最后一次洗涤滤液少许于一试管中,向其中加入足量的稀硝酸酸化后加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀则洗涤不干净,反之则已洗涤干净　
②从母液中提取NH4Cl晶体需采用的操作为_____________________、
过滤、洗涤、干燥。(如图所示为NaCl和NH4Cl的溶解度曲线)(2分)
蒸发浓缩、降温结晶
(3)取一定质量的NaHCO3固体充分加热,产生的气体先通过足量
浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质
量为________g。(3分)
0.84
【解析】根据工艺流程知,浓氨水中加入氯化钠粉末形成饱和氨盐水后,再通入二氧化碳气体,发生反应:NH3+H2O+NaCl+CO2=== NH4Cl+ NaHCO3↓,得到的碳酸氢钠晶体烘干后受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水,从而制备得到纯碱;另一方面得到的母液主要溶质为NH4Cl,再加入氯化钠粉末,存在溶解结晶平衡NaCl(s)+ NH4Cl(aq) NaCl(aq)+ NH4Cl(s),饱和的氨盐水,通过雾化装置,雾化增大接触面积,再通入二氧化碳气体,利用冷水浴促进碳酸氢钠晶体的析出,据此分析解答。
(1)由分析可知,通过雾化装置,增大饱和氨盐水与CO2的接触面积;利用冷水浴,降低温度,增大气体的溶解度,同时促进碳酸氢钠晶体的析出,由a口排出的气体主要含有NH3和CO2,CO2能够直接排放,NH3有毒不能直接排放,故该处理方式为循环利用或用酸液吸收。(2)由分析可知,U形管内发生反应的化学方程式即生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+ NaHCO3↓。
①由上述分析可知,过滤后NaHCO3固体表面还含有可溶性杂质NH4Cl,故证明NaHCO3已洗涤干净的操作为取最后一次洗涤滤液少许于一试管中,向其中加入足量的稀硝酸酸化后加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀则洗涤不干净,反之则已洗涤干净。②根据溶解度随温度的变化曲线可以看出,氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大,而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显,所以要想使NH4Cl晶体充分析出并分离,需采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥的方法。
(3)对固体NaHCO3充分加热,产生二氧化碳和水蒸气,反应的化学方程式为2NaHCO3 Na2CO3+ CO2↑+H2O,将气体先通过足量浓硫酸,吸收水蒸气,再通过足量Na2O2,Na2O2与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,根据差量法可知,当增重0.14 g (相当于CO的质量)时,消耗的二氧化碳的质量为0.14× g=0.22 g,其物质的量为=0.005 mol,根据关系式2NaHCO3~CO2可知,消耗的NaHCO3的物质的量为2×0.005 mol=0.01 mol,所以固体NaHCO3的质量为0.01 mol×84 g·mol 1=0.84 g。专题强化练
热点微专题4　侯氏制碱法
1.(3分)(2026·深圳模拟)实验室中利用侯氏制碱法制备Na2CO3和NH4Cl,流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.气体N、M分别为CO2和NH3
B.流程中只有“CO2”可以循环使用
C.为了加速过滤可用玻璃棒搅拌
D.向“母液”中通入NH3有利于析出NH4Cl并提高纯度
【解析】选D。饱和食盐水中先通入NH3、再通入CO2,此时生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵,过滤得到碳酸氢钠,加热碳酸氢钠生成碳酸钠、二氧化碳和水,母液中加入NaCl和NH3,析出NH4Cl,过滤得到氯化铵。侯氏制碱法中,为提高CO2吸收率,应先向饱和食盐水中通入溶解度大的NH3,再通入CO2,故气体N、M应分别为NH3和CO2,A错误;从流程图可知,最后碳酸氢钠分解生成的CO2、剩余食盐水中的NaCl都可以循环利用,B错误;用玻璃棒搅动漏斗里的液体,容易把滤纸弄破,起不到加速过滤的作用,C错误;向母液中通入NH3,增大溶液中N的浓度,有利于NH4Cl析出并提高纯度,D正确。
2.(3分)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.制取氨气 B.制NaHCO3
C.分离NaHCO3 D.制Na2CO3
【解析】选C。A.NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,这两者在试管口又会重新生成NH4Cl,无法制取NH3,A错误;B.CO2的溶解度小,而NH3易溶于水,应先将NH3通入食盐水中,再将CO2通入溶有NH3的食盐水中,B错误;C.以氯化钠、二氧化碳、氨和水为原料制备碳酸钠,先发生反应NaCl+NH3+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl,由于NaHCO3的溶解度小,则会结晶析出,再进行过滤,分离出NaHCO3,C正确;D.灼烧NaHCO3不能在烧杯中进行,应置于坩埚中,D错误。
3.(16分)某化学兴趣小组在实验室中模拟并改进侯氏制碱法制备NaHCO3,进一步处理得到产品Na2CO3和NH4Cl,实验流程如图所示。
利用如图所示装置模拟侯氏制碱法制备少量NaHCO3晶体。
(1)装置中使用雾化装置的优点是___________________________
_______________________________________________________。
冷水浴的作用是_________________________________________。
由a口排出的气体处理方式为________________________。(6分)
(2)U形管内发生反应的化学方程式为_______________________
_________________________________________________。(3分)
充分反应后,对U形管内的固液混合物进行过滤、洗涤、干燥,可获得NaHCO3。
①证明NaHCO3已洗涤干净的操作为________________________
_________________________________________________。(2分)
②从母液中提取NH4Cl晶体需采用的操作为__________________
________________________________________________________
______________________________________________________、
过滤、洗涤、干燥。(如图所示为NaCl和NH4Cl的溶解度曲线)(2分)
(3)取一定质量的NaHCO3固体充分加热,产生的气体先通过足量浓硫酸,再通过足量Na2O2,Na2O2增重0.14 g,则固体NaHCO3的质量为________g。(3分)
【解析】根据工艺流程知,浓氨水中加入氯化钠粉末形成饱和氨盐水后,再通入二氧化碳气体,发生反应:NH3+H2O+NaCl+CO2=== NH4Cl+NaHCO3↓,得到的碳酸氢钠晶体烘干后受热分解会生成碳酸钠、二氧化碳和水,从而制备得到纯碱;另一方面得到的母液主要溶质为NH4Cl,再加入氯化钠粉末,存在溶解结晶平衡NaCl(s)+ NH4Cl(aq) NaCl(aq)+NH4Cl(s),饱和的氨盐水,通过雾化装置,雾化增大接触面积,再通入二氧化碳气体,利用冷水浴促进碳酸氢钠晶体的析出,据此分析解答。
(1)由分析可知,通过雾化装置,增大饱和氨盐水与CO2的接触面积;利用冷水浴,降低温度,增大气体的溶解度,同时促进碳酸氢钠晶体的析出,由a口排出的气体主要含有NH3和CO2,CO2能够直接排放,NH3有毒不能直接排放,故该处理方式为循环利用或用酸液吸收。(2)由分析可知,U形管内发生反应的化学方程式即生成NaHCO3的总反应的化学方程式为NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl+ NaHCO3↓。①由上述分析可知,过滤后NaHCO3固体表面还含有可溶性杂质NH4Cl,故证明NaHCO3已洗涤干净的操作为取最后一次洗涤滤液少许于一试管中,向其中加入足量的稀硝酸酸化后加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀则洗涤不干净,反之则已洗涤干净。②根据溶解度随温度的变化曲线可以看出,氯化铵的溶解度随着温度的升高而不断增大,而氯化钠的溶解度随着温度的升高变化并不明显,所以要想使NH4Cl晶体充分析出并分离,需采用蒸发浓缩、降温结晶、过滤、洗涤、干燥的方法。(3)对固体NaHCO3充分加热,产生二氧化碳和水蒸气,反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+ CO2↑+H2O,将气体先通过足量浓硫酸,吸收水蒸气,再通过足量Na2O2,Na2O2与二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气,化学方程式为2Na2O2+2CO2===2Na2CO3+O2,根据差量法可知,当增重0.14 g (相当于CO的质量)时,消耗的二氧化碳的质量为0.14× g=0.22 g,其物质的量为=0.005 mol,根据关系式2NaHCO3~CO2可知,消耗的NaHCO3的物质的量为2×0.005 mol=0.01 mol,所以固体NaHCO3的质量为0.01 mol×84 g·mol 1=0.84 g。
答案:(1)增大饱和氨盐水与二氧化碳的接触面积,使铵盐充分反应,提高产率　增大气体的溶解度,降低碳酸氢钠的溶解度,便于晶体析出　循环利用或用酸液吸收　(2)NH3·H2O+NaCl+CO2===NH4Cl +NaHCO3↓　①取最后一次洗涤滤液少许于一试管中,向其中加入足量的稀硝酸酸化后加入AgNO3溶液,若产生白色沉淀则洗涤不干净,反之则已洗涤干净　②蒸发浓缩、降温结晶
(3)0.84
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4　侯氏制碱法
【考点精讲　释疑解惑】
1.工艺流程
2.制备原料
食盐、氨气、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的废气
反应为C+H2O(g)CO+H2,
CO+H2O(g)CO2+H2。
【已知】a.可能产物的溶解度(g)(20 ℃)
Na2CO3 NaHCO3 NH4HCO3 NH4Cl NaCl
22 7.8 21.7 37.2 36
b.二氧化碳、氨气的溶解度(25 ℃,100 kPa)
二氧化碳 氨气
1.45 g·L 1 530 g·L 1
思考 在低温条件下先将氨气通入饱和食盐水中,再通入CO2,简述理由:由于CO2在水中的溶解度比较小,而NH3极易溶于水,先通NH3调节溶液显碱性,增加二氧化碳的吸收率,增大HC的浓度,便于NaHCO3结晶析出。
3.反应原理
(1)产生NaHCO3反应:NH3+NaCl+CO2+H2O===NaHCO3↓+NH4Cl。
(2)产生Na2CO3的反应的化学方程式:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑ +H2O。
4.绿色化学思想:循环利用NaCl、CO2。
5.测定纯碱中碳酸钠的质量分数的常用方法
(1)气体法。
①测定原理。Na2CO3+H2SO4===Na2SO4+H2O+CO2↑。依据CO2气体的体积,确定Na2CO3的质量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作。
向m g纯碱样品中加入足量的稀硫酸,准确测量产生CO2气体的体积为V mL(已折算为标准状况)。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为 mol×106 g·mol 1= g,故纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=%。
(2)沉淀法。
①测定原理。
Na2CO3+BaCl2===BaCO3↓+2NaCl。依据BaCO3沉淀的质量,确定Na2CO3的质量,进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
②实验操作。
先将m g纯碱样品溶于水配成溶液,向溶液中加入过量的BaCl2溶液,经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。
③数据处理。
纯碱样品中Na2CO3的质量为×106 g·mol 1= g,故纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%=×100%。
(3)滴定法。
用甲基橙作为指示剂,用盐酸标准溶液滴定,锥形瓶中溶液由黄色变为橙色且半分钟不复原时,发生的反应为Na2CO3+2HCl=== 2NaCl+H2O+CO2↑,根据消耗盐酸标准溶液的体积,求出Na2CO3的物质的量,进一步求出其含量。
【考点精练　高效达标】
　某化学兴趣小组模拟侯氏制碱法进行实验,流程如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.该流程中可循环利用的物质只有CO2
B.生成NaHCO3的离子方程式为Na++NH3·H2O+CO2===NaHCO3↓ +N
C.获得纯净NH4Cl晶体的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥
D.用澄清石灰水可以鉴别NaHCO3和Na2CO3
【解析】选B。A.流程中可以循环使用的物质有CO2和氯化钠溶液,A错误;B.生成NaHCO3的离子方程式为NH3+Na++CO2+H2O=== NaHCO3↓+N,正确;C.由溶解度图可知,氯化铵溶解度随温度升高而增大,因此从溶液中得到氯化铵晶体的操作为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤﹑洗涤、干燥,C错误;D.NaHCO3和Na2CO3与石灰水反应都有白色沉淀生成,不能用澄清石灰水鉴别两种物质,D错误。
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