侯氏制碱法的原理
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/16 22:54:25
侯氏制碱法的原理
侯氏制碱法的原理
侯氏制碱法的原理
侯氏制碱法
（联合制碱法）
（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
（3）2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2↑
即：①NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓
②2NaHCO3=加热=Na2CO3+H2O+CO2↑
氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,这是第一步.第二步是：碳酸氢铵与氯化钠反应生成一分子的氯化铵和碳酸氢钠沉淀,碳酸氢钠之所以沉淀是因为他的溶解度很小.
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.
碳酸钠用途非常广泛.虽然人们曾先后从盐碱地和盐湖中获得碳酸钠,但仍不能满足工业生产的需要.
1862年,比利时人索尔维（Ernest Solvay 1838—1922）发明了以食盐、氨、二氧化碳为原料制取碳酸钠的“索尔维制碱法”（又称氨碱法）.此后,英、法、德、美等国相继建立了大规模生产纯碱的工厂,并组织了索尔维公会,对会员以外的国家实行技术封锁.
第一次世界大战期间,欧亚交通梗塞.由于我国所需纯碱都是从英国进口的,一时间,纯碱非常缺乏,一些以纯碱为原料的民族工业难以生存.1917年,爱国实业家范旭东在天津塘沽创办了永利碱业公司,决心打破洋人的垄断,生产出中国的纯碱.他聘请正在美国留学的侯德榜先生出任总工程师.
1920年,侯德榜先生毅然回国任职.他全身心地投入制碱工艺和设备的改进上,终于摸索出了索尔维法的各项生产技术.1924年8月,塘沽碱厂正式投产.1926年,中国生产的“红三角”牌纯碱在美国费城的万国博览会上获得金质奖章.产品不但畅销国内,而且远销日本和东南亚.
针对索尔维法生产纯碱时食盐利用率低,制碱成本高,废液、废渣污染环境和难以处理等不足,侯德榜先生经过上千次试验,在1943年研究成功了联合制碱法.这种方法把合成氨和纯碱两种产品联合生产,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.
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.他要制纯碱（Na2CO3）,就利用NaHCO3在溶液中溶液中溶解度较小,所以先制得NaHCO3.再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,所以就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,这其中NaHCO3溶解度最小,所以析出,其余产品处理后可作肥料或循环使用.
碳酸钠+氢氧化钙=氢氧化钠+碳酸钙
NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
2NaHCO3=(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑
NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3+NH4Cl
2NaHCO3==加热==NaCO3+H2O+CO2
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