纯碱的生产工艺(侯氏制碱法)

纯碱的生产工艺（侯氏制碱法）

碳酸钠，俗名苏打、纯碱、洗涤碱，化学式：Na

2CO

3

，普通情况下为白色粉末，

为强电解质。密度为2.532g/cm3，熔点为851°C，易溶于水，具有盐的通性。是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品，绝大部分用于工业，一小部分为民用。在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。化学工业用于制水玻璃、重铬酸钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。印染工业用作软水剂。制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。食用级纯碱用于生产味精、面食等。

一、实验目的

1．掌握侯氏制碱法的原理和方法；

2．了解侯氏制碱法的原理应用于实际化工生产中的方法；

3．培养学生对专业知识的应用能力。

二、实验原理

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。要制得纯碱（Na

2CO

3

），就要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，其中NaHCO3溶解度最小，最终析出大量的晶体。

化学方程式为：

（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓

（3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑

即：NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓

2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑

三、主要试剂及仪器设备

试剂：二氧化碳、浓氨水、粉状氯化钠、95%乙醇；

仪器设备：启普发生器、电子天平、抽滤装置、100 mL锥形的1个、50 mL量筒1个、陶瓷坩埚1个、100mL烧杯5个。

四、实验步骤

1、向100 mL锥形瓶中加入用量筒量取的浓氨水25 mL，再加入10 mL蒸馏水。用电子天平称取10.0 g的粉状氯化钠，加入到氨溶液中，再塞紧塞子，振荡几分钟，使溶解并达到饱和。若全部溶解，再加入少许直至饱和后，过滤未溶解的氯化钠。

2、实验装置如下图所示，照图安装好仪器。{实验装置手绘）用水浴加热盛氨水的

饱和氯化钠溶液的锥形瓶，温度保持在35~40°C。打开启普发生器的活塞，向溶液中快速地通入二氧化碳，60 min后，形成细小的晶体，溶液变浑浊。继续通入二氧化碳20 min后生成大量的晶体，再将锥形瓶移入冷水中冷却，并继续通入二氧化碳15 min，以降低的溶解度，提高产率。

3、将锥形瓶中的晶体和溶液进行抽滤。当全部溶液流入吸滤瓶后，停止抽气。在晶体上加入3 mL的蒸馏水，10s后抽气，再重复蒸馏水淋洗操作一次。又在晶体上加5 mL95%的乙醇，10 s后抽气，再重复乙醇淋洗操作一次。抽干后将晶体转移到干滤纸上再次吸干，用电子天平称重，计算碳酸氢钠的产率。

4、碳酸钠的制备:将制得的晶体转移到已称重的陶瓷坩埚中，加热至红热。10 min 后，停止加热。冷却到室温并称重。计算的产率。

5、氨的回收：在每10 mL母液中加入3 .0g氯化钠，充分搅拌，使其溶解。然后，在冰盐冷却剂中冷却，则析出晶体。

五、实验注意事项

1．制取气体的仪器要装配严密，要求气密性良好。

2．移动启普发生器时，必须双手紧握葫芦形容器的球体下部，以防损坏仪器。3．提高产率的措施：（1）NaCl溶液要饱和。（2）通入要充足。（3）过滤、洗涤晶体的蒸馏水必须用冰水冷却，淋洗时要少量多次。

六、思考题

1.如果在制得的产品中含有水或杂质，那么分解后所得的质量与其理论值有什么偏差？

2.为什么在低温条件下，在母液中加入粉状氯化钠，使氯化铵的晶体析出？

备用实验方案

纯碱的生产工艺（侯氏制碱法）

碳酸钠，俗名苏打、纯碱、洗涤碱，化学式：Na

2CO

3

，普通情况下为白色粉末，

为强电解质。密度为2.532g/cm3，熔点为851°C，易溶于水，具有盐的通性。是重要的化工原料之一, 用于制化学品、清洗剂、洗涤剂、也用于照相术和制医药品，绝大部分用于工业，一小部分为民用。在工业用纯碱中，主要是轻工、建材、化学工业，约占2/3；其次是冶金、纺织、石油、国防、医药及其它工业。玻璃工业是纯碱的最大消费部门，每吨玻璃消耗纯碱0.2吨。化学工业用于制水玻璃、重铬酸

钠、硝酸钠、氟化钠、小苏打、硼砂、磷酸三钠等。冶金工业用作冶炼助熔剂、选矿用浮选剂，炼钢和炼锑用作脱硫剂。印染工业用作软水剂。制革工业用于原料皮的脱脂、中和铬鞣革和提高铬鞣液碱度。还用于生产合成洗涤剂添加剂三聚磷酸钠和其他磷酸钠盐等。食用级纯碱用于生产味精、面食等。

一、实验目的

1．掌握侯氏制碱法的原理和方法；

2．了解侯氏制碱法的原理应用于实际化工生产中的方法；

3．培养学生对专业知识的应用能力。

二、实验原理

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。要制得纯碱（Na

2CO

3

），就要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，其中NaHCO3溶解度最小，最终析出大量的晶体。

化学方程式为：

（1）NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

（2）NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓

（3）2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑

即：NaCl(饱和)+NH3+H2O+CO2=NH4Cl+NaHCO3↓

2NaHCO3（加热）=Na2CO3+H2O+CO2↑

三、主要试剂及仪器设备

试剂：浓氨水、粉状氯化钠、95%乙醇、浓盐酸（2mol/L）、石灰石、饱和碳酸氢钠、氢氧化钠固体；

仪器设备：分液漏斗2个，广口瓶1个，洗气瓶一个，三口烧瓶一个，铁夹1个，导气管和橡皮塞若干、电子天平、抽滤装置、100 mL锥形的1个、50 mL量筒1个、陶瓷坩埚1个、100mL烧杯5个。

四、实验步骤

1、向100 mL三口烧瓶中加入用量筒量取的浓氨水25 mL，再加入10 mL蒸馏水。用电子天平称取10.0 g的粉状氯化钠，加入到氨溶液中，再塞紧塞子，振荡几分钟，使溶解并达到饱和。若全部溶解，再加入少许直至饱和后，过滤未溶解的氯化钠。

2、实验装置如下图所示，照图安装好仪器。用水浴加热盛氨盐水的三口瓶，温度保持在35~40°C。向广口瓶中加入200mL的浓盐酸和20g的石灰石,待有气泡产生时打开铁夹a，向氨盐水溶液中快速地通入二氧化碳，60 min后，形成细小的晶体，溶液变浑浊。继续通入二氧化碳20 min后生成大量的晶体，再将锥形瓶移入冷水中冷却，并继续通入二氧化碳15 min，以降低的溶解度，提高产率。

3、将锥形瓶中的晶体和溶液进行抽滤。当全部溶液流入吸滤瓶后，停止抽气。在晶体上加入3 mL的蒸馏水，10s后抽气，再重复蒸馏水淋洗操作一次。又在晶体上加5 mL95%的乙醇，10 s后抽气，再重复乙醇淋洗操作一次。抽干后将晶体转移到干滤纸上再次吸干，用电子天平称重，计算碳酸氢钠的产率。