2024版化学新教材鲁科版（闽粤皖京豫）教师用书第3章金属及其化合物第3章 第11讲　侯氏制碱法与Na2CO3含量的测定

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2024-11-17 1 0 1.42MB 16 页 5.9玖币
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第11 讲　侯氏制碱法与 Na2CO3含量的测定
[复习目标]　1.了解侯氏制碱法的原理。2.掌握 Na2CO3含量的测定方法。
考点一　侯氏制碱法
1．制备原料
食 盐 、 氨 、 二 氧 化 碳 — — 合 成 氨 厂 用 水 煤 气 制 取 氢 气 时 的 废 气 ， 其 反 应 为 C＋
H2O(g)=====CO＋H2，CO＋H2O(g)=====CO2＋H2。
2．工艺流程
3．反应原理
(1)产生 NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。
(2)产生 Na2CO3的反应：2NaHCO3=====Na2CO3＋H2O＋CO2↑。
4．绿色思想
循环使用的物质为 CO2、NaCl。
1．如图是模拟“侯氏制碱法”制取 NaHCO3的部分装置。
(1)实验时向饱和食盐水中通入 CO2、NH3的先后顺序是____________________________。
(2)a 通入__________，然后 b通入__________，简述理由：_________________________。
(3)c 中放蘸有稀硫酸的脱脂棉，作用是_____________________________________________。
答案　(1)先通入 NH3，然后通入 CO2
(2)NH3　CO2　由于 CO2在水中的溶解度比较小，而 NH3极易溶于水，为防止倒吸，通入
NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，为增加二氧化碳的吸收率，通入 CO2的导气管的末
端应插入液面以下　(3)吸收氨气尾气，防止污染空气
2．我国化学家侯德榜改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图：
(1)分别写出沉淀池、煅烧炉中发生反应的化学方程式。
(2)写出上述流程中 X物质的分子式。
(3)向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品。通氨气除了增大 NH 的浓度，
使NH4Cl 更多地析出外，还有什么作用？循环Ⅰ的作用是什么？
(4)如何检验产品碳酸钠中是否含有碳酸氢钠？
答案　(1)NH3＋CO2＋NaCl＋H2O===NH4Cl＋NaHCO3↓、2NaHCO3=====Na2CO3＋H2O＋
CO2↑　(2)CO2
(3)使NaHCO3转化为 Na2CO3，提高析出的 NH4Cl 纯度　循环Ⅰ的作用是提高原料氯化钠的
利用率
(4)加热，若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明碳酸钠中含有碳酸氢钠，否则，不含
有碳酸氢钠
考点二　Na2CO3含量的测定方法
1．气体法
(1)测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
依据 CO2的体积确定 Na2CO3的物质的量，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，准确测量产生的 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，则纯碱样品中 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的物质的量，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，则纯碱样品中 Na2CO3的质量
分数为×100%＝×100%。
3．滴定法
测定原理(用酚酞作指示剂，用盐酸滴定)：当指示剂变色时，发生的反应为 Na2CO3＋
2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑，根据消耗标准盐酸的体积，求出 Na2CO3的物质的量，进一
步求其含量。
实验室欲测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数 w(Na2CO3)，称取此混合物 5.0
g，溶于水中，配成 250 mL 溶液。
方案一：沉淀法。利用化学反应把 HCO、CO 完全转化为沉淀，称量干燥沉淀的质量，由此
计算混合物中 w(Na2CO3)。
(1)量取 100 mL 配制好的溶液于烧杯中，滴加足量沉淀剂，把溶液中 HCO、CO 完全转化为
沉淀，应选用的试剂是________(填字母)。
A．CaCl2溶液 B．MgSO4溶液
C．NaCl 溶液 D．Ba(OH)2溶液
(2)过滤，洗涤沉淀，判断沉淀是否洗净的方法是_____________________________________。
(3)将所得沉淀充分干燥，称量沉淀的质量为 m g，由此可以计算w(Na2CO3)。如果此步中，
沉淀未充分干燥就称量，则测得 w(Na2CO3)________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
方案二：气体法。某同学用下列实验流程测定。
按如图所示装置进行实验：
(1)在装置 C中装碱石灰来吸收净化后的气体，装置 D的作用是_________________________
_
_______________________________________________________________________________
。
(2)有的同学认为，为了减小实验误差，应在反应前后都通入 N2，反应后通入 N2的目的是__
_____________________________________________________________________________。
方案三：滴定法。量取 25.00 mL 配制好的溶液加入锥形瓶中，滴加 2滴酚酞溶液，摇匀，
用0.200 0 mol·L－1盐酸滴定到终点(已知终点时反应 H＋＋CO===HCO 恰好反应完全)。重复
此操作 2次，消耗盐酸的平均体积为 20.00 mL。
(1)量取 25.00 mL 配制好的溶液，应选择________仪器来完成。
(2)判断滴定终点的依据是________________________________________________________。
(3)此法测得 w(Na2CO3)＝________。
答案　方案一：(1)D　(2)取少量最后一次洗涤液于试管中，滴加 Na2SO4溶液，如无沉淀，
则沉淀已洗净，反之则未洗净　(3)偏小
方案二：(1)吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，减小实验误差　(2)将装置 A、B中残留的
CO2全部赶入装置 C中
方案三：(1)碱式滴定管(或移液管)　(2)滴入最后半滴盐酸时，溶液由红色变为浅红(接近无
色)，且30 s 内不恢复　(3)84.8%
解析　方案一：(1)Ba(OH)2溶液与两种离子都可以形成沉淀，D正确。(2)判断沉淀是否洗净
的方法是检验洗涤液中是否含有 Ba2＋。(3)所得沉淀未充分干燥就称量，则产生的沉淀质量
偏大。由于等质量时 NaHCO3产生的沉淀质量大，因此测得 w(Na2CO3)偏小。
方案三：(1)Na2CO3、NaHCO3的溶液显碱性，应选择碱式滴定管或移液管。(2)加酚酞溶液
显 红 色 ， 恰 好 反 应 时 溶 液 为 NaHCO3。(3) 当 达 到 滴 定 终 点 时 ， 发 生 反 应 ： H＋＋
CO===HCO；25.00 mL 配制好的溶液中含有的 n(HCl)＝n(Na2CO3)＝0.200 0 mol·L－1×0.02 L
＝0.004 mol，则 250 mL 溶液中含有 Na2CO3的物质的量 n(Na2CO3)＝0.004 mol×＝0.04
mol，其质量 m(Na2CO3)＝0.04 mol×106 g·mol－1＝4.24 g，w(Na2CO3)＝×100%＝84.8 %。
1．[2021·河北，14(1)(2)(3)(4)]化工专家侯德榜发明的侯氏制碱法为我国纯碱工业和国民经
济发展做出了重要贡献，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：
回答下列问题：
(1)从A～E中选择合适的仪器制备NaHCO3，正确的连接顺序是____________(按气流方向，
用小写字母表示)。为使 A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打
开或___________________________________________________________________________。
(2)B 中使用雾化装置的优点是____________________________________________________。
(3)生成 NaHCO3的总反应的化学方程式为__________________________________________。
(4)反应完成后，将 B中U形管内的混合物处理得到固体NaHCO3和滤液：
① 对固体NaHCO3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。
②向滤液中加入 NaCl 粉末，存在NaCl(s)＋NH4Cl(aq)―→NaCl(aq)＋NH4Cl(s)过程。为使
NH4Cl 沉淀充分析出并分离，根据 NaCl 和NH4Cl 溶解度曲线，需采用的操作为________、_
_______、洗涤、干燥。
答案　(1)aefbcgh　将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔　(2)使氨盐水雾化，可增大与二
氧化碳的接触面积，从而提高产率(或其他合理答案)　(3)NH3·H2O＋NaCl＋CO2===NH4Cl＋
NaHCO3↓　(4)①0.84　②冷却结晶　过滤
解析　(1)要制备 NaHCO3，需先选用装置 A制备二氧化碳，然后通入饱和碳酸氢钠溶液中
除去二氧化碳中的 HCl，后与饱和氨盐水充分接触来制备 NaHCO3，其中过量的二氧化碳可
被氢氧化钠溶液吸收，所以按气流方向正确的连接顺序应为 aefbcgh；为使 A中分液漏斗内
的稀盐酸顺利滴下，可将分液漏斗上部的玻璃塞打开或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小
孔。
(4)①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
摘要：

第11讲　侯氏制碱法与Na2CO3含量的测定[复习目标]　1.了解侯氏制碱法的原理。2.掌握Na2CO3含量的测定方法。考点一　侯氏制碱法1．制备原料食盐、氨、二氧化碳——合成氨厂用水煤气制取氢气时的...

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