第14讲 侯氏制碱法与Na2CO3含量的测定-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材）

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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
考点二 Na2CO3含量的测定方法
考点一 侯 氏 制 碱 法
→所谓“联合制碱法”中的“联合”,指该法将合成氨工业与制碱工业组合在一起.
又称联合制碱法, 由侯德榜于1943年发明,是世界上广泛采用的制纯碱法
→由氨厂提供碱厂需要的NH3和CO2。
：利用合成氨厂用水煤气制取H2时的废气，其反应为
利用了生产氨时的副产品CO2,革除了用石灰石分解来生产,简化了生产设备。
——食盐、氨气、 CO2
母液里的NH4Cl用加入食盐的办法使它结晶出来,作为化工产品或化肥。
提高了食盐利用率,缩短了生产流程,减少了对环境的污染,降低了生产的成本。
食盐溶液又可以循环使用。
NaCl + NH3 + CO2 + H2O= NaHCO3 ↓+ NH4Cl
3. 反 应 原 理：先将NH3通入饱和食盐水而形成氨盐水，再通入CO2生成溶解性较小的NaHCO3微小晶体，
再加热煅烧制得纯碱产品。
4.绿色思想循环使用的物质为 、 。
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__________________。
先通入NH3，然后通入CO2
(2)a通入_____，然后b通入_____，简述理由：________________________
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CO2的吸收率，通入CO2的导气管的末端应插入液面以下
(3)c中放蘸有稀硫酸的脱脂棉，作用是____________________________。
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NH4+ 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？
答案　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)如何检验产品Na2CO3中是否含有NaHCO3 ？
答案　加热，若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，说明Na2CO3中含有NaHCO3 ，否则，不含有NaHCO3
1.侯德榜是我国杰出的化学家，“侯氏制碱法”的创始人。NaCl＋CO2＋NH3＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl是“侯氏制碱法”的重要反应。下面是4位同学对该反应涉及的有关知识发表的部分见解，其中不正确的是A.甲同学说：该条件下NaHCO3的溶解度较小B.乙同学说：NaHCO3不是纯碱C.丙同学说：析出NaHCO3固体后的溶液中只含氯化铵D.丁同学说：该反应是在饱和食盐水中先通入氨气，再通入二氧化碳
2.实验室用下列装置模拟侯氏制碱法制取少量NaHCO3固体，不能达到实验目的的是
A.装置Ⅰ制取CO2B.装置Ⅱ中Na2CO3溶液可除去CO2中的少量HClC.装置Ⅲ中冰水浴有利于析出NaHCO3固体D.装置Ⅳ可获得少量NaHCO3固体
3. 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：
(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_______________________________。
将玻璃塞上的凹槽对准漏斗颈部的小孔
(2)B中使用雾化装置的优点是________________________________。
使氨盐水雾化，可增大与CO2的接触面积，从而提高产率(或其他合理答案)
(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。
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沉淀充分析出并分离，需采用的操作为冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。
考点二 Na2CO3含量的测定方法
(1)测定原理：Na2CO3＋H2SO4=Na2SO4＋H2O＋CO2↑。
(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)。
依据CO2的量推Na2CO3的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
依据BaCO3沉淀的量确定Na2CO3的量，进而确定纯碱中Na2CO3的含量。
(1)测定原理：Na2CO3＋BaCl2=BaCO3↓＋2NaCl。
(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。
测定原理(用酚酞作指示剂，用盐酸滴定)：
发生的反应：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Na2CO3和NaHCO3混合物中Na2CO3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HCO3-、CO32-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HCO3-、CO32- 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______________________________________________________。
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
解析：判断沉淀是否洗净的方法是检验洗涤液中是否含有Ba2＋。
(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_______________________________________。
吸收空气中的水蒸气和二氧化碳，减小实验误差
将装置A、B中残留的CO2全部赶入装置C中
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 ml·L－1盐酸滴定到终点(已知终点时反应H＋＋CO32- = HCO3- 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。
碱式滴定管(或移液管)
(2)判断滴定终点的依据是_______________________________________。
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)此法测得w(Na2CO3)＝________。
1.为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数(含少量NaCl)，准确称量W g样品进行实验，下列实验方法所对应的实验方案和测量数据合理的是
2.实验室可通过沉淀重量法测定样品纯度，按如图装置测定纯碱(含少量NaCl)的纯度，下列说法正确的是A.装置A中试剂应为浓硫酸，C中试剂应为 BaCl2溶液B.在B、C之间应增添盛有饱和NaHCO3溶液 的洗气装置，以除去氯化氢气体C.只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，就可以确定碳酸钠的质量分数D.反应结束后，需经过过滤、洗涤、干燥、称量等操作测定装置C中沉淀质量
反应生成CO2气体，对测定纯碱纯度会有影响
盐酸易挥发，B中可能有HCl、H2O进入C中，不能通过测定C的质量差来确定CO2的质量，应通过测量C中产生的沉淀质量来确定碳酸钠的质量分数
3.现有不纯的碳酸钠(仅含碳酸氢钠杂质)，欲测定其中碳酸钠的质量分数，分别进行以下4个操作，其中不能成功的是A.取m g样品，加热到质量不再变化时称重为n gB.取m g样品，加入过量的稀盐酸，再将所得溶液加热蒸发、结晶、灼烧，余下物质质量为n gC.取m g样品，溶于水，向所得溶液中加入过量的CaCl2溶液，将所得沉淀过滤、洗涤、烘干后称重为n gD.取m g样品，加入过量的稀硫酸，再将所逸出的气体用碱石灰吸收，碱石灰增重n g
4.过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)，有Na2CO3和H2O2的双重性质，可用作漂白剂和氧化剂，能有效杀灭禽流感病毒。合理组合下列装置能用于测定过碳酸钠中碳酸钠的含量，下列说法不正确的是A.连接顺序为装置Ⅲ→Ⅰ→ⅡB.装置b和e中盛放的试剂相同C.装置d的作用是防止空气中的H2O和CO2进入装置c中D.若装置b中盛放的是澄清石灰水，只用装置Ⅰ即可验证过碳酸钠与稀硫酸反应是否生成CO2(不考虑空气中CO2的影响)
5.现有一含NaCl、Na2CO3·10H2O和NaHCO3的混合物，某同学设计如图所示的实验装置，通过测量反应产生的CO2和H2O的质量，来确定该混合物中各组分的质量分数。
(1)实验步骤：①按图(夹持仪器未画出)组装好实验装置后，首先进行的操作是__________________。②称取样品，并将其放入硬质玻璃管中；称量装浓硫酸的洗气瓶C和装碱石灰的U形管D的质量。
③打开K1、K2，关闭K3，缓缓鼓入空气数分钟，其目的是___________________。④关闭K1、K2，打开K3，点燃酒精灯加热至不再产生气体。装置B中发生反应的化学方程式为___________________________、 ____________________________ 。⑤打开K1，缓缓鼓入空气数分钟，然后拆下装置，再次称量洗气瓶C和U形管D的质量。
除去装置中的水蒸气和CO2
(2)关于该实验方案，请回答下列问题。①若加热反应后不鼓入空气，对测定结果的影响是____________________________________________________________________________。
Na2CO3·10H2O和NaHCO3的质量分数测定结果偏小，
NaCl的质量分数测定结果偏大
②装置E处干燥管中盛放的药品是________，其作用是______________________________________，如果实验中没有该装置，则会导致测得的NaHCO3的质量______(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
防止空气中的CO2和水蒸气
解析：装置E的作用是防止空气中的CO2和水蒸气进入装置D，故干燥管中盛放的药品是碱石灰，如果没有该装置，会使测得的NaHCO3的质量偏大。
③若样品质量为w g，反应后C、D装置增加的质量分别为m1 g、m2 g，则混合物中Na2CO3·10H2O的质量分数为_______________(用含w、m1、m2的代数式表示)。