易错专题14 侯氏制碱法生产纯碱
突破易错
易错点一 不清楚侯氏制碱法的原料和反应原理
【易错典例】
现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：
有关说法错误的是
A．反应Ⅰ原理为CO2 + NH3+ NaCl + H2O → NaHCO3↓ + NH4Cl
B．向饱和NaCl溶液中先通入足量的CO2，再通入足量的NH3
C．反应Ⅰ生成的沉淀，经过过滤、洗涤、煅烧可得到纯碱
D．往母液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可使氯化铵析出
【答案】B
【解析】A、在氨气饱和的氯化钠溶液中通入CO2气体生成碳酸氢钠晶体和氯化铵，即CO2 + NH3+ NaCl + H2O = NaHCO3↓ + NH4Cl，A正确；
B、CO2在水中的溶解度小，所以要先通入氨气，后通入CO2，B错误；
C、碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和CO2，C正确；
D、根据NH3+H2O+CO2+NaCl＝NH4Cl+NaHCO3↓及流程图知，母液中溶质为氯化铵，向母液中通氨气加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通入的氨气和水反应生成一水合氨，一水合氨电离出铵根离子，铵根离子浓度增大有利于析出氯化铵，D正确。
答案选B。
【解题必备】
1.原料：食盐、氨、二氧化碳等
2.化学反应原理:
（1）生产碳酸氢铵和氯化铵：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH3Cl(在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号)
总反应方程式:NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl
（2）制取碳酸钠：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑(CO2 循环使用)
【变式突破】
1．某探究活动小组根据侯德榜制碱原理，按下面设计的方案制备碳酸氢钠。实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。下列说法正确的是
A．乙装置中盛放的是 NaOH 溶液，以便除去 HCl 气体
B．丙装置中的溶液变浑浊，因为有碳酸氢钠晶体析出
C．丁装置中倒扣的漏斗主要作用是防止污染性空气逸出
D．实验结束后，分离碳酸氢钠的操作是蒸发结晶
【答案】B
【分析】甲装置为CO2的制取装置，乙装置为除去CO2中混有HCl的装置，丙装置为制取NaHCO3的装置，丁装置为尾气处理装置。
【解析】A．乙装置中若盛放NaOH溶液，不仅能除去HCl气体，也会吸收CO2气体，A不正确；
B．丙装置中发生反应NH3+NaCl+H2O+CO2＝NaHCO3↓+NH4Cl，溶液变浑浊，因为有碳酸氢钠晶体析出，B正确；
C．因为CO2不污染环境，所以丁装置是为了除去NH3，倒扣的漏斗主要作用是防止倒吸，C不正确；
D．因为反应生成NaHCO3沉淀，所以实验结束后，分离碳酸氢钠的操作是过滤，D不正确；
故选B。
易错点二 不明确侯氏制碱法的生产流程
【易错典例】
“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程如图：
下列有关说法正确的是
A．A气体是NH3，B气体是CO2
B．第Ⅲ步得到晶体是Na2CO3·10H2O
C．第Ⅳ步操作用到的主要仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D．在整个流程中可循环利用的物质只有NH3
【答案】A
【分析】由题给流程图可知，向饱和食盐水中通入溶解度大的氨气时溶液呈碱性后，再通入二氧化碳气体，二氧化碳、氨气和饱和食盐水反应生成氯化铵和碳酸氢钠沉淀，过滤得到碳酸氢钠晶体和含有碳酸氢钠和氯化铵的母液；将碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，向母液中加入石灰水共热得到氯化钙、氨气和水，氨气和二氧化碳可循环使用。
【解析】A．二氧化碳在水中溶解度较小，氨气溶解度较大，故先通入氨气得碱性溶液，再向碱性溶液中通入二氧化碳，可以达到实验目的，故A正确；
B．因为碳酸氢钠的溶解度比碳酸钠的小，故第Ⅲ步得到的晶体是NaHCO3，故B错误；
C．第Ⅳ步为碳酸氢钠晶体的受热分解，用到的主要仪器是酒精灯、坩埚、玻璃棒，故C错误；
D．碳酸氢钠受热分解产生的CO2也可循环使用，故D错误；
故选A。
【解题必备】
【变式突破】
2．（河南省许昌市长葛市第一高级中学2020-2021学年高一上学期9月月考）我国化学家侯德榜(如图)改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图：
该生产纯碱的方法称联合制碱法或侯德榜制碱法联合制碱法或侯德榜制碱法，在制得纯碱的同时，还可得到一种副产品。
（1）上述沉淀池中发生的化学反应方程式是________，实验室分离出沉淀的操作是________，该操作使用的玻璃仪器有________。
（2）写出上述流程中X物质的分子式________。
（3）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________ 的循环(填上述流程中的编号1、2)。
（4）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，还需要的试剂有________。
（5）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品.通氨气的作用有_______
A．增大的浓度，使NH4Cl更多地析出
B．使NaHCO3更多地析出
C．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
【答案】（1）NH3+CO2+NaCl+H2O=NH4Cl+NaHCO3↓ 过滤 漏斗、烧杯、玻璃棒
（2）CO2
（3）1
（4）滴加稀硝酸和硝酸银溶液
（5）AC
【解析】由流程可知，合成氨提供氨气，与二氧化碳、食盐水反应生成NH4Cl、NaHCO3，在沉淀池中过滤分离出碳酸氢钠，碳酸氢钠加热分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，X为二氧化碳，可循环使用，母液中含氯化铵。
（1）在沉淀池中，饱和食盐水中通入氨气和二氧化碳，析出碳酸氢钠晶体，反应方程式为：NH3+H2O+CO2+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓，过滤是将固体不溶物跟液体物质分离的一种方法，过滤操作需要的仪器有：烧杯、玻璃棒、铁架台、漏斗；其中使用的玻璃仪器有：漏斗、烧杯、玻璃棒；
（2）碳酸氢钠不稳定，受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O，可将CO2通入沉淀中加以循环利用，故X为CO2；
（3）循环1是将未反应的氯化钠返回沉淀池中，使NaCl加以充分利用；
（4）检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠即检验溶液中是否含氯离子，可以先向溶液中加入稀硝酸酸化，使Na2CO3发生反应，转化为NaNO3，再加入硝酸银溶液，若观察到反应产生白色沉淀，则说明有氯化钠存在；
（5）A．氨气溶于水后生成氨水，氨水电离成铵根，增大铵根的浓度有利于氯化铵的析出来，A正确；
B．通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，不利用NaHCO3更多地析出，B错误；
C．通入氨气使溶液碱性增强，使碳酸氢钠转换为溶解度较大的碳酸钠，可以提高氯化铵的纯度，C正确；
故答案为：AC。
【点睛】本题以纯碱工业制取碳酸钠为线索，考查分离提纯、物质的循环利用，把握制备工业流程的反应原理、物质性质与分离方法的关系是解题关键。
易错点三 不理解氨气和二氧化碳的通入先后顺序的意义
【易错典例】
如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( )
A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰
B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰
C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
【答案】C
【解析】由于CO2在水中的溶解度比较小，而NH3极易溶于水，所以在实验中要先通入溶解度较大的NH3，再通入CO2；由于NH3极易溶于水，在溶于水时极易发生倒吸现象，所以通入NH3的导气管的末端不能伸入到溶液中，即a先通入NH3，然后b通入CO2，A、B、D选项均错误；因为NH3是碱性气体，所以过量的NH3要用稀硫酸来吸收，选项C合理；故合理答案是C。
【点睛】
本题主要考查钠及其重要化合物的性质，及在日常生产、生活中的应用，题型以选择题(性质、应用判断)。注意对钠及化合物的性质在综合实验及工艺流程类题目的应用加以关注。
【解题必备】
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水，所以应先通入氨气，氨气极易溶解于水，能形成较大浓度的碱性溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氢铵。
【变式突破】
3．（2021·成都市郫都区成实外教育培训学校有限公司）某研究性学习小组学习了工业“侯氏制碱法”的原理后，知道：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。
[提出问题]能否在实验室模拟“侯氏制碱法”中制取NaHCO3的过程呢？
[实验验证]如图是该学习小组进行模拟实验时所用到的部分主要装置。已知浓氨水遇生石灰会产生大量的NH3。
请回答下列问题：
（1）检验A装置气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，若___________，说明装置不漏气。
（2）D是连接在装置A与装置C之间的气体净化装置，进气口是___________(填a或b)，D的作用是除去___________气体。
（3）实验时先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3(溶液显碱性)，再通入足量的CO2，其原因是___________。(填写序号)
①使CO2更易被吸收加快反应速率
②NH3比CO2更易制取
③CO2的密度比NH3大
（4）用___________的方法将生成的NaHCO3晶体从溶液中分离出来。
[得出结论]利用“侯氏制碱法”在实验室可以制取NaHCO3。
（5）实验室用石灰石(杂质既不溶于水也不与稀盐酸反应)和稀盐酸反应制取二氧化碳。反应的化学方程式为___________，若用图I所示医用塑料袋排空气法收集CO2，则CO2导入端为___________(填“a”或“b”)。
制取二氧化碳实验结束后，锥形瓶内已无气泡产生，但还有少量固体剩余。小宇对锥形瓶内溶液中溶质的成分进行猜想：
（6）请依小宇的猜想，写出溶液中溶质成分的两种可能___________；___________(填所含溶质的化学式)
（7）用图Ⅱ所示矿泉水瓶可以证明CO2与NaOH溶液确实发生了反应，其现象是___________，发生的化学方程式为：___________
【答案】（1）漏斗中与试管中的液面差保持不变(或漏斗中的液面不再下降)
（2） a 氯化氢(或HCl)
（3）①
（4）过滤
（5）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑ a
（6）CaCl2 HCl
（7）软塑料瓶变瘪 2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O
【分析】注入一定量的水后，试管内气体被压缩，管内压强增大，会出现液面差，据此分析解答；根据洗气瓶的原理分析解答；根据氨气和二氧化碳的溶解性，结合反应分析解答；根据二氧化碳与空气的密度的相对大小分析解答；锥形瓶内已无气泡产生，但还有少量固体剩余，说明盐酸的量是过量的，则剩余固体完全是杂质，据此分析解答；氢氧化钠能与二氧化碳反应而使瓶内的压强变小，据此分析解答。
（1）随着水的注入，试管内的气体压强增大，漏斗内液体不能再流入试管，使长颈漏斗与管内液面出现液面差，并且液面差保持不变，说明装置气密性良好，故答案为：漏斗中与试管中的液面差保持不变(或漏斗中的液面不再下降)；
（2）装置D内盛放的碳酸氢钠溶液能与混在气体中的HCl发生反应，生成氯化钠、水和二氧化碳，从而除去混在气体中的HCl，气体应该从a管通入，才能使气体通过溶液达到净化气体的目的，故答案为：a；氯化氢(或HCl)；
（3）氨气极易溶于水，先通入氨气，氨气与水形成呈碱性的氨水可与二氧化碳与水生成的碳酸发生反应，有利于二氧化碳气体的吸收，故答案为：①；
（4）生成的碳酸氢钠为晶体形式存在的，通过过滤可把混在溶液中的碳酸氢钠晶体分离出来，故答案为：过滤；
（5）实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；二氧化碳的密度大于空气的密度，所以用若用图I所示医用塑料袋排空气法收集CO2，则CO2导入端为a，故答案为：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑；a；
（6）制取二氧化碳实验结束后，锥形瓶内已无气泡产生，但还有少量固体剩余，说明盐酸的量是过量的，则剩余固体完全是杂质，溶液中的溶质是CaCl2和HCl，故答案为：CaCl2；HCl；
（7）氢氧化钠能与二氧化碳反应，使矿泉水瓶内的压强变小，在大气压的作用下，软塑料瓶将变瘪，反应方程式是2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O，故答案为：软塑料瓶变瘪；2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O。
冲刺满分
1．提出联合制碱法（侯氏制碱法）的中国化工专家是（ ）
A．路布兰 B．索尔维 C．侯徳榜 D．徐光宪
【答案】C
2．根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是
A．制取氨气 B．制取碳酸氢钠
C．分离碳酸氢钠 D．干燥碳酸氢钠
【答案】C
【解析】A、氯化铵受热分解生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵固体，不能用加热氯化铵固体的方法制备氨气，错误；
B、气流方向错，应该从右侧导管通入CO2气体，错误；
C、从溶液中分离出碳酸氢钠固体用过滤的方法，正确；
D、碳酸氢钠受热易分解，不能用该装置干燥碳酸氢钠，错误。
答案选C。
3．（2021·江苏高一期末）根据侯氏制碱原理()，某学习小组制备少量流程如下：
工业合成氨反应为 根据上述制碱流程，下列有关说法正确的是
A．滤液中：
B．吸收氨气时可将氨气直接用导管通入饱和食盐水中
C．碳酸化后溶液中大量存在离子有：、、、
D．煅烧晶体时发生离子反应：
【答案】A
【解析】
A．根据侯氏制碱原理()可知，滤液中的溶质为和，由电荷守恒，则，故A正确；
B．氨气极易溶于水，易产生倒吸。所以吸氨过程中不可将氨气直接用导管通入饱和食盐水中，应连一个防倒吸装置，故B错；
C．由于饱和食盐水中钠离子浓度很大，所以碳酸化后溶液中的与结合生成晶体，从而使溶液中的、不 能大量存在，故C错；
D．煅烧晶体的反应不属于离子反应，则，故D错；
答案选A。
4．我国化学家侯德榜创立了著名的“侯氏制碱法”(流程简图如图所示)，促进了世界制碱技术的发展.下列有关说法正确的是（ ）
A．沉淀池中的反应物共含有五种元素
B．过滤得到的“母液”中一定只含有两种溶质
C．图中X可能是氨气
D．通入氨气的作用是使溶液呈碱性，促进二氧化碳的吸收，更多地析出沉淀
【答案】D
【解析】A．沉淀池中发生的反应的反应物是氯化钠、氨气、二氧化碳和水，所以含有钠、氯、氮、氢、碳、氧六种元素，故A错误；
B．过滤得到的“母液”中含有的溶质有碳酸氢钠、氯化铵，还有可能含有过量的氯化钠，故B错误；
C．碳酸氢钠分解生成碳酸钠、水、二氧化碳，所以X是二氧化碳，故C错误；
D．氨气的水溶液显碱性，能更好的吸收二氧化碳，使反应物浓度大，反应速度快，故D正确；
故答案为D。
5．“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程及实验装置(部分夹持装置省略)如图：下列叙述正确的是（ ）
A．实验时先打开装置③中分液漏斗的旋塞，过一段时间后再点燃装置①的酒精灯
B．装置②的干燥管中可盛放碱石灰，作用是吸收多余的NH3
C．向步骤 I 所得滤液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温可析出NH4Cl
D．用装置④可实现步骤Ⅱ的转化，所得CO2可循环使用
【答案】C
【分析】在饱和氯化钠溶液中通入氨气和二氧化碳可得到碳酸氢钠沉淀和氯化铵溶液，过滤得沉淀物为碳酸氢钠，经洗涤、干燥得碳酸氢钠固体，滤液中主要溶质为氯化铵，再加入氯化钠和通入氨气，将溶液降温结晶可得氯化铵晶体。
【解析】A、氯化钠、水、氨气和二氧化碳反应生成碳酸氢钠、氯化铵，反应方程式为NaCl+NH3+CO2+H2O=NaHCO3↓+NH4Cl，由于氨气在水中溶解度较大，所以先通氨气，再通入二氧化碳，故A错误；
B、氨气是污染性气体不能排放到空气中，碱石灰不能吸收氨气，装置②的干燥管中可盛放蘸稀硫酸的脱脂棉，作用是吸收多余的NH3，故B错误；
C、通入氨气的作用是增大的浓度，使NH4Cl更多地析出、使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度，故C正确；
D、用装置④加热碳酸氢钠，分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，可实现步骤Ⅱ的转化，但生成的二氧化碳未被收集循环使用，烧杯加热未垫石棉网，故D错误；
故答案为：C。
【点睛】“侯氏制碱法”试验中，需先通入氨气，其原因是氨气在水中的溶解度较大，二氧化碳在水中溶解度较小，先通入氨气所形成的溶液中氨的浓度较大，方便后续的反应进行；“侯氏制碱法”所得到的产品是碳酸氢钠，碳酸氢钠经过加热会生成碳酸钠。
6．（2021·河北石家庄市·正定中学高一开学考试）某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。
Ⅰ.制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制备成Na2CO3。
（1）装置乙中盛放的试剂为_______，它的作用是_______。
（2）反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中总反应的化学方程式为_______。
（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有_______、洗涤固体、_______，最后一步发生反应的化学方程式为_______。
Ⅱ.测定所得产品的组成和纯度
（4）检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：
选择的装置(填编号) 实验现象 实验结论
_______ _______ 样品中含NaHCO3
【答案】（1）饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2中的HCl气体
（2）NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl
（3）过滤 灼烧(或加热) 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
（4）A、B B中澄清石灰水变浑浊
【分析】Ⅰ.碳酸钙与盐酸反应生成的二氧化碳中含有氯化氢，再通过饱和碳酸氢钠除去二氧化碳中的氯化氢，纯净的二氧化碳通入丙中，根据溶解度的差异生成碳酸氢钠。
（1）装置甲中碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，盐酸会挥发，导致产生的CO2气体中含HCl，装置乙中盛装饱和碳酸氢钠溶液作用是除去二氧化碳中的氯化氢。
（2）装置丙中氯化钠溶液、二氧化碳、氨气反应可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，根据原子守恒，另一种盐是氯化铵，反应的化学方程式是NH3+CO2+H2O+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl。
（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有过滤、洗涤固体、灼烧，灼烧碳酸氢钠时发生反应的化学方程式为2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑。
（4）用装置A加热纯碱样品，用装置B中澄清石灰水检验是否有二氧化碳气体放出，若澄清石灰水变浑浊，则样品中含有NaHCO3。
7．1942 年，我国化工专家侯德榜以 NaCl、NH3、CO2 等为原料先制得 NaHCO3，进而生产出纯碱， 他的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应的化学方程式如下：
NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3 ；
NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl ；
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产，请写出工业合成氨的化学反应方程式_______
(2)碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是_______。
a．碳酸氢钠难溶于水
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出
(3)某探究活动小组根据上述制碱原理，欲制备碳酸氢钠，同学们按各自设计的方案进行实验。
第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。
请回答：
①写出甲中发生反应的离子方程式_______。
②乙装置中的试剂是_______。
③实验结束后，分离出 NaHCO3 晶体的操作是_______ (填分离操作的名称)。
第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)。
①为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度，实验时，须先从 a 管通入_______气体，再从b 管中通入_______气体。
②装置 c 中的试剂为_______(选填字母)。
e．碱石灰 f.．浓硫酸 g．无水氯化钙
【答案】N2 + 3H2 2NH3 c CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑ 饱和碳酸氢钠溶液 过滤 NH3(氨) CO2 (二氧化碳) g
【解析】 (1) 工业合成氨反应，利用N2、H2在高温、高压、催化剂作用下制NH3，反应方程式N2 + 3H2 2NH3；答案为：N2 + 3H2 2NH3；
(2) a．碳酸氢钠易溶于水，a不合题意；
b．碳酸氢钠固态时受热易分解，对侯德榜制碱反应不产生影响，b不合题意；
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，易结晶析出，促使平衡向生成物方向移动，从而使NaHCO3结晶析出，c符合题意；
故选c；
(3) 第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠；
①甲中CaCO3与盐酸反应制CO2气体，离子方程式为CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；答案为：CaCO3 + 2H+= Ca2++ H2O + CO2↑；
②乙装置的作用是除去CO2中的HCl，所以加入饱和NaHCO3溶液；答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
③实验结束后，分离出 NaHCO3结晶析出，则分离此固体与液体的操作是过滤；答案为：过滤；
第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)；
①由于CO2在水中的溶解度不大，所以应先通NH3，后通CO2，即从 a 管通入NH3(氨)气体，再从b 管中通入CO2 (二氧化碳)气体；答案为：NH3(氨)；CO2 (二氧化碳)；
②e．碱石灰（氢氧化钠与氧化钙的混合物）不能吸收NH3，e不合题意；
f.．浓硫酸呈液态，不能放在干燥管内，f不合题意；
g．无水氯化钙呈固态，能够放在干燥管内，且能吸收NH3，g符合题意；
故选g。
8．（2021·四川仁寿一中）现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：
已知反应I为：
（1）从海水中获取淡水的常用方法实验操作是____，需要的玻璃仪器有：酒精灯、冷凝管、牛角管、锥形瓶、____、____。
（2）从溴水中获得单质溴时，采用的方法是萃取、___、蒸馏。下列可选作萃取剂的是___。
A．酒精 B．苯 C．CCl4
（3）海水中含有大量的NaCl，以及少量的、、等离子。为得到纯净的饱和NaCl溶液，进行了如下操作。请补全操作步骤：
a.向浓缩后的海水中加入过量的氢氧化钠溶液后，过滤；
b.向滤液中_______，过滤；
c.向滤液中_______，过滤；
d.向滤液中加入足量的稀盐酸；
e.加热煮沸一段时间，得到饱和NaCl溶液。
（4）反应II的化学方程式是_______。
（5）制得的纯碱中含有少量NaCl。取5.5g纯碱样品加入足量稀硫酸，得到标准状况下1120mLCO2，则样品中纯碱的质量分数是_______%(保留1位小数)。
【答案】（1）蒸馏 蒸馏烧瓶 温度计
（2）分液 BC
（3）加入过量溶液 进入过量溶液
（4）
（5）96.4%
【分析】由题给流程图可知，向饱和食盐水中通入氨气、二氧化碳发生反应I生成碳酸氢钠沉淀和氯化铵，过滤得到母液和碳酸氢钠；碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应生成的二氧化碳可以循环利用，提高利用率。
（1）从海水中获取淡水的常用方法实验操作为蒸馏，蒸馏实验需要的玻璃仪器有蒸馏烧瓶、温度计、酒精灯、冷凝管、牛角管和锥形瓶，故答案为：蒸馏；蒸馏烧瓶；温度计；
（2）溴单质微溶于，易溶于难溶于水的有机溶剂，则向溴水中加入苯或四氯化碳做萃取剂，萃取溴水中的溴，分液得到溴的有机溶液，蒸馏溴的有机溶液收集得到溴，故答案为：分液；BC；
（3）得到纯净的饱和氯化钠溶液的操作为向浓缩后的海水中加入过量的氢氧化钠溶液，镁离子与氢氧根离子反应生成氢氧化镁沉淀，过滤得到除去镁离子的滤液；向滤液中加入足量的氯化钡溶液，硫酸根离子与钡离子反应生成硫酸钡沉淀，过滤得到除去硫酸根离子的滤液；向滤液中碳酸钠溶液，钙离子和过量的钡离子与碳酸根离子反应生成碳酸钙沉淀和碳酸钡沉淀，过滤得到除去钡离子和钙离子的滤液；向滤液中加入足量的稀盐酸，氢离子与过量的碳酸根离子和氢氧根离子反应，除去溶液中的碳酸根离子和氢氧根离子；加热煮沸一段时间，除去过量的盐酸得到饱和氯化钠溶液，故答案为：加入过量溶液；进入过量溶液；
（4）由分析可知，反应II为碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水，反应的化学方程式为，故答案为：；
（5）标准状况下，1120mL二氧化碳的物质的量为=0.05mol，由碳原子个数守恒可知样品中纯碱的质量分数为×100%=96.4%，故答案为：96.4%。易错专题14 侯氏制碱法生产纯碱
突破易错
易错点一 不清楚侯氏制碱法的原料和反应原理
【易错典例】
现代工业常以氯化钠、二氧化碳和氨气为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：
有关说法错误的是
A．反应Ⅰ原理为CO2 + NH3+ NaCl + H2O → NaHCO3↓ + NH4Cl
B．向饱和NaCl溶液中先通入足量的CO2，再通入足量的NH3
C．反应Ⅰ生成的沉淀，经过过滤、洗涤、煅烧可得到纯碱
D．往母液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温，可使氯化铵析出
【解题必备】
1.原料：食盐、氨、二氧化碳等
2.化学反应原理:
（1）生产碳酸氢铵和氯化铵：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3、NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH3Cl(在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号)
总反应方程式:NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl
（2）制取碳酸钠：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑(CO2 循环使用)
【变式突破】
1．某探究活动小组根据侯德榜制碱原理，按下面设计的方案制备碳酸氢钠。实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。下列说法正确的是
A．乙装置中盛放的是 NaOH 溶液，以便除去 HCl 气体
B．丙装置中的溶液变浑浊，因为有碳酸氢钠晶体析出
C．丁装置中倒扣的漏斗主要作用是防止污染性空气逸出
D．实验结束后，分离碳酸氢钠的操作是蒸发结晶
易错点二 不明确侯氏制碱法的生产流程
【易错典例】
“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程如图：
下列有关说法正确的是
A．A气体是NH3，B气体是CO2
B．第Ⅲ步得到晶体是Na2CO3·10H2O
C．第Ⅳ步操作用到的主要仪器是酒精灯、蒸发皿、玻璃棒
D．在整个流程中可循环利用的物质只有NH3
【解题必备】
【变式突破】
2．（河南省许昌市长葛市第一高级中学2020-2021学年高一上学期9月月考）我国化学家侯德榜(如图)改进国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图：
该生产纯碱的方法称联合制碱法或侯德榜制碱法联合制碱法或侯德榜制碱法，在制得纯碱的同时，还可得到一种副产品。
（1）上述沉淀池中发生的化学反应方程式是________，实验室分离出沉淀的操作是________，该操作使用的玻璃仪器有________。
（2）写出上述流程中X物质的分子式________。
（3）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了________ 的循环(填上述流程中的编号1、2)。
（4）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，还需要的试剂有________。
（5）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品.通氨气的作用有_______
A．增大的浓度，使NH4Cl更多地析出
B．使NaHCO3更多地析出
C．使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
易错点三 不理解氨气和二氧化碳的通入先后顺序的意义
【易错典例】
如图是模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的部分装置。下列操作正确的是( )
A．a通入CO2，然后b通入NH3，c中放碱石灰
B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放碱石灰
C．a通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
D．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脱脂棉
【解题必备】
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3，制取碳酸氢钠时先要得到含氨的饱和食盐水，所以应先通入氨气，氨气极易溶解于水，能形成较大浓度的碱性溶液，有利于二氧化碳吸收，生成更多的碳酸氢铵。
【变式突破】
3．（2021·成都市郫都区成实外教育培训学校有限公司）某研究性学习小组学习了工业“侯氏制碱法”的原理后，知道：NaCl＋NH3＋CO2＋H2O=NaHCO3↓＋NH4Cl。
[提出问题]能否在实验室模拟“侯氏制碱法”中制取NaHCO3的过程呢？
[实验验证]如图是该学习小组进行模拟实验时所用到的部分主要装置。已知浓氨水遇生石灰会产生大量的NH3。
请回答下列问题：
（1）检验A装置气密性的方法是：塞紧带长颈漏斗的橡胶塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，若___________，说明装置不漏气。
（2）D是连接在装置A与装置C之间的气体净化装置，进气口是___________(填a或b)，D的作用是除去___________气体。
（3）实验时先向饱和NaCl溶液中通入较多的NH3(溶液显碱性)，再通入足量的CO2，其原因是___________。(填写序号)
①使CO2更易被吸收加快反应速率
②NH3比CO2更易制取
③CO2的密度比NH3大
（4）用___________的方法将生成的NaHCO3晶体从溶液中分离出来。
[得出结论]利用“侯氏制碱法”在实验室可以制取NaHCO3。
（5）实验室用石灰石(杂质既不溶于水也不与稀盐酸反应)和稀盐酸反应制取二氧化碳。反应的化学方程式为___________，若用图I所示医用塑料袋排空气法收集CO2，则CO2导入端为___________(填“a”或“b”)。
制取二氧化碳实验结束后，锥形瓶内已无气泡产生，但还有少量固体剩余。小宇对锥形瓶内溶液中溶质的成分进行猜想：
（6）请依小宇的猜想，写出溶液中溶质成分的两种可能___________；___________(填所含溶质的化学式)
（7）用图Ⅱ所示矿泉水瓶可以证明CO2与NaOH溶液确实发生了反应，其现象是___________，发生的化学方程式为：___________
冲刺满分
1．提出联合制碱法（侯氏制碱法）的中国化工专家是（ ）
A．路布兰 B．索尔维 C．侯徳榜 D．徐光宪
2．根据侯氏制碱原理制备少量NaHCO3的实验，经过制取氨气、制取NaHCO3、分离NaHCO3、干燥NaHCO3四个步骤，下列图示装置和原理能达到实验目的的是
A．制取氨气 B．制取碳酸氢钠
C．分离碳酸氢钠 D．干燥碳酸氢钠
3．（2021·江苏高一期末）根据侯氏制碱原理()，某学习小组制备少量流程如下：
工业合成氨反应为 根据上述制碱流程，下列有关说法正确的是
A．滤液中：
B．吸收氨气时可将氨气直接用导管通入饱和食盐水中
C．碳酸化后溶液中大量存在离子有：、、、
D．煅烧晶体时发生离子反应：
4．我国化学家侯德榜创立了著名的“侯氏制碱法”(流程简图如图所示)，促进了世界制碱技术的发展.下列有关说法正确的是（ ）
A．沉淀池中的反应物共含有五种元素
B．过滤得到的“母液”中一定只含有两种溶质
C．图中X可能是氨气
D．通入氨气的作用是使溶液呈碱性，促进二氧化碳的吸收，更多地析出沉淀
5．“侯氏制碱法”是我国化工专家侯德榜为世界制碱工业作出的突出贡献。某实验小组模拟“侯氏制碱法”的工艺流程及实验装置(部分夹持装置省略)如图：下列叙述正确的是（ ）
A．实验时先打开装置③中分液漏斗的旋塞，过一段时间后再点燃装置①的酒精灯
B．装置②的干燥管中可盛放碱石灰，作用是吸收多余的NH3
C．向步骤 I 所得滤液中通入氨气，加入细小的食盐颗粒并降温可析出NH4Cl
D．用装置④可实现步骤Ⅱ的转化，所得CO2可循环使用
6．（2021·河北石家庄市·正定中学高一开学考试）某化学兴趣小组模拟“侯氏制碱法”制纯碱并进行后续实验。
Ⅰ.制备纯碱：先以NaCl、NH3、CO2和水等为原料，用下图所示装置制取NaHCO3，然后再将NaHCO3制备成Na2CO3。
（1）装置乙中盛放的试剂为_______，它的作用是_______。
（2）反应进行一段时间后，观察到装置丙中试剂瓶内溶液中有白色固体析出，经检验该白色固体是NaHCO3。装置丙中可得两种产物，分别是NaHCO3和另一种盐，装置丙中总反应的化学方程式为_______。
（3）用装置丙中产生的NaHCO3制取Na2CO3时，需要进行的实验操作有_______、洗涤固体、_______，最后一步发生反应的化学方程式为_______。
Ⅱ.测定所得产品的组成和纯度
（4）检验纯碱样品中是否混有NaHCO3，请选择下列装置设计实验，并完成下表：
选择的装置(填编号) 实验现象 实验结论
_______ _______ 样品中含NaHCO3
7．1942 年，我国化工专家侯德榜以 NaCl、NH3、CO2 等为原料先制得 NaHCO3，进而生产出纯碱， 他的“侯氏制碱法”为世界制碱工业做出了突出贡献。有关反应的化学方程式如下：
NH3＋CO2＋H2O=NH4HCO3 ；
NH4HCO3＋NaCl=NaHCO3↓＋NH4Cl ；
2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O
(1)“侯氏制碱法”把合成氨和纯碱两种产品联合生产，请写出工业合成氨的化学反应方程式_______
(2)碳酸氢铵与饱和食盐水反应，能析出碳酸氢钠晶体的原因是_______。
a．碳酸氢钠难溶于水
b．碳酸氢钠受热易分解
c．碳酸氢钠的溶解度相对较小，所以在溶液中首先结晶析出
(3)某探究活动小组根据上述制碱原理，欲制备碳酸氢钠，同学们按各自设计的方案进行实验。
第一位同学：将二氧化碳气体通入含氨的饱和食盐水中制备碳酸氢钠，实验装置如图所示(图中夹持、固定用的仪器未画出)。
请回答：
①写出甲中发生反应的离子方程式_______。
②乙装置中的试剂是_______。
③实验结束后，分离出 NaHCO3 晶体的操作是_______ (填分离操作的名称)。
第二位同学：用如图装置进行实验(其它装置未画出)。
①为提高二氧化碳在此反应溶液中被吸收的程度，实验时，须先从 a 管通入_______气体，再从b 管中通入_______气体。
②装置 c 中的试剂为_______(选填字母)。
e．碱石灰 f.．浓硫酸 g．无水氯化钙
8．（2021·四川仁寿一中）现代工业常以氯化钠为原料制备纯碱，部分工艺流程如下：
已知反应I为：
（1）从海水中获取淡水的常用方法实验操作是____，需要的玻璃仪器有：酒精灯、冷凝管、牛角管、锥形瓶、____、____。
（2）从溴水中获得单质溴时，采用的方法是萃取、___、蒸馏。下列可选作萃取剂的是___。
A．酒精 B．苯 C．CCl4
（3）海水中含有大量的NaCl，以及少量的、、等离子。为得到纯净的饱和NaCl溶液，进行了如下操作。请补全操作步骤：
a.向浓缩后的海水中加入过量的氢氧化钠溶液后，过滤；
b.向滤液中_______，过滤；
c.向滤液中_______，过滤；
d.向滤液中加入足量的稀盐酸；
e.加热煮沸一段时间，得到饱和NaCl溶液。
（4）反应II的化学方程式是_______。
（5）制得的纯碱中含有少量NaCl。取5.5g纯碱样品加入足量稀硫酸，得到标准状况下1120mLCO2，则样品中纯碱的质量分数是_______%(保留1位小数)。
