纯碱工业模拟实验装置

❻ 关于候氏制碱法的实验室模拟实验

纯碱即苏打(soda)，化学式为Na2CO3，是一种重要的化工原料，是食品、造纸、制药、玻璃、肥皂、印染等工业乃至人民日常生活的必需品。
一:布兰制碱法: 古代，人们从草木灰中提取碳酸钾，后来又从盐碱地和盐湖等天然资源中获取碳酸钠，但量太小。远不能满足化工生产需求，1791年法国医生路布兰首先获得制碱专利，以食盐为原料制碱，称路布兰制碱法，该法分三布：
①用氯化钠与硫酸反应制硫酸钠：2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl；
②用焦炭还原硫酸钠得硫化钠：Na2SO4+4C=Na2S+4CO↑
③用硫化钠与石灰石反应制碳酸钠：Na2S+CaCO3=Na2CO3+CaS
缺点:; 该方法生产时需要高温，硫酸对设备腐蚀严重，CaS废弃物长期堆积臭气四溢，加之成本较高，后被氨碱法代替。
二: 氨碱法即索尔维制碱法， 是1862年，比利时人索尔维以食盐、氨、二氧化碳原料发明的制碱法，其反应也分三步进行：
①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl
③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
反应生成的CO2可回收利用，NH4Cl又可与生石灰反应重新生成氨气：

2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O
缺点: 该法实现了连续化生产，食盐利用率得到提高，使纯碱价格大大降低，并且产品质量纯净，故被称纯碱。
三: 候氏制碱法 对上述方法做了较大的改进，此法的最大特点是不从固体碳酸氢铵(NH4HCO3)，而是由盐卤先吸收氨后再碳酸化以进行连续生产，此法的原理是：低温下用氨饱和的饱和食盐水通入二氧化碳（CO2）可析出碳酸氢钠(NaHCO3)，此时母液中Na+减少而Cl-相对多，此时再加入细盐末，因同离子效应，低温氯化铵（NH4Cl）溶解度突然降低，而食盐(NaCl)的溶解度变化不大，所以氯化铵（NH4Cl）析出而食盐不析出，再用氨饱和后通二氧化碳（CO2），结果往返析出NaHCO3和NH4Cl，其中氨由氮与水中的氢化合制成，CO2是提取氢气和氮气的半水煤气之副产品，这样巧妙的把氮气工业和制碱工业联合起来，故候氏制碱法又称联合制碱法。该法生产的碱质量优良，纯白如雪，在1926年获美国费城“万国博览会金质奖 资料: 一、生平简介
候德榜，著名化工专家，字致本。1890年8月9日生于福建省闽候县坡尾乡一农民家庭，1974年8月26日卒于北京。1907年以优异成绩毕业于美国教会办的福州英华书院，1910年考取清华留学预备学堂高等科，1913年以全部功课十科均满分完成预科学业并公费派往美国留学，1917年获美国麻省理工学院化工专业、1919年获哥伦比亚大学硕士学位，1921年获该校博士学位。1921年10月回国后出任中国化工工业开拓者范旭东开办的天津塘沽碱厂总工程师。
建国后，1951年任中国化学会理事长，1955年被选为中国科学院学部委员（今中科院院士），1958年9月任中国科协副主席。1963年任中国化工学会理事长。
候德榜一生功绩卓越，为中国化学工业发展做出卓越贡献，是中国近代化工工业的奠基人，世界制碱权威。他一生共获20多项荣誉。撰写过《manufacture of soda》、《从化学家观点谈原子能》、《制碱工学》等10余部著作，发表过60多篇论文，被范旭东称为“国宝”，其塑像立于北京化工大学院内，为后人共仰。

❼ 某学习小组在实验室模拟侯氏制碱法制备纯碱，其实验流程如图甲：请回答下列问题：（1）食盐溶液中含SO42-

（1）除去硫酸根又不引入新离子的试剂是加过量Ba（OH）₂或氯化钡，反应实质为：Ba²⁺+SO₄^2-=BaSO₄↓，
过量的钡离子用硫酸根除，过量的氢氧根用盐酸中和，不能够用硝酸钡，因硝酸根离子无法去除，硫酸根和碳酸钠不反应，所以bd符合要求，
故选bd；
（2）①d为导出产生的二氧化碳，e为导出产生的氨气，因氨气极易溶于水，二氧化碳在水中的溶解度较小，所以d接b，e接a，因氨气溶解度大，先通入氨气使溶液呈碱性，增大二氧化碳的吸收量，增大碳酸氢根离子的浓度，所以实验过程中先通入氨气，
故答案为：b；a；氨气溶解度大，先通入氨气使溶液呈碱性，增大二氧化碳的吸收量，增大碳酸氢根离子的浓度；
②检验NH₄⁺的方法是加入强碱反应、加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的气体，该气体是氨气，从而证明原溶液中一定含有NH₄⁺，
故答案为：加入强碱反应，加热能够产生使湿润的红色石蕊试液变蓝的刺激性气体；
③制取的二氧化碳中含有氯化氢，氯化氢能与饱和碳酸氢钠反应生成二氧化碳，通过洗气可除掉，所以瓶g内的溶液是饱和碳酸氢钠溶液，
故答案为：饱和碳酸氢钠溶液；
（3）灼烧一般要在坩埚进行，同时需要的仪器还有坩埚钳、泥三角、三脚架等，
故答案为：坩埚、坩埚钳；
（4）①A极是阴极，电极B上氯离子失电子生成氯气，所以电极反应式为2Cl^--2e^-=Cl₂↑，Cl₂遇湿润的淀粉碘化钾试纸，Cl₂+2I^-=I₂+2Cl^-，碘单质遇淀粉变蓝，
故答案为：B；湿润的淀粉碘化钾试纸；
②电解生成的氯气会和氢氧化钠充分反应Cl₂+2NaOH═NaCl+NaClO+H₂O，导致电解最终产物仅是次氯酸钠和氢气，次氯酸钠具有强氧化性，将酚酞氧化，故溶液不变红色，
故答案为：电解生成的氯气会和氢氧化钠充分反应，导致电解最终产物仅是次氯酸钠和氢气，次氯酸钠具有强氧化性，将酚酞氧化，故溶液不变红色．

❽ 工业生产的纯碱中常含有少量氯化钠杂质，下列装置是测定纯碱在该混合物中质量分数 的实验方法之一．①检

（1）根据干燥管的增重来计算碳酸钠的质量，干燥管增重的质量就是二氧化碳的质量，所以空气中的二氧化碳也会导致干燥管的增重，因此结果偏大，故答案为：偏大．
（2）、和（1）的原因一样，故答案为：偏大．
（3）水蒸气也会导致干燥管增重，所以要排除水蒸气的干扰，浓硫酸具有吸水性，故答案为：吸收水蒸气．
（4）这是二氧化碳和碱反应生成盐和水，故答案为：2NaOH+CO₂═Na₂CO₃+H₂O．
（5）这是复分解反应生成气体，故答案为：Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O．
（6）设碳酸钠的质量是X，
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+CO₂↑+H₂O
106 44
X W-W₁

❾ 工业纯碱中常含有少量的NaCl杂质，如图是测定纯碱样品中Na2CO3质量分数的实验装置，反应的化学方程式为：

（1）D装置增重为二氧化碳气体质量，装置D反应前的质量为172.2g，称量反应后回装置D的质量为176.6g，二氧化答碳质量=176.6g-172.2g=4.4g；
故答案为：4.4g；
（2）开始时：排出装置中的CO₂，以免空气中CO₂对结果有影响；结束时：使生成的CO₂全部被NaOH溶液吸收；
故答案为：开始时：排出装置中的CO₂，以免空气中CO₂对结果有影响；结束时：使生成的CO₂全部被NaOH溶液吸收；
（3）去掉C装置不用浓硫酸，就会将二氧化碳中的水分误认为是二氧化碳，会导致二氧化碳的质量偏大，算出来的碳酸钠质量也偏大，故结果偏大；
故答案为：①；
（4）设样品中Na₂CO₃的质量为x．
Na₂CO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+H₂O+CO₂↑
106 44
x 176.6g-172.2g=4.4g
x=10.6 g
纯碱样品中Na₂CO₃的质量分数为：

❿ 实验室模拟工业炼铁的装置图如下图所示．写出一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式______，硬质玻璃管中的现