氨气与水和二氧化碳反应生成一分子的碳酸氢铵,这是第一步.第二步是:碳酸氢铵与氯化钠反应生成一分子的氯化铵和碳酸氢钠沉淀,碳酸氢钠之所以沉淀是因为它的溶解度较小.根据NH4Cl在常温时的溶解度比NaCl大,而在低温下却比NaCl溶解度小的原理,在278K283K(510℃)时,向母液中加入食盐细粉,而使NH4Cl单独结晶析出供做氮肥.
化学原理
侯氏制碱法原理
NH3+CO2+H2O=NH4HCO3
NH4HCO3+NaCl=NaHCO3↓+NH4Cl(在反应中NaHCO3沉淀,所以这里有沉淀符号,这也正是这个方法的便捷之处)
总反应方程式:
NaCl+CO2+H2O+NH3=NaHCO3↓+NH4Cl
2NaHCO3====Na2CO3+H2O+CO2↑(CO2循环使用)
侯氏制碱法又名联合制碱法
(1)NH3+H2O+CO2=NH4HCO3
(2)NH4HCO3+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
(3)2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑
即:①NaCl(饱和溶液)+NH3(先加)+H2O(溶液中)+CO2(后加)=NH4Cl+NaHCO3↓(溶解度一般,因为不断添加原料达到溶液饱和才沉淀)
(先添加NH3而不是CO2:CO2在NaCl中的溶解度很小,先通入NH3使食盐水显碱性,能够吸收大量CO2气体,产生高浓度的HCO3-,才能析出NaHCO3晶体.)
②2NaHCO3(加热)=Na2CO3+H2O+CO2↑
优点
保留了氨碱法的优点,消除了它的缺点,使食盐的利用率提高到96%;NH4Cl可做氮肥;可与合成氨厂联合,使合成氨的原料气CO转化成CO2,革除了CaCO3制CO2这一工序.
注:纯碱就是碳酸钠
在制碱过程中向滤出NaHCO3晶体后的NH4Cl溶液中加熟石灰以回收氨,使之循环使用:
2NH4Cl+Ca(OH)2(加热)=CaCl2+2NH3↑+2H2O