原因:为了创造碱性环境以推动反应进行。氨气的溶解度相较于二氧化碳更高,更容易溶于水形成氨水,而二氧化碳溶于水则形成碳酸,碳酸的数量会影响反应的进展,因此首先通入氨气,然后再通入二氧化碳。
这个实验使用食盐、氨以及合成氨工业副产品二氧化碳为原料,同时生产纯碱及氯化铵两种产品,简称“联合制碱”或“联碱”。其总反应方程式为:“联合制碱法”,也常被称为“侯氏制碱法”。
在中国,联合制碱通常采用一次碳化、两次吸氨、一次加盐、冰机制冷的工艺流程。碱的分类可以按多种方式,比如按电离出的氢氧根离子个数分为一元碱、二元碱和多元碱;按溶解性分为可溶性碱、微溶性碱和难溶性碱;按电离能力分为强碱和弱碱;按用途分为工业碱和食用碱。工业碱通常指工业纯碱(碳酸钠)、工业烧碱(氢氧化钠)和工业小苏打(碳酸氢钠)。
关于侯氏制碱法为何先通入氨气,这是因为氨气溶于水形成碱性的氨水,再通入CO2时,主要是二氧化碳与氨反应生成碳酸氢铵的化学吸收过程。物理溶解的话,大约1体积水可以溶解1体积的二氧化碳,而化学吸收的话,可以吸收大约500体积的气体。先通入氨气后再通入二氧化碳可以提高反应效率。
索尔维制碱法与侯氏制碱法(也叫做氨碱法与联碱法)是两种不同的纯碱制作方法。氨碱法(索尔维法)是以食盐(氯化钠)、石灰石为原料来制取纯碱的方法。联合制碱法(侯氏制碱法)则是将氨碱法和合成氨法两种工艺联合起来,同时生产纯碱和氯化铵两种产品的方法。其最大的优点是使食盐的利用率大大提高,并可以同时生产出两种重要的化工产品。
在联合制碱法中,要注意操作的顺序是先通入氨气,因为氨气的溶解度大(1:700),再通入过量的CO2生成碳酸氢铵。由于碳酸氢钠的溶解度远小于碳酸氢铵,所以会析出。为了提高产率,通常会加入过量的氯化钠,这些氯化钠可以在下次使用。析出的固体除了目标产物外,还会附着有母液中的成分。工业上通常是先向饱和氯化钠溶液中通入氨气制成氨盐水,然后再加入CO2,此时碳酸氢钠会部分析出,但溶液中仍含有碳酸氢根离子、氯离子、钠离子和铵根离子等。混合液的成分相对复杂。
以上就是关于侯氏制碱法的一些详细解释和原理介绍。