第2章 聚焦突破2 侯氏制碱法及碳酸钠含量的测定-【优学精讲】2026-2027学年高中化学必修第一册教用Word（人教版 不定项）

本讲义聚焦侯氏制碱法及碳酸钠含量测定核心知识点，系统梳理制碱原料、反应原理、工艺流程（如先通NH₃再通CO₂的操作逻辑），衔接气体法（测CO₂质量）和沉淀法（测BaCO₃质量）两种含量测定方法，构建从工业制备到实验分析的学习支架。 该资料特色在于理论与实践结合，通过突破集训中装置分析、数据处理题（如第5题NaHCO₃加热分解计算），培养科学思维（证据推理）和科学探究与实践（实验设计）能力，融入侯德榜贡献渗透科学态度与责任。课中辅助教师授课，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

侯氏制碱法及碳酸钠含量的测定 一、侯氏制碱法(也称联合制碱法) 1．制备原料：食盐、氨、二氧化碳。 2．反应原理 (1)产生NaHCO3的反应：NH3＋NaCl＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。 (2)产生Na2CO3的反应：2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。 3．工艺流程 　 (1)在饱和食盐水中先通入NH3，再通入CO2，这样操作可使溶液呈碱性，增大CO2的溶解度，有利于析出更多的NaHCO3。 (2)低温时NH4Cl的溶解度比NaCl的小，可以在低温状态下向母液中加入NaCl细粒，促使NH4Cl析出，提高NaCl的利用率。 (3)优点：①饱和食盐水、CO2可循环使用，提高了原料的利用率；②缩短了生产流程；③减少了对环境的污染等。 二、测定碳酸钠质量分数的常用方法 1．气体法 (1)测定原理：Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑。依据CO2气体的质量，确定Na2CO3的质量，进而确定纯碱样品中Na2CO3的质量分数。 (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CO2气体的质量为x g。 (3)数据处理：纯碱样品中Na2CO3的质量为 g，纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝×100%。 2．沉淀法 (1)测定原理：Na2CO3＋BaCl2===BaCO3↓＋2NaCl。依据BaCO3沉淀的质量，确定Na2CO3的质量，进而确定纯碱样品中Na2CO3的质量分数。 (2)实验操作：先将m g纯碱样品溶于水配成溶液，再向所配溶液中加入过量的BaCl2溶液，经过滤、洗涤、干燥得BaCO3沉淀的质量为n g。 (3)数据处理：纯碱样品中Na2CO3的质量为 g，纯碱样品中Na2CO3的质量分数为×100%＝×100%。 【突破集训】 1．侯德榜是我国著名的化学家，侯氏制碱法主要原理如下： ①NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl ②再将碳酸氢钠固体加热使其分解：2NaHCO3Na2CO3＋CO2↑＋H2O 下列说法正确的是(　　) A．常温下，NaHCO3的溶解度比Na2CO3的大 B．Na2CO3的热稳定性比NaHCO3的强 C．侯氏制碱法所制备的“碱”属于碱类 D．用澄清石灰水可以鉴别Na2CO3和NaHCO3 解析：选B。由NaCl＋NH3＋H2O＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl可知，析出碳酸氢钠固体，说明常温下，NaHCO3的溶解度比Na2CO3的小，故A错误；NaHCO3加热分解为Na2CO3，说明Na2CO3的热稳定性比NaHCO3的强，故B正确；侯氏制碱法所制备的“碱”为碳酸钠，属于盐类，故C错误；Na2CO3和NaHCO3均能与澄清石灰水反应生成CaCO3白色沉淀，现象相同，不能鉴别，故D错误。 2．化工专家侯德榜为我国纯碱工业做出了重要贡献，侯氏制碱法的主要过程如下图所示(部分物质已略去)。下列说法错误的是(　　) A．气体a是NH3，气体b是CO2 B．操作Ⅰ、Ⅱ均为过滤 C．生成NaHCO3的离子方程式为NH3＋H2O＋CO2===HCO＋NH D．气体c与母液2可以循环利用 解析：选C。制备纯碱时，为增加CO2的溶解度，需要先通入NH3，再通入CO2，A项正确；操作Ⅰ、Ⅱ均是将固体和液体分离的过程，故都是过滤，B项正确；生成NaHCO3的离子方程式为NH3＋H2O＋CO2＋Na＋===NaHCO3↓＋NH，NaHCO3因过饱和而析出，不能拆，C项错误；气体c为CO2，母液2主要为NaCl溶液，都可循环利用，D项正确。 3．下列实验方案中，不能准确测定Na2CO3和NaHCO3的混合物中Na2CO3质量分数的是(　　) A．取a g混合物充分加热，质量减少b g B．取a g混合物与足量稀盐酸充分反应，加热、蒸干、灼烧，得到b g固体 C．取a g混合物与足量稀硫酸充分反应，逸出的气体用碱石灰吸收，质量增加b g D．取a g混合物与足量Ba(OH)2溶液充分反应，过滤、洗涤、烘干，得到b g固体 解析：选C。A选项中采用差量法，固体减少的质量为碳酸氢钠分解生成的二氧化碳和水的质量，由此可求出碳酸氢钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数；B选项中所得b g固体为生成的氯化钠，根据钠原子守恒和混合物总质量可列式计算出碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数；C选项中碱石灰增加的质量为反应生成的二氧化碳的质量和溶液中挥发出来的水蒸气的质量，因此不能通过数据准确计算出碳酸钠的质量分数；D选项中所得b g固体的质量即为碳酸钡的质量，根据碳酸钡的质量和混合物总质量可以列式计算出碳酸钠的质量，进而求出碳酸钠的质量分数。 4．(双选)(2026·海口高一月考)为测定碳酸钠和碳酸氢钠混合样品中碳酸钠的质量分数，某同学设计的实验装置示意图如下： 下列说法不正确的是(　　) A．a中应该装碱石灰，防止空气中的CO2和H2O干扰 B．装置B中冰水的作用是冷凝反应生成的水 C．X为空气，反应开始前先通空气，停止加热后，应再通一段时间空气 D．装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，使测得碳酸钠的质量分数偏高 解析：选CD。碳酸氢钠受热分解生成CO2，碳酸钠受热不易发生分解，由实验装置可知，先用气体X排尽装置中的空气，避免空气中的二氧化碳影响测定结果，X可以是氮气等，然后点燃酒精灯，固体受热分解生成碳酸钠、二氧化碳和水蒸气，在装置B中利用冰水冷却生成的水蒸气，装置C中的碱石灰吸收生成的二氧化碳，最后干燥管中的碱石灰可防止空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置C影响测定结果，称量反应前后装置C的质量可得到CO2的质量，以此计算碳酸氢钠的质量，最后计算碳酸钠的质量分数。a中应装碱石灰，目的是防止空气中的二氧化碳、水蒸气进入装置C影响测定结果，故A正确；在装置B中利用冰水冷却生成的水蒸气，可避免大量的水蒸气进入装置C中，故B正确；根据分析可知，X不能为空气，空气中含有二氧化碳，影响生成的二氧化碳质量的测定，故C错误；装置B、C之间缺少CO2的干燥装置，会使测得二氧化碳的质量偏大，导致碳酸氢钠的质量偏大，碳酸钠的质量偏小，使测得碳酸钠的质量分数偏低，故D错误。 5．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。实验流程如下图所示： 回答下列问题： (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___________________________________________ ____________________________________________________________________。 (2)B中使用雾化装置的优点是________________________________________。 (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。 解析：(1)制备NaHCO3的具体过程为先制备CO2，再除去杂质HCl，然后通入饱和氨盐水中制得NaHCO3，再用NaOH溶液处理多余的CO2，最后用饱和食盐水吸收挥发的NH3，所以装置的连接顺序为aefbcghd。分液漏斗使用前需要让其与大气连通，否则液体无法滴落，所以为使A中分液漏斗内的稀盐酸顺利滴下，需要打开分液漏斗上部的玻璃塞或将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐。(2)雾化装置可以增大接触面积，使饱和氨盐水与CO2充分接触，使反应更充分。(3)生成NaHCO3的总反应的化学方程式为CO2＋NH3＋NaCl＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl。(4)①CO2与足量Na2O2反应，最终Na2O2增重的质量相当于与CO2分子数相同的CO的质量，假设固体NaHCO3的质量为x g，可列以下关系式： 2NaHCO3～CO2～Na2O2～CO 2×84 28 x g 0.14 g ＝，解得x＝0.84。②根据题图中NaCl和NH4Cl的溶解度曲线可知，NH4Cl的溶解度随温度的升高变化较大，而NaCl的溶解度随温度的升高变化不大，为使NH4Cl沉淀充分析出并分离，需采用的操作为降温结晶、过滤、洗涤、干燥。 答案：(1)aefbcghd　将分液漏斗上部玻璃塞上的凹槽与分液漏斗上端的小孔对齐 (2)增大接触面积，使反应更充分 (3)NH3＋H2O＋NaCl＋CO2===NaHCO3↓＋NH4Cl (4)①0.84　②降温结晶　过滤 6．(2026·重庆高一月考)某化学兴趣小组设计以下实验方案，测定已部分变质为Na2CO3的小苏打样品中Na2CO3的质量分数。 方案一：称取一定质量样品，置于坩埚中加热至恒重，冷却，称量剩余固体质量，计算。 (1)坩埚中发生反应的化学方程式为____________________________________。 (2)实验中需加热至恒重的目的是______________________________________。 方案二：称取一定质量样品，置于小烧杯中，加适量水溶解；向小烧杯中加入足量稀BaCl2溶液，过滤，洗涤，干燥，称量固体质量，计算。 (3)过滤操作中，除了烧杯、漏斗外，还需要用到的玻璃仪器为___________________________________________________________________。 (4)该实验过程中发生反应的离子方程式为______________________________。 方案三：按如下图所示的装置进行实验。 (5)B装置内所盛试剂是_____________；D装置的作用是___________________________________________________________________； 分液漏斗中_____________(填“能”或“不能”)用盐酸代替稀硫酸进行实验。 (6)实验前称取17.9 g样品，实验后测得C装置增重8.8 g，则样品中Na2CO3的质量分数为_____________(用百分数表示，保留小数点后一位)。 (7)根据此实验测得的数据，与方案一、二测定结果相比明显偏小，因为实验装置还存在一个明显缺陷是______________________________________________。 解析：(1)碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，化学方程式为2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑。 (2)实验原理是根据加热前后固体的质量变化来计算碳酸氢钠的质量，故应保证碳酸氢钠完全分解。 (3)过滤时需用玻璃棒引流。 (4)碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，而碳酸氢钠与稀氯化钡溶液不反应，故该实验过程中发生反应的离子方程式为Ba2＋＋CO===BaCO3↓。 (5)B装置内所盛试剂为浓硫酸，用于吸收水，干燥二氧化碳，D装置的作用是防止空气中的水蒸气和二氧化碳进入C装置中；盐酸易挥发，分液漏斗中如果用盐酸代替稀硫酸，制得的二氧化碳气体中含氯化氢，浓硫酸不能吸收氯化氢，则氯化氢被碱石灰吸收，导致测得的二氧化碳质量偏大，引起实验误差。 (6)设17.9 g样品中NaHCO3和Na2CO3的质量分别为x、y，可列如下关系式： 2NaHCO3＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O＋2CO2↑ x x Na2CO3＋H2SO4===H2O＋CO2↑＋Na2SO4 y y 依题意有解得x＝12.6 g，y＝5.3 g，样品中Na2CO3的质量分数为×100%≈29.6%。 答案：(1)2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑ (2)确保NaHCO3完全分解　(3)玻璃棒 (4)Ba2＋＋CO===BaCO3↓ (5)浓硫酸　防止空气中的CO2和水蒸气进入C装置中　不能　(6)29.6%　(7)A装置中反应生成的CO2不能被C装置全部吸收 学科网（北京）股份有限公司 $