侯氏制碱法中的“碱”指的是 碳酸钠(Na2CO3)。碳酸钠是一种重要的无机化合物,具有广泛的工业应用,包括制造肥皂、造纸、洗涤剂、玻璃生产等。在侯氏制碱法中,碳酸钠是通过一系列化学反应从食盐(氯化钠,NaCl)、氨气(NH3)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)中制取的。具体反应过程如下:
氨气与水和二氧化碳反应
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NH_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow NH_4Cl + HCO_3^-
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生成了碳酸氢铵(NH4HCO3)。
碳酸氢铵与氯化钠反应
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NH_4Cl + NaCl \rightarrow NaHCO_3 + NH_4^+
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生成了碳酸氢钠(NaHCO3)沉淀和氯化铵(NH4Cl)。
碳酸氢钠的加热分解
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2NaHCO_3 \rightarrow Na_2CO_3 + CO_2 + H_2O
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生成了碳酸钠(Na2CO3)和二氧化碳(CO2)。
在侯氏制碱法中,二氧化碳可以重新回到第一步循环利用,而氯化铵则作为副产品直接作为肥料使用。这种方法大大提高了食盐的利用率,并且降低了生产成本,是中国科学家侯德榜对索尔维制碱法进行改进后提出的联合制碱法。