侯德榜-侯氏制碱法
化学先生 / 2019-05-27
古代人用碱都是从草木灰中提取碱液，或是从盐湖水中采集天然的碱但是随着时代的进步、科学的不断发展，许多工业部门，尤其是纺织、肥笔、造纸、玻璃制作、火药生产等行业对破的需求越来越大。为此，法国科学院曾于175年，用10万法郎的高瓶赏金悬赏征求可工业化的制碱方法。但是直到178年，勒布兰オ提出了以氯化钠为原料的制法，并经过4年的不断努力，得出了一套完整的工业碱生产流程。
虽然勒布兰制碱流程在推广应用的过程中得到不断的完善，但还是存在生产不能连续、劳动强度大、煤耗量大、产品质量不高等缺点。就这样，勒布兰法的制碱方法沿用了近一个世纪的时间，直到1862年，比利时化学家索尔维才真正意义上实现了氨碱法的工业化。由于这种新方法能连续生产、产量大、质量高、省劳动力、废物容易处理、成本低廉，很容易被人们的接受，于是很快取代了勒布兰法的制碱方法。
资本家为了独享索尔维制碱法的科研成果，对此采取了联合严密的保密措施，使得外人水远无法接触先进的科学技术。但是最后还是被人运用智慧的大脑研制了出来，这个人就是中国的候德榜。
候德榜，1890年8月9日生于福建闽侯农村。由于他的勤奋好学，在其姑母的资助下，得以进入当时的福州英华书院和皖路矿学堂读书学习后又经过不断的努力学习，在191年考人清华留美顶备学校学习。在侯德榜将的刻苦努力下，经过3年的认真学习，他以优异的成绩被保送到美国留学读书。在国外留学的8年中，他先后在麻省理工学院、拍拉图学院、哥伦比亚大学攻读化学工程，并与1921年取得化学博士学位。在留学时侯德榜时刻关注祖国的国内形势，总想着为祖国的同胞们做些什么，所以在遇到正在物色人才的陈调甫先生时，他就毫不犹豫地放弃了国外的优越条件，然回国。
陈调甫先生当时受国内一位实业家的授意，挑选优秀的、合适的化学高才生回国共同努力研制开发工业碱，以应付当时帝国主义国家对中国采取技术封锁以及国内缺碱的严重现象。1921年，侯德榜回国后，就立刻投入到了研制工业碱的繁忙工作中。他先是被任为范旭东创办的水利碱业公司的技师长，但是他却脱掉身上工整的西服，换上了蓝布工作服和胶鞋身先士卒的和工人们一起操作哪里出现问题，他就出现在哪里，再苦再累也从不抱怨。就是以这样苦干的工作作风，侯德榜很快得到了工人们以及外国技师的赞赏和饮佩，并带动大家共同的投入到了建设中国人自己的碱厂的热情中。
索尔维制碱法的原理就是先把氨气通入食盐水，然后向氨盐水中通二氧化碳，生产溶解度较小的碳酸氢钠.再将碳酸氢钠过滤出来，经培烧得到纯净洁白的碳酸钠。虽然很多人都知道这种制碱方法的简单原理，但是具体的制作过程却被外国公司所垄断，所以侯德榜要真正的掌握和了解这种制碱方法，就要完全靠自己不断地摸索和实验了。在探索的过程中，有很多的难关和困难考研着侯德榜的耐力和毅力，他以严谨和细心的科研态度历经几个春秋的艰苦奋战，终于掌握了索尔维制碱法的各项技术要领。在1924年，中国历史上第一个日产180吨纯碱的水利碱厂立在了中国大地上。1926年，永利碱厂生产的“红三角”牌纯碱在美国费城举办的万国博览会上荣获了金质奖章。
在完全掌握了索尔维制碱法的奥秘后，侯德榜并没有将这项技术高价出售为自己谋取财富，而是将这项制碱法的全部技术和自己的实践经验写成专著(制碱).于1932年在美国以英文出版，他以这种方式将这种技术公布于众，和世界上的人们共享这项科研成果。
随后，侯德榜又在水利公司计划下，等建了永利硫酸铵厂，这个下可以同时生产氨、硫酸、硝酸和硫酸铵等工业原料。经过侯德榜的认真部核后，他将来自不同国家的机械设备全部组装成为一套可生产出不同工业原料的设备，充分地展示了他的学识和才干以及他高度的事业心和无私的献身精神。
1937年，日本侵华的战火燃烧到了上海、南京等地。位于南京的硫酸铵厂已经成为了当时亚洲第一流的化工厂，是日本侵略者最为垂誕的。日本侵略者看到水利公司的军事价值，年产一万吨硝酸，可以制造几万吨烈性炸药。他们派人企图收买范旭东和侯德榜，范、侯二人明确地表示:“宁肯给工厂开追悼会，也决不与侵略者合作!”面对态度坚决的拒绝，侵略者派飞机对碱厂进行狂轰滥炸。在战事的紧迫下，侯德榜当机立断的将技术骨干和老工人以及厂里的重要机件设备拆运西迁。
1938年，侯德榜率西迁的全部员工，在四川岷江岸边的五通桥建设水利用西化工厂，换了一个新环境，就会出现许多新的问题，侯德榜根据当时的现状，创造性地设计了联合制碱新工艺。这个新工艺是把氨厂和碱厂建在一起联合生产，由氨厂提供碱厂需要的氨和二氧化碳;母液里的氯化铵用加入食盐的办法使它结晶出来，作为化工产品或化肥;食盐溶液又可以循环使用。这方法把世界制碱技术水平推向了一个新高度，赢得了国际化工界的极高评价。1943年，中国化学工程师学会一致同意将这一新的联合制碱法命名为“侯氏联合制碱法”。
1960年前后，为适应国家农业生产的需要，侯德榜不顾自己已是70高龄，和技术人员一道共同设计了碳化法制造碳酸氢铵的新工艺，为中国的化肥工业发展做出了巨大贡献。
侯德榜以严谨认真的科研态度，为祖国的科研事业做出了巨大的贡献。同时，侯德榜老先生还是一位辛勤的园丁，为国家培养了大批的科研技术骨干，现在这些优秀的科研人才活跃在祖国化工领域中的各个部门，为祖国化学事业的发展做出了重大的贡献。
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补充资料：侯氏制碱法化学方程式是：NaCl (饱和) CO2 NH3 H2O=NaHCO3↓ NH4Cl。 2NaHCO3=Na2CO3 H2O CO2↑，条件为加热。
制碱法是以食盐、氨、二氧化碳作为原料，利用这些原料之间在一定条件下发生的化学反应生成纯碱的办法，最有代表性的有氨碱法和联合制碱法。
侯氏制碱法，是氨碱法和合成氨两种工艺的联合，所以也叫联合制碱法。这种方法提高了生产率，打破了外国垄断，提高了食盐利用率，缩短了生产流程，减少了对环境的污染，降低了纯碱的成本。为世界制碱工业作出了突出贡献，在学术界获得了相当高的评价。
总之1.制备原理：侯氏制碱法是依据离子反应发生的原理进行的，离子反应会向着离子浓度减小的方向进行（实质为勒夏特列原理）．制备纯碱（Na2CO3），主要利用NaHCO3在溶液中溶解度较小，所以先制得NaHCO3，再利用碳酸氢钠不稳定性分解得到纯碱。
要制得碳酸氢钠就要有大量钠离子和碳酸氢根离子，所以就在饱和食盐水中通入氨气，形成饱和氨盐水，再向其中通入二氧化碳，在溶液中就有了大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子，这其中NaHCO3溶解度最小，所以析出，其余产品处理后可作肥料或循环使用．
2. 化学反应原理：侯氏制碱法原理（又名联合制碱法）
NH3 CO2 H2O=NH4HCO3
NH4HCO3 NaCl=NaHCO3↓ NH4Cl （在反应中NaHCO3沉淀，所以这里有沉淀符号）
总反应方程式：
NaCl CO2 H2O NH3=NaHCO3↓ NH4Cl
2NaHCO3Na2CO3 H2O CO2↑（CO2循环使用）
注意：NaCl（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．）
3. 侯氏制碱法的优点：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．
侯氏制碱法又称联合制碱法，是我国化学工程专家侯德榜于1943年创立的。不仅对我国的化学工业做出了巨大贡献，在世界上也享有盛誉。
值得注意的是：”侯氏制碱法“中所制得的 “碱” 并不是我们熟知的------”烧碱“氢氧化钠NaOH，而是--------”纯碱“Na2CO3。这里就需要另外一种工业上常见的“工业制烧碱法” 进行区别了
工业制碱法
工业制烧碱有苛化法和电解法
一、纯碱苛化法：将纯碱、石灰分别经化碱制成纯碱溶液、石灰制成石灰乳，于99～101℃进行苛化反应，苛化液经澄清、蒸发浓缩至40%以上，制得液体烧碱．将浓缩液进一步熬浓固化，制得固体烧碱成品．苛化泥用水洗涤，洗水用于化碱．Na2CO3 Ca（OH）2=2NaOH CaCO3↓
二、电解法：1、电解法简介：工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业．氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业．
2、电解饱和食盐水反应原理：2NaCl 2H2OH2↑ Cl2↑ 2NaOH
因为NaCl是强电解质，在溶液里完全电离，水是弱电解质，也微弱电离，因此在溶液中存在Na 、H 、Cl-、OH-四种离子．当接通直流电源后，带负电的OH-和Cl-向阳极移动，带正电的Na 和H 向阴极移动．Cl-比OH-更易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出，使湿润的淀粉碘化钾溶液变蓝．H 比Na 容易得到电子，因而H 不断地从阴极获得电子被还原为氢原子，并结合成氢分子从阴极放出．在上述反应中，H 是由水的电离生成的，由于H 在阴极上不断得到电子而生成H2放出，破坏了附近的水的电离平衡，水分子继续电离出H 和OH-，H 又不断得到电子变成H2，结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大，使酚酞试液变红．因此：阳极反应：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）阴极反应：2H 2e-=H2↑（还原反应）
工业上利用这一反应原理，制取烧碱、氯气和氢气．