侯氏制碱法中先通氨气的原因主要是 氨气的溶解度比二氧化碳高,并且氨气易溶于水形成氨水,这使得氨水与二氧化碳反应更加容易进行。具体来说,原因包括:
氨气的高溶解度:
在水中,氨气的溶解度大约为700体积比1体积,而二氧化碳在水中的溶解度很小,大约为1体积比1000体积。因此,先通入氨气可以使食盐水显碱性,从而吸收更多的二氧化碳。
提高原材料利用率:
先通氨气后通二氧化碳,可以生成高浓度的碳酸氢铵,进而转化为碳酸氢钠,最后产生纯碱。这种方法可以提高原材料的利用率,因为二氧化碳在水中的溶解度小,直接通入二氧化碳会导致其吸收量不足,从而减少碳酸氢钠的产量。
促进反应进行:
氨水与二氧化碳反应生成碳酸氢铵的反应是一个酸碱中和反应,反应更容易进行。而二氧化碳直接溶于水形成碳酸,不仅生成的碳酸量少,而且不稳定,容易分解为水和二氧化碳,导致碳酸氨的产量减少。
有利于晶体析出:
在饱和食盐水中通入氨气形成饱和氨盐水后,再向其中通入二氧化碳,溶液中会有大量的钠离子、铵根离子、氯离子和碳酸氢根离子。其中,NaHCO₃的溶解度最小,因此会优先析出,便于后续的纯碱制备。
综上所述,侯氏制碱法中先通氨气是为了利用氨气的高溶解度和易于形成氨水的特性,从而提高二氧化碳的吸收量,促进反应进行,并有利于NaHCO₃晶体的析出,最终提高纯碱的产量和质量。