第二节氯碱工业(精品)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 氯碱工业,（,1,）,在,NaCl,溶液中,NaCl,电离出,，,H,2,O,电离出,。,通电后，在电场的作用下，,向阴极移动，,向阳极移动。,在阳极，由于,容易失去电子，被氧化生成,。,阳极方程式：,;,（,2,）在阴极，由于,容易得到电子被还原生成,使,H,2,O,电离向右移动，因此阴极,浓度增大，,PH,。,阴极方程式：,。,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,2H,+,+2e,-,=H,2,Na,+,、,Cl,-,H,+,、,OH,-,Cl,-,、,OH,-,Cl,-,Cl,2,H,+,H,2,OH,-,增大,Na,+,、,H,+,一、电解饱和食盐水反应原理,1,、理论分析,总化学方程式：,;,总离子方程式,:,.,2,、实验现象（,电解前向溶液中滴加酚酞）,两极均产生气体。,附近溶液出现红色，有,生成。,极淀粉碘化钾试纸变蓝，气体有刺激性气味，应是,。,阴极,碱,阳,氯气,两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,思考：,电解饱和食盐水中，生成的,Cl,2,为什么不跟,NaOH,反应生成,NaClO,?,向电解硫酸钠水溶液（,u,形管）中先滴加几滴石蕊，试分析电解过程中溶液颜色的变化。,Cl,2,在阳极产生，,NaOH,在阴极区产生。,硫酸钠溶液,阳极区首先变红，阴极区首先变蓝。,停止电解一段时间后，溶液仍为紫色。,思考：此装置有哪些缺点？,1,、,H,2,和,Cl,2,混合不安全,2,、,Cl,2,会和,NaOH,反应，会使得到的,NaOH,不纯,电解,NaCl,溶液,(2),避免生成物,H,2,和,Cl,2,混合,因为,:,.,(1),避免,Cl,2,接触,NaOH,溶液会反应,使产品不纯,反应方程式,:,.,第一个问题,:,Cl,2,+2,NaOH,=,NaCl,+,NaClO,+H,2,O,混合遇火或遇强光爆炸,解决,方法,:,使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,1,、生产设备名称：,阳极：,阴极：,阳离子交换膜：只允许,阳离子,通过,(,Cl,、,OH,离子和气体不能通过,),，把电解槽隔成,阴极室和阳极室。,2,、离子交换膜的作用：,二、,离子交换膜法制烧碱,离子交换膜电解槽,金属钛网（涂钛钌氧化物）,碳钢网（有镍涂层）,a,、防止氢气和氯气混合；,b,、避免氯气和氢氧化钠溶液反应生成,NaClO,，而影响烧碱的质量。,离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成。,+,Cl,2,Cl,2,Cl,H,2,Na,+,H,+,OH,淡盐水,NaOH,溶液,精制饱和,NaCl,溶液,H,2,O,（,含少量,NaOH,）,离子交换膜,阳 极,金属钛网,阴 极,碳钢网,阳极室,阴极室,提示：,第二个问题：精,制,食盐水,不可，由于粗盐中含有泥沙、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,等杂质，会在碱液中形成沉淀从而损坏离子交换膜，此外，杂质的存在会使得到的产品不纯。,3,、所有试剂只有过量才能除尽，你能设计一个,合理的顺序逐一除杂吗？,2,、用什么试剂除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2,1,、用什么方法除去泥沙？,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题:,电解饱和,NaCl,溶液的方法来制,NaOH,，用粗盐可否？,加入,稍过量,的,BaCl,2,溶液以除去,SO,4,2,：,过滤除去泥砂,加入,稍过量,的,NaOH,溶液以除去,Mg,2+,、,Fe,3+,加入,稍过量,的,Na,2,CO,3,溶液以除去,Ca,2+,和,Ba,2+,加入适量盐酸以除去过量的,CO,3,2,、,OH,-,（,可以互换，只要,Na,2,CO,3,放在,BaCl,2,的后面就可以了,）,用什么方法除去泥沙？,用什么试剂除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,？,过滤,以除去上述产生的沉淀。,这样处理后的盐水仍含有一些,Ca,2+,、,Mg,2+,等金属离子，必须用离子交换树脂除去。,泥沙,、,Na,+,、,Cl,-,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,Na,+,、,Cl,-,、,.Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,Na,+,、,Cl,-,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Fe,3+,、,引入,Ba,2+,Na,+,、,Cl,-,、,Ca,2+,、,Ba,2+,、,引入,OH,-,Na,+,、,Cl,-,、,CO,3,2-,、,OH,-,Na,+,、,Cl,-,沉降,除泥沙,略过量,BaCl,2,溶液,除,SO,4,2-,略过量,Na,2,CO,3,溶液,除,Ca,2+,.,Ba,2+,略过量,NaOH,溶液,除,Fe,3+,Mg,2+,适量,HCl,溶液,调节,PH,除,CO,3,2-,、,OH,-,并通过阳离子交换树脂,6,、离子交换膜法制烧碱的优点：,P51,设备占地面积小、能连续生产、生产能力大、产品质量高、能适应电流波动、能耗低、污染小等优点，是氯碱工业的发展方向。,氯碱工业概念,工业上,用电解饱和,NaCl,溶液的方法来制取,NaOH,、,Cl,2,和,H,2,，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业,三、以氯碱工业为基础的化工生产,NaOH,C,17,H,35,COOCH,2,C,17,H,35,COOCH,C,17,H,35,COOCH,2,+3NaOH,3C,17,H,35,COONa,+,CH,2,OH,CHOH,CH,2,OH,CH,3,CH,2,Br+NaOH,乙醇,CH,2,=CH,2,+NaBr+H,2,O,(,生产肥皂）,（有机合成）,2NaOH+Cl,2,=NaCl+NaClO+H,2,O,（制备含氯漂白剂）,NaOH+HCl,=NaCl+H,2,O,（工业中和试剂）,三、以氯碱工业为基础的化工生产,Cl,2,3Cl,2,+CH,4,光,CHCl,3,+3HCl,（制有机溶剂）,2Cl,2,+2Ca(OH),2,=CaCl,2,+Ca(ClO),2,+2H,2,O,（工业制漂白粉）,4Cl,2,+CH,4,光,CCl,4,+4HCl,CH,CH+HCl,CH,2,=,CHCl,nCH,2,=,CHCl,CH,2,-CHCl,n,(,合成塑料）,三、以氯碱工业为基础的化工生产,H,2,C,17,H,33,COOCH,2,C,17,H,33,COOCH,C,17,H,33,COOCH,2,+3H,2,(,油脂氢化）,SiCl,4,+2H,2,=Si+4HCl,（提纯粗硅）,C,17,H,35,COOCH,2,C,17,H,35,COOCH,C,17,H,35,COOCH,2,H,2,+Cl,2,=2HCl,（制盐酸）,点燃,CuO+H,2,=Cu+H,2,O,（冶金工业还原剂）,3H,2,+N,2,=2NH,3,高温高压,催化剂,（工业生产氨气）,1,某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使,Cl,2,被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是,(),。,A,a,为正极，,b,为负极；,NaClO,和,NaCl,B,a,为负极，,b,为正极；,NaClO,和,NaCl,C,a,为阳极，,b,为阴极；,HClO,和,NaCl,D,a,为阴极，,b,为阳极；,HClO,和,NaCl,B,2,、铂电极电解,1LCu(NO,3,),2,和,KNO,3,混合溶液,通电一段时间,两极均产生,11.2L(S.T.P),气体,.,求电解后溶液的,pH.,解析：阳极,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极,Cu,2+,+2e,-,=Cu 2H,+,+2e=H,2,n(Cu,2+,)2+0.5mol2=0.5mol4,n(Cu,2+,)=0.5mol,Cu,2+,2H,+,c(H,+,)=1mol/L,pH=0,3,、下图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物：,饱和含盐水,电解,A,B,C,E,F,G,H,D,I,反应,反应,C D I,起始组成,/mol,6 4 0,某时刻组成,/mol,3 3 2,物质,A,跟,B,反应生成物质,E,、,F,和,G;,物质,C,跟,D,反应生成物质,I,，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上表格所示。请填写下列空白：,（,1,）物质,H,的分子式是,。,（,2,）反应,的化学方程式是,。,（,3,）反应的化学方程式（须注明反应条件）,是,。,HCl,Cl,2,+2NaOH=NaCl+NaClO+H,2,O,