第二单元 氯碱生产

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,*,第二单元 氯碱生产,专题,2,从自然资源到化学品,于是，人们将目光投向海水、盐湖，这里蕴藏着丰富的食盐资源。食盐不仅来源广、价廉易得，从其组成看也是制取烧碱和氯气的理想原料。在反复研制的基础上，人们终于以食盐为主要原料制得了烧碱和氯气并由此形成了氯碱工业,随着纺织、造纸、石油化工以及有机合成工业的迅速发展，对烧碱和氯气的需求量剧增，而为了获取大量的烧碱和氯气，关键又在于寻求理想的原料和采用新的生产方法。,知识支持,一般在惰性电极时，阴、阳离子的放电顺序如下：,阴离子放电顺序：,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根,F,阳离子放电顺序：,Ag,Hg,2,Fe,3,Cu,2,H,Pb,2,Sn,2,Fe,2,Zn,2,Al,3,Mg,2,Na,Ca,2,K,。,电解质溶液为氯化钠时,情况如何,?,写出电极反应式和总反应式,阴极：,2H,+,+2e,=H,2,阳极：,2Cl,+2e,=Cl,2,溶液中存在的离子为：,Na,+,、,OH,NaOH,烧碱和氯气是重要的基本化工原料,在电解饱和食盐水的实验中，阳极产生的氯气与阴极产生的氢气、,NaOH,溶液之间能否发生化学反应,?,若能发生，会产生什么危害,?,你认为可以采用什么方法来避免,?,请你与同学们交流讨论。,交流,.,研讨,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,氯碱工业,:,通过电解饱和食盐水来生产烧碱、氯气和氢气，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业,一、氯碱生产的核心技术,电解,使电流通过电解质溶液或熔融态的电解质，在阴、阳两极分别发生还原反应和氧化反应的过程叫做,电解,。,对电解槽结构进行优化设计，合理选用电极和隔膜材料，是电解生产的核心。,石棉隔膜电解槽,离子交换膜电解槽,2NaCl+2H,2,O 2NaOH+Cl,2,+H,2,二、食盐水电解工艺,阳离子交换膜法电解,1,、生产的主体设备：,离子膜电解槽,简单构造：阳极：金属钛网,(,涂钛钌氧化物,),阴极：碳钢网,(,有镍涂层,),阳离子交换膜：只允许,阳离子,通过，,把电解槽隔成阴极室和阳极室。,2,、添加原料,阳极室：精制的饱和食盐水,阴极室：添加纯水（加一定量的,NaOH,溶液）,3,、离子交换膜的作用：,(1),防止,Cl,2,和,H,2,混合而引起爆炸,(2),避免,Cl,2,与,NaOH,反应生成,NaClO,，影响,NaOH,的产量,三、氯碱生产的流程,1,用什么方法除去泥沙？,2,用什么试剂除去,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,？,3,所用试剂只有过量才能除净这些杂质，试设计一个合理的顺序逐一除杂。,思考：,粗盐水（,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,SO,4,2-,）,过量,BaCl,2,Ba,2+,+SO,4,2-,=BaSO,4,Na,+,、,Ca,2+,、,Mg,2+,、,Fe,3+,、,Ba,2+,、,Cl,-,BaSO,4,Ca,2+,+CO,3,2-,=CaCO,3,Ba,2+,+CO,3,2-,=BaCO,3,CaCO,3,BaCO,3,过量,Na,2,CO,3,Na,+,、,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Cl,-,、,OH,-,Mg,2+,+2OH,-,=Mg(OH),2,Fe,3+,+3OH,-,=Fe(OH),3,过量,NaOH,Fe(OH),3,Mg(OH),2,Mg,2+,、,Ca,2+,、,Na,+,、,Cl,-,、,OH,-,、,CO,3,2-,精制食盐水,适量,HCl,调节,PH,通过阳离子交换树脂,Na,+,、,Cl,-,四、氯碱工业产品的应用,五、法拉第电解定律,1,、法拉第电解第一定律,电解时在电极上析出（或溶解）的物质的物质的量跟通过的电量成正比。,2,、法拉第电解第二定律,在电解时，电极上每通过,96500,库仑的电量就会有,1mol,电子发生转移，产生,1/Zmol,（,Z,是电极上放电离子得失的电子数）电解产物。,定律的应用：详见课本,P31,讨论：,利用惰性电极对硫酸钠水溶液进行电解可得产品氢气、氧气、氢氧化钠和硫酸四种纯净物，试设计实验装置图。,阴离子交换膜,阳离子交换膜,Na,2,SO,4,O,2,H,2,SO,2-,4,Na,+,B,BC,3.,如图,8,4,，当阴极增重,2.16g,时，下列判断正确的是,A,AgNO,3,=0.08mol,LB,阳极产生,112mL,气体,(,标况,)C,有,1.20410,23,个电子转移,D,反应中有,0.02mol,物质被氧化,4.,取,500mL 4.84 mol/L,的食盐水,(=1.18g/mL),，以石墨做电极电解，在标准状况下，阳极上放出,5600mL,气体。若电解前后溶液的体积变化忽略不计，求：（,1,）电解后溶液的,PH,值约是多少？（,2,）电解后食盐的物质的量浓度是多大？,D,(1)pH=14,(2)3.84mol/l,