2017-2018学年苏教版选修2 专题二第二单元 氯碱生产 课件

自主探究自主探究精要解读精要解读第二单元第二单元 氯碱生产氯碱生产1电解饱和食盐水的方程式？阴极与阳极产物是什么？电解饱和食盐水的方程式？阴极与阳极产物是什么？自主探究自主探究精要解读精要解读2电解饱和食盐水，若使电解质溶液恢复到原来的状态，需加电解饱和食盐水，若使电解质溶液恢复到原来的状态，需加一定量的盐酸溶液，请问阳极产物是什么物质？一定量的盐酸溶液，请问阳极产物是什么物质？ 提示提示由于加盐酸溶液电解质溶液才复原，说明电解分两个由于加盐酸溶液电解质溶液才复原，说明电解分两个阶段，第一阶段电解饱和阶段，第一阶段电解饱和NaCl，第二阶段电解水，阳极产，第二阶段电解水，阳极产物为物为Cl2和和O2。自主探究自主探究精要解读精要解读1了解氯碱生产的主要原理、重要设备、流程和意义，认识实了解氯碱生产的主要原理、重要设备、流程和意义，认识实际化工生产技术问题的复杂性，增强技术意识。际化工生产技术问题的复杂性，增强技术意识。2从氯碱工业流程与技术了解化学在工农业生产中的具体应从氯碱工业流程与技术了解化学在工农业生产中的具体应用，认识化学学科发展对化工生产技术进步的促进作用，认用，认识化学学科发展对化工生产技术进步的促进作用，认识化学工业在国民经济发展中的地位。识化学工业在国民经济发展中的地位。自主探究自主探究精要解读精要解读1. 氯碱工业氯碱工业 氯碱工业是利用电解饱和食盐水生产氯碱工业是利用电解饱和食盐水生产 、 和和 为基为基础的工业体系。电解饱和食盐水的原料比较丰富：在础的工业体系。电解饱和食盐水的原料比较丰富：在 和和 中，食盐含量很高；在有些地区，地下也蕴藏着丰中，食盐含量很高；在有些地区，地下也蕴藏着丰富的富的 。氯气氯气烧碱烧碱氢气氢气海水海水大陆盐湖大陆盐湖食盐矿食盐矿自主探究自主探究精要解读精要解读2电解饱和食盐水电解饱和食盐水 (1)装置装置 在大烧杯和蛋壳里装入在大烧杯和蛋壳里装入 ，用导线把，用导线把 、 和和 连接好，连接好， 作阳极，与电源作阳极，与电源正正极相连，极相连， 作阴极，与电源作阴极，与电源 极相连，接通直流电极相连，接通直流电源。源。饱和食盐水饱和食盐水碳棒碳棒电池电池螺旋状铁丝螺旋状铁丝碳棒碳棒铁丝铁丝负负自主探究自主探究精要解读精要解读(2)现象及产物的检验现象及产物的检验看到气泡产生后，用看到气泡产生后，用 分别检验蛋壳内碳分别检验蛋壳内碳棒周围、烧杯溶液上方的气体，观察实现现象。蛋壳内碳棒周棒周围、烧杯溶液上方的气体，观察实现现象。蛋壳内碳棒周围的气体使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明阳极生成的气体围的气体使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明阳极生成的气体为为 。而烧杯溶液上方的气体遇到湿润的淀粉碘化钾试。而烧杯溶液上方的气体遇到湿润的淀粉碘化钾试纸纸 。用导管收集烧杯内产生的气体点燃，燃烧并产生用导管收集烧杯内产生的气体点燃，燃烧并产生 ，说明阴极生成了说明阴极生成了 。分别在蛋壳和烧杯的溶液中滴。分别在蛋壳和烧杯的溶液中滴入入 ，只有烧杯内的溶液变红色，说明阴极生成，只有烧杯内的溶液变红色，说明阴极生成了了 。湿润的淀粉碘化钾试纸湿润的淀粉碘化钾试纸氯气氯气不变蓝不变蓝淡蓝色火焰淡蓝色火焰氢气氢气酚酞溶液酚酞溶液氢氧化钠氢氧化钠自主探究自主探究精要解读精要解读氧化氧化 还原还原 2Cl2e=Cl2 2H2e=H2 自主探究自主探究精要解读精要解读提纯提纯 BaCl2、NaOH、Na2CO3，过滤，盐酸，过滤，盐酸 BaCl2、Na2CO3、NaOH，过滤，盐酸，过滤，盐酸 NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、盐酸、过滤、盐酸 自主探究自主探究精要解读精要解读2食盐水的电解工艺食盐水的电解工艺 (1)隔膜法电解工艺隔膜法电解工艺石棉隔膜电解槽。石棉隔膜电解槽。 电解槽用石棉隔膜隔成电解槽用石棉隔膜隔成 和和 ，用用 作作阳极，阳极， 作阴极。石棉隔膜能阻止作阴极。石棉隔膜能阻止 通过，但不能阻通过，但不能阻止止 通过。从阳极室向电解槽中注入经净化通过。从阳极室向电解槽中注入经净化的的 ，保持食盐水的液面高于阴极室液面，使电解，保持食盐水的液面高于阴极室液面，使电解液从阳极室流向阴极室。在阳极上，液从阳极室流向阴极室。在阳极上， 被氧化生成被氧化生成 溶溶解在电解液中直至饱和，其余从阳极室放出；在阴极上，解在电解液中直至饱和，其余从阳极室放出；在阴极上，H放电产生的放电产生的 从阴极室放出。在阴极室形成的从阴极室放出。在阴极室形成的 有少量渗透到阳极室，跟溶解在里面的氯气发生反有少量渗透到阳极室，跟溶解在里面的氯气发生反应生成应生成 。阴极室阴极室阳极室阳极室石墨石墨铁丝网铁丝网气体气体水分子和离子水分子和离子饱和食盐水饱和食盐水Cl氯气氯气氢气氢气NaOH次氯酸盐及氯酸盐次氯酸盐及氯酸盐自主探究自主探究精要解读精要解读(2)离子膜电解技术离子膜电解技术离子交换膜电解槽。离子交换膜电解槽。本方法采用阳离子交换膜代替前面介绍的石棉隔膜，电解时，本方法采用阳离子交换膜代替前面介绍的石棉隔膜，电解时，经过净化精制的纯盐水不断送入经过净化精制的纯盐水不断送入 ，向阴极室不断加，向阴极室不断加入入 。阳离子交换膜具有很好的。阳离子交换膜具有很好的 ，它只允许阳，它只允许阳极室的极室的 透过交换膜进入阴极室。在阴极室放电产透过交换膜进入阴极室。在阴极室放电产生生 。OH 透过交换膜进入阳极室。在阳极室，透过交换膜进入阳极室。在阳极室，Cl失去电子形成失去电子形成 ，交换膜阻止，交换膜阻止 从阳极室迁移到阴极室。从阳极室迁移到阴极室。OH与从阳极室渗入的与从阳极室渗入的Na形成形成 ，产生的，产生的NaOH比较比较纯。纯。阳极室阳极室稀稀NaOH溶液溶液选择性选择性Na、H氢气氢气不能不能Cl2Cl2NaOH自主探究自主探究精要解读精要解读 以石墨为电极电解饱和以石墨为电极电解饱和NaCl溶液，阴、阳两极的电极溶液，阴、阳两极的电极反应？两极区反应？两极区pH如何变化？如何变化？【慎思慎思1】 自主探究自主探究精要解读精要解读 隔膜与离子交换膜有何区别？隔膜与离子交换膜有何区别？【慎思慎思2】 自主探究自主探究精要解读精要解读 溶液中的离子在阴阳极上放电能力如何？溶液中的离子在阴阳极上放电能力如何？提示提示阳极：活性电极阳极：活性电极AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2Al3Mg2NaCa2K阴极：阴极：S2IBrClOH含氧酸根含氧酸根F 电解质溶液恢复到原来状态，加入物质的原则是什么？电解质溶液恢复到原来状态，加入物质的原则是什么？提示少什么加什么，少多少加多少提示少什么加什么，少多少加多少【慎思慎思3】 【慎思慎思4】 自主探究自主探究精要解读精要解读自主探究自主探究精要解读精要解读这样处理后的盐水仍含有一些这样处理后的盐水仍含有一些Ca2、Mg2等金属离子，由于这等金属离子，由于这些阳离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜，因此该些阳离子在碱性环境中会生成沉淀，损坏离子交换膜，因此该盐水还需送入阳离子交换塔，进一步通过阳离子交换树脂除去盐水还需送入阳离子交换塔，进一步通过阳离子交换树脂除去Ca2、Mg2等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解等。这时的精制盐水就可以送往电解槽中进行电解了。了。自主探究自主探究精要解读精要解读自主探究自主探究精要解读精要解读(1)判断判断BaCl2已过量的方法是已过量的方法是_。(2)第步中，相关的离子方程式是第步中，相关的离子方程式是_。(3)若先用盐酸调若先用盐酸调pH再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是_。(4)为检验精盐纯度，需配制为检验精盐纯度，需配制100 mL 0.2 molL1NaCl(精盐精盐)溶溶液，上图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是液，上图是该同学转移溶液的示意图，图中的错误是_。解析解析加入加入BaCl2、NaOH、Na2CO3等沉淀剂后，产生等沉淀剂后，产生BaSO4、Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3沉淀，还有过量沉淀，还有过量Na2CO3，需加入盐，需加入盐酸使酸使Na2CO3转变成转变成NaCl。但如果先加盐酸再过滤，。但如果先加盐酸再过滤，Mg(OH)2、BaCO3、CaCO3都可能溶解，造成产品纯度不高。都可能溶解，造成产品纯度不高。自主探究自主探究精要解读精要解读自主探究自主探究精要解读精要解读离子除杂要注意以下几点：试剂的选择试剂的添加顺序离子除杂要注意以下几点：试剂的选择试剂的添加顺序恰当的操作恰当的操作(过滤、渗析、萃取、蒸馏等过滤、渗析、萃取、蒸馏等)自主探究自主探究精要解读精要解读解析解析由于每步所加试剂过量，故前边的过量部分试剂由于每步所加试剂过量，故前边的过量部分试剂要用后面的试剂除去，要用后面的试剂除去，D项中项中BaCl2过量时过量时Ba2无法除去，无法除去，故故D错误。错误。答案答案D自主探究自主探究精要解读精要解读自主探究自主探究精要解读精要解读作用：既能防止阴极产生的作用：既能防止阴极产生的H2和阳极产生的和阳极产生的Cl2相混合而引起相混合而引起爆炸，又能避免爆炸，又能避免Cl2和和NaOH溶液作用而影响烧碱的质量。溶液作用而影响烧碱的质量。(2)图示。图示。自主探究自主探究精要解读精要解读 关于电解关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是水溶液，下列叙述正确的是()。A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液移到烧杯中，充分搅拌电解一段时间后，将全部电解液移到烧杯中，充分搅拌 后溶液呈中性后溶液呈中性【例例2】自主探究自主探究精要解读精要解读答案答案B自主探究自主探究精要解读精要解读NaCl溶液中，阳离子放电顺序为溶液中，阳离子放电顺序为HNa，阴离子放电顺序为，阴离子放电顺序为ClOH，电解，电解NaCl溶液属放氢生碱型故溶液属放氢生碱型故pH7。自主探究自主探究精要解读精要解读 下列有关工业生产的叙述正确的是下列有关工业生产的叙述正确的是()。A合成氨生产过程中将合成氨生产过程中将NH3液化分离，可加快正反应速液化分离，可加快正反应速 率，提高率，提高N2、H2的转化率的转化率B硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用硫酸工业中，在接触室安装热交换器是为了利用SO3转转 化为化为H2SO4时放出的热量时放出的热量C电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜法，可防止阴 极室产生的极室产生的Cl2进入阳极室进入阳极室D电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极 析出铜的质量小析出铜的质量小【体验体验2】自主探究自主探究精要解读精要解读解析解析本题的本题的C、D两个选项涉及了电解池的应用，其实都是考两个选项涉及了电解池的应用，其实都是考查电解原理，电解饱和食盐水阴极室产生的是查电解原理，电解饱和食盐水阴极室产生的是H2，Cl2在阳极上在阳极上生成，所以生成，所以C错；电解精炼铜时要注意粗铜中含错；电解精炼铜时要注意粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等，阳极开始放电的是等，阳极开始放电的是Zn、Fe、Ni，而阴极上始终，而阴极上始终是是Cu2得电子生成得电子生成Cu，所以同一时间内阳极溶解铜的质量比阴，所以同一时间内阳极溶解铜的质量比阴极析出铜的质量小，极析出铜的质量小，D对。对。答案答案D自主探究自主探究精要解读精要解读自主探究自主探究精要解读精要解读自主探究自主探究精要解读精要解读答案答案C自主探究自主探究精要解读精要解读氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电氧化还原反应中，氧化剂得到的电子总数等于还原剂失去的电子总数。对于一个串联电路，每个电极上电子转移数是相等子总数。对于一个串联电路，每个电极上电子转移数是相等的，即得失电子守恒。的，即得失电子守恒。自主探究自主探究精要解读精要解读 将两个铂电极插入将两个铂电极插入500 mL CuSO4溶液中进行电解，溶液中进行电解，通电一定时间后，某一电极增重通电一定时间后，某一电极增重0.064 g(设电解时该电极无设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化氢气析出，且不考虑水解和溶液体积变化)，此时溶液中氢，此时溶液中氢离子浓度约为离子浓度约为()。A4103 molL1 B2103 molL1C1103 molL1 D1107 molL1【体验体验3】自主探究自主探究精要解读精要解读答案答案A