高中化学选修四 氯碱工业

高中化学选修四电解原理及其应用氯碱工业

第一课时氯碱工业反应原理和粗盐的精制

第二课时以氯碱工业为基础的化工生产

第一课时

一、电解饱和食盐水反应原理

实验装置如右图：

实验步骤：

1．按装置图安装好仪器。

2．向U型管中注人饱和食盐水，接通电源。

3．向阴阳两极滴加几滴酚酞溶液，把湿润的淀粉碘化钾试纸分别放在阴阳两极试管口上方。

电解池两极上各有什么现象产生

1．两极均产生气体

2．阴极区附近溶液出现红色，有碱生成

3．阳极淀粉碘化钾试纸变蓝，气体有刺激性气味，应是Cl2

在阴极：由于2H+＋2e-= H2↑，H+不断被消耗，促进H2O H+＋OH-向右移动，破坏了水的电离平衡，c(OH-)相对的增大了，因此，在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。

总反应离子方程式：

2Cl－+ 2H2O =2OH－+ H2↑ + Cl2↑

2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2↑

上述装置的缺点：

1.H2和Cl2混合不安全

2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯

二、离子交换膜法制烧碱

1，生产设备名称：离子交换膜电解槽

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．离子交换膜的作用：

(1)将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+) 通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）

和气体通过。

(2)防止氯气和氢气混合而引起爆炸。

(3)避免氯气与氢氧化钠反应生成次氯酸钠影响氢氧化钠的产量。

3．生产流程

氯碱工业的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-杂质，会在碱性溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，所以必须要对粗盐水进行净化。如何净化盐水

1．用什么方法除去泥沙

2．用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-

3．所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂

4．精制食盐水

步骤及原理如下：(所加试剂必须过量，过量试剂必须除去，步骤必须最简单)

①过滤以除去泥沙

②加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42-：SO42- + Ba2+ = BaSO4↓

③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+：CO32- + Ca2+ = CaCO3↓；CO32- + Ba2+ = BaCO3↓

④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+、Fe3+：Mg2+＋2OH-＝Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓

⑤过滤以除去上述产生的沉淀。

⑥这样处理后的盐水仍含有一些Ca2+、Mg2+等金属离子，必须用离子交换树脂除去。

氯碱工业

一．选择题（共18小题）

1．下列有关工业生产的叙述正确的是（）

A．合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率

B．联合制碱法是将二氧化碳和氨气通入饱和氯化钠溶液中，制得碳酸氢钠，再在高温下灼烧，转化为碳酸钠

C．硫酸工业中，在接触室安装热交换器是利用SO3转化为H2SO4时放出的热量

D．电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜，可防止阳极室产生的H2进入阴极室

2．饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打，滤出小苏打后，向母液中通入氨，再冷却、加食盐，过滤，得到氯化铵固体．下列分析错误的是（）

A．该制备小苏打的方程式为：NaCl+NH4HCO3→NaHCO3↓+NH4Cl

B．母液中通入的氨气与HCO3﹣反应：NH3+HCO3﹣→CO32﹣+NH4+

C．加食盐是为增大溶液中Cl﹣的浓度

D．由题可知温度较低时，氯化铵的溶解度比氯化钠的大

3．NaCI是一种化工原料，可以制备一系列物质（如图所示），下列说法正确的是（）

A．常温干燥的Cl2能用钢瓶储存，所以Cl2不与铁反应

B．工业上利用澄清石灰水与Cl2反应来制漂白粉

C．往NaCl溶液中先通足量氨气后，再通入足量CO2才可能析出NaHCO3

D．电解含酚酞的NaCl溶液，由于OH﹣往阳极移动，故阳极先变红

4．下列关于工业生产的说法正确的是（）

A．在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通二氧化碳，后通氨气

B．在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，皆采用循环操作提高原料利用率 C．在氯碱工业，电解槽一般用铁网作电极

D．合成氨工业用天然气造气的方法中，与水蒸汽高温反应优于热分解法

5．下列化学工业中，未涉及原料循环使用的是（）

A．侯德榜制碱法 B．索尔维制碱法

C．工业电解饱和食盐水 D．工业炼铁

6．化学与人们的生产、生活息息相关．下列有关说法正确的是（） A．氯碱工业是利用电解原理来生产氯气和纯碱

B．农业生产中可将氮肥硫酸铵与钾肥碳酸钾混合使用

C．区分食盐是否加碘的方法是观察食盐是否略显紫色

D．可用点燃的方法鉴别衣物是否为丝织品、毛织品

7．下列关于化工生产原理的叙述中，符合目前工业生产实际的是（） A．氯碱工业中，离子交换膜的作用是防止离子运动

B．硫酸、硝酸、合成氨均使用了催化剂

C．石油裂化的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃

D．氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，用水吸收得到盐酸

8．下列有关说法中正确的是（）

A．自来水厂可用明矾对水进行消毒杀菌

B．氯碱工业中，NaOH是在阴极室中产生的

C．电解法精炼铜时，粗铜接电源的负极

D．实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用玻璃塞