氯碱工业

（3）工业上电解饱和食盐水的方法之一，是将两个 ）工业上电解饱和食盐水的方法之一， 极室用离子交换膜隔开（如下图）其目的是______， 极室用离子交换膜隔开（如下图）其目的是 ， 阳极室（ 处 加入______，阴极室（B处）加入 阳极室（A处）加入 ，阴极室（ 处 ___________，离子交换膜只许___________离子通 ，离子交换膜只许 离子通 过。
阴离子交换膜 只允许阴离子通过 只允许阴离子 阴离子通过
二、阳离子交换膜法电解NaCl溶液 阳离子交换膜法电解NaCl溶液 NaCl ① ⑥ 阳极室 ② ⑤ 阴极室
③
④
阳离子交换膜法电解池
1、生产的主体设备：离子膜电解槽 生产的主体设备： 2、添加原料 阳极室： 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） NaOH溶液 阴极室：添加纯水（加一定量的NaOH溶液） 离子交换膜的作用： 3、离子交换膜的作用： (1)防止 防止Cl (1)防止Cl2和H2混合而引起爆炸 (2)避免 避免Cl NaOH反应生成NaClO，影响NaOH 反应生成NaClO NaOH的产量 (2)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量
P26页实验装置图分析 页实验装置图分析
蛋壳的内膜具有半透膜的性质，可以允许离子透 蛋壳的内膜具有半透膜的性质， 蛋壳和它的内膜， 过。蛋壳和它的内膜，可以阻挡碳棒阳极上析出 Cl2往蛋壳外的阴极区扩散 往蛋壳外的阴极区扩散。 的Cl2往蛋壳外的阴极区扩散。由于蛋壳内外离子 的浓度差，蛋壳内外的离子可以发生定向移动、 的浓度差，蛋壳内外的离子可以发生定向移动、 扩散，使电解顺利进行。 扩散，使电解顺利进行。
B ①阳离子交换膜是指 （填A或B）。 写出通电后阳极区的电极反应式： ②写出通电后阳极区的电极反应式： Cl-+2e- = Cl2↑ ； 阴极区的现象是： 阴极区的现象是： 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀。 电极上产生无色气体，溶液中出现少量白色沉淀。 。
思考：利用惰性电极对硫酸钠水溶液进
一、电解氯化钠溶液
电极名称？ 1、电极名称？ 正极 阳极 负极 2、电子的移动方向？ 电子的移动方向？ 溶液中存在的离子及移动方向？ 阴极 3、溶液中存在的离子及移动方向？ 放电顺序？ 4、放电顺序？ 5、电极反应式？反应类型？ 电极反应式？反应类型？ 总反应式？ 总反应式？ 6、如何检验产生的氯气？ 如何检验产生的氯气？ 两极分别加入酚酞，现象？ 7、两极分别加入酚酞，现象？ 工业上用此装置生产氯气和烧碱有何不足？ 8、工业上用此装置生产氯气和烧碱有何不足？
形成沉淀使隔膜堵塞
5、岛上可以用海水淡化来获得淡水。下面是海水利 、岛上可以用海水淡化来获得淡水。 用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含Na 用电渗析法获得淡水的原理图，已知海水中含 +、Cl-、 等离子，电极为惰性电极。 Ca2+、Mg2+、SO42-等离子，电极为惰性电极。请分析下 列问题： 列问题： 通电后
溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极 Ag作阳极 1、 1L0.1mol/LAgNO3溶液在以Ag作阳极，Fe作阴极 的电解槽中电解，当阴极增重2.16g 2.16g时 的电解槽中电解，当阴极增重2.16g时。下列判断 设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是( (设电解按理论进行，溶液不蒸发)正确的是( ) 溶液的浓度变为0.08mol/L A．AgNO3溶液的浓度变为0.08mol/L 阳极上产生112mLO 标准状况) B．阳极上产生112mLO2(标准状况) 转移的电子数是1.204 1.204× C．转移的电子数是1.204×1022个 反应中有0.01mol Ag被氧化 0.01mol的 D．反应中有0.01mol的Ag被氧化
专题2 专题2
从自然资源到化学品
第二单元
氯碱生产
随着纺织、造纸、石油化工以及有机合成工业 随着纺织、造纸、石油化工以及有机合成工业 纺织 的迅速发展， 烧碱和氯气的需求量剧增， 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， 了获取大量的烧碱和氯气，关键又在于寻求理想 原料和采用新的生产方法。 的原料和采用新的生产方法。 于是，人们将目光投向海水、盐湖，这里蕴 于是，人们将目光投向海水、盐湖， 藏着丰富的食盐资源。食盐不仅来源广、 藏着丰富的食盐资源。食盐不仅来源广、价廉易 从其组成看也是制取烧碱和氯气的理想原料。 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 食盐为主要原 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 烧碱和氯气并由此形成了 料制得了烧碱和氯气并由此形成了氯碱工业
粗盐中含有Ca 和少量泥沙， 粗盐中含有Ca2+、Mg2+、SO42-和少量泥沙，试设 计一个合理的方法除去杂质。 计一个合理的方法除去杂质。
粗盐水（ 粗盐水（Ca2+、Mg2+、SO42-） 过量BaCl2 过量 Ba2+ + SO42- =BaSO4↓ Na+ 、 Ca2+、Mg2+、Ba2+ 、 Cl过量NaOH 过量 Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2↓ Mg(OH)2↓ Na+、 Ba2+ 、 Ca2+ 、 Cl- 、 OH过量Na 过量 2CO3 Ca2+ + CO32- = CaCO3↓ Ba2+ + CO32- = BaCO3↓ CaCO3↓ BaCO3↓ BaSO4↓
4.氯碱工业中曾用石棉隔膜电解 4.氯碱工业中曾用石棉隔膜电解 槽来电解食盐水， 槽来电解食盐水，右图即为石棉隔 膜电解槽的示意图。回答下列问题： 膜电解槽的示意图。回答下列问题： 产物B 产物A （1）产物A是 ；产物B是 ； 产物C 。 产物C是 （2）石棉隔膜能阻止 不能通 通过。 过，但不能阻止 通过。 粗盐水含Ca （3）粗盐水含Ca2+、Mg2+、SO2等杂质离子， 等杂质离子，这些离子的存在除 了会影响电解所得产品的纯度外， 了会影响电解所得产品的纯度外， 主要会 ⑥ ，所以电解食 盐水要求对粗盐水进行精制， 盐水要求对粗盐水进行精制，请 将精制时通常加入的化学试剂按 加入的顺序依次写来 ⑦ 。
(4) 已知一个电子的电量是 已知一个电子的电量是1.602×10-19C，在离子膜电 × ， 解饱和食盐水时通过电子1.929×105 C，则产生氯气 解饱和食盐水时通过电子 × ， ），NaOH 80 g。 ， （在标准状况下）， 。 1 mol，氢气22.4 L（在标准状况下），
三、粗盐的提纯
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练习、 练习、下图是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装 请填空： 置。请填空： （1）X的电极名称是 ） 的电极名称是_______极， 极 的电极名称是 发生的电极反应式为________ ， 发生的电极反应式为 Y极的电极材料是 极的电极材料是___________。 极的电极材料是 。 检验X极的产物方法是 检验 极的产物方法是___________。 。
Na+、 Cl- Biblioteka Baidu OH-、CO32通过阳离子 适量HCl,调节PH 适量HCl,调节PH HCl,调节 交换树脂 Na+、 Cl-
四、氯碱工业生产的流程
五、氯碱工业产品的应用
六、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 电解时在电极上析出（ 电解时在电极上析出 或溶解） 的物质的量跟通过的电量成正比。 的物质的量跟通过的电量成正比。 2、法拉第电解第二定律 法拉第电解第二定律——在电解时，电极 在电解时， 在电解时 上每通过96500库仑的电量就会有1mol 96500库仑的电量就会有1mol电子发 上每通过96500库仑的电量就会有1mol电子发 生转移，产生1/Zmol 1/Zmol（ 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。 失的电子数）电解产物。
1)、 1)、H2和Cl2混合不安全 2)、 会和NaOH反应， NaOH反应 2)、Cl2会和NaOH反应，会使得到 的产物损失 3)、得到的NaOH溶液中有杂质NaCl 3)、得到的NaOH溶液中有杂质NaCl NaOH溶液中有杂质
阳离子交换膜
只允许阳离子通过 只允许阳离子通过 阳离子
离子交换膜
C
2、用铂电极电解盐R(NO3)n溶液，在阴极上析出m 用铂电极电解盐R(NO 溶液，在阴极上析出m R，在阳极上放出560 mL气体 标准状况）， 气体（ ），则 g R，在阳极上放出560 mL气体（标准状况），则 R的相对原子质量是 B． C． D． A．mn/10 B．10m/n C．20mn D．10mn
（2）某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致 ）某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致X 极上未收到预期产物。 极上未收到预期产物。一段时间后又将两极的连接方 式纠正过来，发现X一端出现了白色沉淀 一端出现了白色沉淀， 式纠正过来，发现 一端出现了白色沉淀，此沉淀是 ___________（填化学式）。其形成原因是 ）。其形成原因是 （填化学式）。其形成原因是______ _____，该沉淀在空气中放置，现象是 ，该沉淀在空气中放置，现象是_________
行电解可得产品氢气、氧气、 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。 纯净物， 硫酸四种纯净物，试设计实验装置图。
H2
阳离子 交换膜
O2
SO2-4→ ←Na+ Na2SO4
阴离子 交换膜
一般在惰性电极时， 一般在惰性电极时，阴、阳离子的放 电顺序如下： 电顺序如下： 阴离子放电顺序： － 阴离子放电顺序：S2－> I－> Br－ >Cl－> OH－>含氧酸根 F－ 含氧酸根> 含氧酸根 阳 离 子 放 电 顺 序 ： Ag ＋ >Hg2 ＋ >Fe3 ＋ >Cu2 ＋ >H ＋ >Pb2 ＋ >Sn2 ＋ >Fe2 ＋ >Zn2 ＋ >Al3 ＋ >Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。
D
3、在下列两个电解 池中， 池中，a﹑b两极都是 石墨电极。 石墨电极。将电源 接通，通电16分 接通，通电16分3秒， 16
CuSO4 AgNO3 a b Ag Pt
电流强度为5 安培 ， Pt 电极质量增加 5.40g 。 电极质量增加5 电流强度为 5 安培， Pt电极质量增加 40g 试回答下列问题(已知一个电子的电量为 库仑) 1.6×10-19库仑 0.4g 1.6g 极上析出质量各为多少g （1）在a、b极上析出质量各为多少g？ Ag电极溶解多少 电极溶解多少g （ 2 ） Ag 电极溶解多少 g ？ 根据该池给出的实 验数据，计算阿伏加德罗常数是多少？ 验数据，计算阿伏加德罗常数是多少？