《氯碱工业》教案

氯碱工业

［教学目标］

1．使学生了解氯碱工业反应原理。

2．使学生了解电解槽。

3．常识性介绍氯碱工业中食盐水的精制。

4．使学生了解氯碱工业为基础的化工产品。

［重点、难点］

氯碱工业的反应原理。

［教学准备］

U形管、电源、电流计、碳棒；饱和食盐水、淀粉KI试纸、酚酞试液。

［教学过程］

［复习］

电解原理有关内容。

［引入］

工业上用电解饱和食盐水法来制取NaOH、H2、Cl2，并以它们为原料生一系列化工产品，称为氯碱工业。本节我们主要研究氯碱工业的化学原理。

［板书］第二节氯碱工业

一、电解饱和食盐水反应原理

［讲解］在前面们学习了电解、电镀，在学习中我们知道电解时，阴极区聚集阳离子，阳极区聚集阴离子。依据氧化性、还原性强弱顺序电解出不同的产物。电解饱和食盐水，

［思考］饱和氯化钠溶液中的成分？

［分析］

氯化钠电离：NaCl ＝Na+＋Cl－

阳离子：Na+、H+（少量）；阴离子：Cl－、OH—（少量）

［演示实验］

［观察现象］

（两电极均有气体产生，且在阴极区可看到溶液颜色变红――事先滴加有酚酞；在阳极区，即生成氯气的U形管一侧的管口，放置的湿润的淀粉KI试纸变蓝。）

［思考］为什么？

［分析］

溶液中：

阳离子：Na+、H+（少量），氧化性：H+ > Na+。氢离子易失去电子，生成氢气。

阴离子：Cl—、OH—。还原性：Cl—> OH—。氯离子易失去电子，生成氯气。

阳极反应：2Cl——2e—＝Cl2↑阴极反应：2H++ 2e—＝H2↑

随着溶液中H+的大量消耗，使溶液中氢氧根离子浓度大于OH—离子的浓度，溶液显碱性，所以酚酞试液变红。

［板书］

阳极反应：2Cl——2e—＝Cl2↑阴极反应：2H++ 2e—＝H2↑

总反应：2NaCl＋2H2O 电解

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

［小结］氯碱工业的化学原理2NaCl＋2H2O 电解

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

［思考］

1．氯气的尾气是如何处理的？

2．氯气与氢气能否混合收集？

［过渡］氯气可以与碱反应，氢气与氯气混合是一件很危险的事情。这都是在氯碱工业中应避免的问题，我们一起来看氯碱工业的实际生产流程。

［板书］二、离子交换法制烧碱

［学生阅读书本有关内容］

［总结］

1．离子交换膜电解槽的组成及其各自特点。

2．阳离子交换膜的用途。

3．添加原料应注意的问题。

［板书］

1．

阳极：金属钛网制成(为延长电极使用寿命,网上涂有钛,钌等氧化物涂层)

阴极：由碳钢网制成（上面涂有镍涂层）

阳离子交换膜：只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过。

阻止生成的H 2和Cl 2混合而引起爆炸，又避免生成NaClO 。

电解槽框

导电铜棒

组成

2．添加原料：

阳极室：添加精制饱和食盐水

阴极室：添加纯水（加入一定量的NaOH 溶液）

［思考］为什么要这样添加原料？

［讨论后回答］通电时，水在阴极表面放电生成H 2，Na +穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导

出的阴极液中含有NaOH ；Cl —则在阳极表面放电生成Cl 2。电解后的淡盐水从阳极导出。

［讲解］离子交换膜法电解制碱的主要生产流程。

在图中，我们看到第一步由食盐到精制食盐。回忆，我们在初中化学中有过海盐提纯的方法。试想在粗盐中含有什么杂质，并如何除掉而不引入新的杂质？

［板书］

3．除杂：

杂质：泥沙、Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO 42－。

除杂：加入BaCl 2、Na 2CO 3、NaOH 等。使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸调节盐水的pH 。

［思考］除杂质的顺序？

①先加BaCl 2，再加NaOH ，再加Na 2CO 3，过滤，最后加盐酸；

②先加NaOH ，再加BaCl 2，再加Na 2CO 3，过滤，最后加盐酸；

③先加BaCl 2，再加Na 2CO 3，再加NaOH ，过滤，最后加盐酸。

［板书］

三、氯碱工业在化工工艺中的应用（自学）。