电化学反应过程
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③精制固体食盐的加入，母液降温析出NH4C1后加入NaCl，在同离子效应作 用下，使NH4C1析出更完全；
④联合制碱法合两种产品，即纯碱和NH4Cl，没有废液。
4.天然碱：指含碱的天然矿石及湖水，如倍半碳酸(NaCO3·NaHCO3·2H2O)， 碱湖水，其成分为NaCO3、NaHCO3、NaCl和Na2SO4等的混合物。
分为直接电有机合成和间接电有机合成两大类。
直接电有机合成：指有机合成反应直接在电极表面上完成，这一类反应居多 数，包括氧化、还原反应、裂解、偶联、缩合、卤代等；
间接电解合成：指有机物的氧化还原反应仍采用氧化剂或还原剂，使用化学 方法进行，反应后的氧化剂或还原剂通过电解氧化或还原方法使之再生， 反复使用。
原料：仍然是食盐水、氨和二氧化碳；
产品：纯碱和氯化铵。
氨和二氧化碳由合成氨厂提供，故称之为联合制碱。
优点：盐水利用率高，不产地废弃物CaCl2。 联合制碱法与氨碱法不同之处在于：
①首先是母液循环使用，做到充分利用食盐；
②其次是两次吸氨过程，第一次是向过滤后的母液中加氨，使母液中的 NH4HCO3向(NH4)2CO3转化，以免结晶析出；第二次吸氨是析出NH4Cl结 晶后；
2.生产方法
①目前纯碱的工业生产方法主要有氨碱法和联碱法两种； ②烧碱的工业生产方法主要是食盐水溶液电解法，其中包括水银电解法、隔
膜电解法和离子膜电解法三种。
纯碱工业生产过程简介
1.发展过程： 纯碱的工业生产始于1787年，法国人路布兰首先由硫酸钠和石灰石制得碳酸
钠； 1861年比利时人索尔维提出了以食盐、石灰石等为原料制纯碱的氨碱法 优点：原料来源方便、生产连续、产量大、成本低，曾被广泛采用； 缺点：食盐利用率低（＜30％）、副产氯化钙废渣，造成一定的环境污染。 1942年我国的化学家侯德榜提出了联合制碱法，在生产纯碱的同时，副产氯
特点：合成反应和氧化还原剂的再生可以分别在反应器和电解槽中完成，也
可以在一个电解槽中完成，显得复杂、麻烦。
有机电解合成与化学合成相比，其优点是：
①可以通过电极电位控制反应历程，提高主反应的选择性； ②在常温常压下合成，反应条件温和，提高反应安全性； ③反应过程是由输入电流提供电子，—般不产生有害的废弃物，有于环境卫
缺点及发展方向：电有机合成产值低、产量大的领域难以与化学催化合成
抗衡，故逐渐转向高产值小批量多品种产物开发。
10.3 氯碱工艺
10.3.1 碱的工业生产简介
1.重要地位和作用
碱是化学工业的基础原料，碱分为纯碱和烧碱两种，
a.纯碱分子式为NaCO3，相对分子质量为105.99，无水白色粉末，相对密度为 2.533，熔点为851℃，易溶于水；
分布及使用：
美国天然碱的品位、储量、开采深度及矿床的厚度均居世界首位，自1988年后， 美国全部采用天然碱加工成纯碱。
我国的天然碱资源也比较丰富，内蒙东部到新疆西部边沿小碱湖，河南的碱石 和高温卤水、储量都很可观。
分类：电化学生产过程分无机电化学合成与有机电化学合成，而今在无机合
成和有机合成中，电化学反应技术得到进一步的应用与发展。
10. 1 电化学在无机合成中的应用
1.在电化学在无机合成中应用
（1）通过发生在电极表面的电化学反应直接合成产物；
如通过阳极氧化制取氟、氯、高锰酸钾等，通过阴极还原制取氢和提取金属等；
（2）某些特殊的元素，如氟是氧化性最强的元素。没有一种氧化剂能从氟化 物中得到游离氟，只有通过电化学才能提取出来，此法1886年提出，但直 到1946年才得以实现。总反应式为：
氟的电解只能在熔融盐电解液中进行，否则得到的不是氟而是氧，常采用KF 和HF二元电解质，其电导率高熔点低。 电解质是强腐蚀性物质,且产物F2性质很活泼，电解槽的材料和结构都受到一 定的限制，电解槽体积小，无隔膜，槽电压高达9.9V，耗电高达15000kW.h／t。 （3）水电解方法来制取氢和氧气,出于其耗能大、成本高,常被其他方法所代
替。 （4）电化学在有色金属的提取和精制方面得到广泛的应用。 电解冶炼是湿法冶金的一种，分水溶液电解冶金和熔融盐电解冶金。
优点：可获得纯度很高的金属，如电解钢的纯度可达99.98％。
同时电解冶金还可处理低品位的矿和多金属矿。
10. 2 电化学在有机合成中的应用
有机电化学基本过程：电极表面有电子参加的氧化还原反应。
化铵，可作农业化肥，可作工业化工原料。 优点：能充分利用食盐，对环境不造成污染，被许多生产厂家采纳。
表10-1 我国近年来纯碱产量情况
2.氨碱法 (1)二氧化碳和石灰乳的制备 (2)盐水的制备和精制 (3)氨盐水的制备 (4)氨盐水的碳酸化 (5)碳酸氢钠的煅烧 (6)氨的回收
3.联合制碱法是针对氨碱法存在的缺点进行改进的一种制碱方法，该法是由我 国化学专家侯德榜提出的。
生。
发展历程：有机电化学合成始于1949年的“柯尔贝反应”。
由于种种原因，直到20世纪60年代中期，有机电化合成才有了新的进展； 20世纪80年代以来，由于新技术、新工艺的不断研究和开发，使得电化学 过程的工业应用不断扩展，反应器设计更合理，能耗进一步降低。
图9-1 几种典型的电有机合成反应示意图
（2）首先通过电化学反应，然后通过次级反应，包括溶解、离解、均相氧化 或还原等得到产物。如氯酸盐等。
上述制得的无机产物，除电解过程外，还包含着电解前的原料处理，电解液 的制备、净化、电解后产物的分离相加工(蒸发、结晶、干燥等)。
2Baidu Nhomakorabea举例
（1）在无机电化学合成中，电解食盐以制取氢气、氯气和烧碱是一个典型实 例，氯碱工业是整个化学工业的基础之一，为中国的化学工业作出了巨大 贡献，这在后面章节中讲述。 氯酸盐的制取是采用无隔膜的电解槽，使两极产物接触，通过次级反应生 成了氯酸盐。总反应式为
b.烧碱分子式为NaOH，相对分子质量为40，为白色不透明的羽状结晶，相 对密度为2.1，熔点为328℃，易溶于水，水溶液呈强碱性，在空气中易吸 收二氧化碳变成碳酸钠。
碱在国民经济中有着重要的地位， 纯碱主要用于玻璃工业、化学工业、纺织、造纸、军工及医药等； 烧碱主要用于人造丝、合成纤维、石油炼制、皮革、肥皂、有机合成及精细 化工等。
④联合制碱法合两种产品，即纯碱和NH4Cl，没有废液。
4.天然碱：指含碱的天然矿石及湖水，如倍半碳酸(NaCO3·NaHCO3·2H2O)， 碱湖水，其成分为NaCO3、NaHCO3、NaCl和Na2SO4等的混合物。
分为直接电有机合成和间接电有机合成两大类。
直接电有机合成：指有机合成反应直接在电极表面上完成，这一类反应居多 数，包括氧化、还原反应、裂解、偶联、缩合、卤代等；
间接电解合成：指有机物的氧化还原反应仍采用氧化剂或还原剂，使用化学 方法进行，反应后的氧化剂或还原剂通过电解氧化或还原方法使之再生， 反复使用。
原料：仍然是食盐水、氨和二氧化碳；
产品：纯碱和氯化铵。
氨和二氧化碳由合成氨厂提供，故称之为联合制碱。
优点：盐水利用率高，不产地废弃物CaCl2。 联合制碱法与氨碱法不同之处在于：
①首先是母液循环使用，做到充分利用食盐；
②其次是两次吸氨过程，第一次是向过滤后的母液中加氨，使母液中的 NH4HCO3向(NH4)2CO3转化，以免结晶析出；第二次吸氨是析出NH4Cl结 晶后；
2.生产方法
①目前纯碱的工业生产方法主要有氨碱法和联碱法两种； ②烧碱的工业生产方法主要是食盐水溶液电解法，其中包括水银电解法、隔
膜电解法和离子膜电解法三种。
纯碱工业生产过程简介
1.发展过程： 纯碱的工业生产始于1787年，法国人路布兰首先由硫酸钠和石灰石制得碳酸
钠； 1861年比利时人索尔维提出了以食盐、石灰石等为原料制纯碱的氨碱法 优点：原料来源方便、生产连续、产量大、成本低，曾被广泛采用； 缺点：食盐利用率低（＜30％）、副产氯化钙废渣，造成一定的环境污染。 1942年我国的化学家侯德榜提出了联合制碱法，在生产纯碱的同时，副产氯
特点：合成反应和氧化还原剂的再生可以分别在反应器和电解槽中完成，也
可以在一个电解槽中完成，显得复杂、麻烦。
有机电解合成与化学合成相比，其优点是：
①可以通过电极电位控制反应历程，提高主反应的选择性； ②在常温常压下合成，反应条件温和，提高反应安全性； ③反应过程是由输入电流提供电子，—般不产生有害的废弃物，有于环境卫
缺点及发展方向：电有机合成产值低、产量大的领域难以与化学催化合成
抗衡，故逐渐转向高产值小批量多品种产物开发。
10.3 氯碱工艺
10.3.1 碱的工业生产简介
1.重要地位和作用
碱是化学工业的基础原料，碱分为纯碱和烧碱两种，
a.纯碱分子式为NaCO3，相对分子质量为105.99，无水白色粉末，相对密度为 2.533，熔点为851℃，易溶于水；
分布及使用：
美国天然碱的品位、储量、开采深度及矿床的厚度均居世界首位，自1988年后， 美国全部采用天然碱加工成纯碱。
我国的天然碱资源也比较丰富，内蒙东部到新疆西部边沿小碱湖，河南的碱石 和高温卤水、储量都很可观。
分类：电化学生产过程分无机电化学合成与有机电化学合成，而今在无机合
成和有机合成中，电化学反应技术得到进一步的应用与发展。
10. 1 电化学在无机合成中的应用
1.在电化学在无机合成中应用
（1）通过发生在电极表面的电化学反应直接合成产物；
如通过阳极氧化制取氟、氯、高锰酸钾等，通过阴极还原制取氢和提取金属等；
（2）某些特殊的元素，如氟是氧化性最强的元素。没有一种氧化剂能从氟化 物中得到游离氟，只有通过电化学才能提取出来，此法1886年提出，但直 到1946年才得以实现。总反应式为：
氟的电解只能在熔融盐电解液中进行，否则得到的不是氟而是氧，常采用KF 和HF二元电解质，其电导率高熔点低。 电解质是强腐蚀性物质,且产物F2性质很活泼，电解槽的材料和结构都受到一 定的限制，电解槽体积小，无隔膜，槽电压高达9.9V，耗电高达15000kW.h／t。 （3）水电解方法来制取氢和氧气,出于其耗能大、成本高,常被其他方法所代
替。 （4）电化学在有色金属的提取和精制方面得到广泛的应用。 电解冶炼是湿法冶金的一种，分水溶液电解冶金和熔融盐电解冶金。
优点：可获得纯度很高的金属，如电解钢的纯度可达99.98％。
同时电解冶金还可处理低品位的矿和多金属矿。
10. 2 电化学在有机合成中的应用
有机电化学基本过程：电极表面有电子参加的氧化还原反应。
化铵，可作农业化肥，可作工业化工原料。 优点：能充分利用食盐，对环境不造成污染，被许多生产厂家采纳。
表10-1 我国近年来纯碱产量情况
2.氨碱法 (1)二氧化碳和石灰乳的制备 (2)盐水的制备和精制 (3)氨盐水的制备 (4)氨盐水的碳酸化 (5)碳酸氢钠的煅烧 (6)氨的回收
3.联合制碱法是针对氨碱法存在的缺点进行改进的一种制碱方法，该法是由我 国化学专家侯德榜提出的。
生。
发展历程：有机电化学合成始于1949年的“柯尔贝反应”。
由于种种原因，直到20世纪60年代中期，有机电化合成才有了新的进展； 20世纪80年代以来，由于新技术、新工艺的不断研究和开发，使得电化学 过程的工业应用不断扩展，反应器设计更合理，能耗进一步降低。
图9-1 几种典型的电有机合成反应示意图
（2）首先通过电化学反应，然后通过次级反应，包括溶解、离解、均相氧化 或还原等得到产物。如氯酸盐等。
上述制得的无机产物，除电解过程外，还包含着电解前的原料处理，电解液 的制备、净化、电解后产物的分离相加工(蒸发、结晶、干燥等)。
2Baidu Nhomakorabea举例
（1）在无机电化学合成中，电解食盐以制取氢气、氯气和烧碱是一个典型实 例，氯碱工业是整个化学工业的基础之一，为中国的化学工业作出了巨大 贡献，这在后面章节中讲述。 氯酸盐的制取是采用无隔膜的电解槽，使两极产物接触，通过次级反应生 成了氯酸盐。总反应式为
b.烧碱分子式为NaOH，相对分子质量为40，为白色不透明的羽状结晶，相 对密度为2.1，熔点为328℃，易溶于水，水溶液呈强碱性，在空气中易吸 收二氧化碳变成碳酸钠。
碱在国民经济中有着重要的地位， 纯碱主要用于玻璃工业、化学工业、纺织、造纸、军工及医药等； 烧碱主要用于人造丝、合成纤维、石油炼制、皮革、肥皂、有机合成及精细 化工等。