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专题2从自然资源到化学品《化学与技术》第二单元氯碱生产——复习天台中学化学组洪照霞化工工艺工作程序（用途）（原理、注意点、原料、设备）新产品开发（老产品改进）设计调研方案讨论、工艺路线设计工艺试验、小批量生产后总结、整顿大批量生产、总结科技的发展[概括整合]氯碱工业产品的用途氯碱工业原理请以最快的速度写出：1、用惰性电极电解熔融氯化钠的化学方程式。2、用惰性电极电解氯化钠溶液的化学方程式和电极方程式。试一试阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑通电2NaCl2Na+Cl2↑通电1、2、阳极（氧化反应）：活泼阳极＞S2－I－Br－Cl－OH－含氧酸根F－阴极（还原反应）：Ag＋Hg2＋Fe3＋Cu2＋H＋Pb2＋Sn2＋Fe2＋Zn2＋（H＋）Al3＋Mg2＋Na＋Ca2＋K＋。电解时两极上微粒的放电顺序NaCl+H2ONaClO+H2↑通电[交流与讨论]：1、家庭消毒水的制备饱和食盐水—+氯碱工业的目的是要制取H2、Cl2和NaOH，所以要尽可能的避免产物之间的反应。[交流与讨论]某化学课外学习小组设计电解饱和食盐水的简易装置见右图，请思考。5、该实验装置适用于工业上大规模生产吗？1、碳棒及蛋壳表面的铁丝分别发生什么反应？如何检验阳极产物？3、蛋壳在该实验中起什么作用？2、电解一段时间后，往蛋壳内外的溶液中分别加几滴酚酞溶液，应该有什么现象？4、用海盐做该实验的时候，在蛋壳外的溶液中出现了白色沉淀，这是什么？为什么会产生？氯碱工艺过程——隔膜电解法简单构造：阳极：石墨碳棒阴极：铁丝网石棉隔膜：能阻止气体通过，但不能阻止水分子和离子通过。1、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽2、原理阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑通电氯碱工艺过程——隔膜电解法1、生产的主体设备：石棉隔膜电解槽3、添加原料阳极区：A（饱和食盐水）投资多、能耗较高，产品烧碱中会含有杂质食盐。5、缺点2、原理4、产品阳极区：阴极区：B（Cl2）C（H2）、D（NaOH、NaCl溶液）氯碱工艺过程——隔膜电解法流程图氢氧化钠和氯化钠溶液氢氧化钠氯化钠其它水银电解法基本原理：解汞槽：2Na+2H2O=2NaOH+H2↑电解槽：阴极：2Na++2e-=2Na阳极：2Cl--2e-=Cl2↑优点：制得的碱液浓度高，质量好，成本低！[拓展视野]感受车间—离子膜电解车间氯碱工艺过程——离子膜电解法1、主体设备：离子膜电解槽简单构造：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。(1)防止Cl2和H2混合而引起爆炸；(2)避免Cl2与NaOH反应生成NaClO，影响NaOH的产量；(3)2、阳离子交换膜的作用：避免Cl-近入阴极区导致制得的NaOH不纯。氯碱工艺过程——离子膜电解法6、优点：投资费用、能耗、污染都较低，产品质量较好。5、添加物质：饱和食盐水、稀NaOH溶液4、产品：H2、Cl2、NaOH溶液3、基本原理：阴极：2H++2e-=H2↑阳极：2Cl--2e-=Cl2↑2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑通电时讯快递——氧阴极低槽电压离子膜法电解制烧碱技术2009年7月3日，“氧阴极低槽电压离子膜法电解制烧碱技术”在北京通过可行性论证。项目在小试技术的基础之上，开发纳米碳材料/金属纳米粒子复合催化剂等电极材料，并将制备的氧阴极电极应用于氯碱工业的核心装备-离子膜电解槽中，从而达到大幅度降低能耗的目的，该技术对发挥科技支撑作用，提升我国氯碱工业的装备技术水平、推动氯碱工业节能减排、实现石油化工行业振兴具有重要意义。课堂反思通过对氯碱生产中不同工艺的学习，你有哪些感想？以后若让你去设计一个工艺流程，你会尽可能的朝怎样的方向去设计？“膜”的总汇你能总结一下中学阶段所学过的膜吗?渗析实验———半透膜海水淡化———半透膜（反渗透法）海水淡化———阴、阳离子交换膜（电渗法）氯碱工业———石棉隔膜（石棉隔膜电解槽）氯碱工业———阳离子交换膜（离子交换膜电解槽）（2）原料粗盐中常含有泥沙和Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42－等杂质，必须精制后才能供电解使用。精制时，粗盐溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）③BaCl2，这3种试剂添加的合理顺序是（填序号）；（09年宁夏自选模块《化学与技术》）请回答氯碱的如下问题：（1）氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k（质量比）生成的产品。理论上k＝（要求计算表达式和结果）；k=M(Cl2)/2M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89③①②（3）氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节（电）能30％以上。在这种工艺设计中，相关物料的传输与转化关系如下图所示，其中的电极未标出，所用的离子膜都只允许阳离子通过。①图中X、Y分别是、（填化学式），分析比较图示中氢氧化钠质量分数a％与b％的大小；②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极：；负极：；③这样设计的主要节（电）能之处在于（写出2处）、。（09年宁夏自选模块《化学与技术》）Cl2H2a％小于b％O2+4e-+2H2O＝4OH-2H2－4e-+4OH-＝4H2O燃料电池可以补充电解池消耗的电能；提高产出碱液的浓度；降低能耗等.负正H2Cl2用碳棒作阴极，铁棒作阳极，电解Na2SO4溶液，请写出电极反应式，并描述实验现象。学以致用变式1：实验器材自选，能否通过电解Na2SO4溶液，分别得到H2SO4和NaOH？请设计。阴离子交换膜O2H2←Na+阳离子交换膜Na2SO4SO42-[练一练]某混合溶液中，只含有两种溶质NaCl、H2SO4，且n(NaCl):n(H2SO4)=3：1。若以石墨电极电解该溶液，下列推断中不正确的是A、阴极产物为H2B、阳极先析出Cl2，后析出O2C、电解液的PH不断增大，最终大于7D、整个电解的过程实质是先电解HCl溶液再电解水D氯碱工业的原料——海盐的除杂2.试设计一个合理的顺序除杂。1.海盐中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质离子，在电解生产过程中会产生哪些影响?交流与讨论：