C4.2 氯碱工业

高三化学第四单元电解原理及其应用第二节氯碱工业一、电解饱和食盐水反应原理实验步骤：1.按装置图连接好仪器。2.向U型管中注入饱和食盐水，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U型管口上方。一、电解饱和食盐水反应原理实验现象：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。一、电解饱和食盐水反应原理阴极：阳极：总反应：2H++2e-=H2↑2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2Cl-==H2↑+Cl2↑+2OH-电解2H2O+2NaCl==H2↑+Cl2↑+2NaOH电解1.H2和Cl2混合不安全。2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯。问题探究上述装置的弱点？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)防止氯气和氢气混合而引起爆炸。(2)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1.用什么方法除去泥沙？思考：过滤以除去泥沙。2.用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-？①加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO42-。②加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca2+和Ba2+。③加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg2+和Fe3+。④过滤以除去上述产生的沉淀。⑤加入盐酸调节盐水的PH。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。粗盐水（Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）过量BaCl2Ba2++SO42-=BaSO4Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+BaSO4Ca2++CO32-=CaCO3Ba2++CO32-=BaCO3CaCO3BaCO3过量Na2CO3Mg2+、Fe3+、CO32-Mg2++2OH-=Mg(OH)2Fe3++3OH-=Fe(OH)3过量NaOHFe(OH)3Mg(OH)2OH-、CO32-精制食盐水课堂练习•下图每一方框中的字母代表一种反应物或生成物：饱和含盐水电解ABCEFGHDI反应①反应②CDI起始组成/mol640某时刻组成/mol332物质A跟B反应生成物质E、F和G;物质C跟D反应生成物质I，某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上表格所示。请填写下列空白：（1）物质H的分子式是。（2）反应①的化学方程式是。（3）反应②的化学方程式（须注明反应条件）是。HClCl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O催化剂2NH3HN高温、高压322NaOHC17H35COOCH2C17H35COOCHC17H35COOCH2+3NaOH3C17H35COONa+CH2OHCHOHCH2OHCH3CH2Br+NaOH乙醇▲CH2=CH2↑+NaBr+H2O(生产肥皂）（有机合成）2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O（制备含氯漂白剂）NaOH+HCl=NaCl+H2O（工业中和试剂）三、以氯碱工业为基础的化工生产Cl23Cl2+CH4光CHCl3+3HCl（制有机溶剂）2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O（工业制漂白粉）4Cl2+CH4光CCl4+4HClCH≡CH+HClCH2=CHClnCH2=CHCl→[CH2-CHCl]n(合成塑料）三、以氯碱工业为基础的化工生产三、以氯碱工业为基础的化工生产H2C17H33COOCH2C17H33COOCHC17H33COOCH2+3H2(油脂氢化）SiCl4+2H2==Si+4HCl（提纯粗硅）C17H35COOCH2C17H35COOCHC17H35COOCH2H2+Cl2===2HCl（制盐酸）点燃CuO+H2==Cu+H2O▲（冶金工业还原剂）3H2+N2=======2NH3高温高压催化剂（工业生产氨气）1．怎样除去饱和食盐水中Fe3＋、Mg2＋、Ca2＋、SO42－等杂质。2．下图是世界上比较先进的电解法制碱技术离子交换膜法电解原理示意图。写出各进出口的物质(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)。离子交换膜NaClClH(2)(1)(6)(5)(4)(3)OH答案幻灯片5巩固：答案：下一页4、电解液中含有K+、Cl—、SO42—、OH—（少量）、Cu2+、H+（少量），⑴用两个石墨棒作电极电解，开始时阳极上电极反应式是___________；阴极上电极反应式是____________⑵改用两个铜棒作电极电解时，则阳极变化是_______________，阴极上电极反应式是____________。2Cl--2e-=Cl2Cu2++2e-=CuCu-2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu3．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()。A．a为正极，b为负极；NaClO和NaClB．a为负极，b为正极；NaClO和NaClC．a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD．a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl