氯碱生产上课.ppt

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 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。（思考书本26页的问题） 试一试 阴极：2H+ +2e- = H2↑ 阳极：2Cl- -2e- = Cl2↑ 2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑ 通电 2NaCl 2Na+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+H2O NaClO+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+2H2O 2NaOH+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+、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： 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-进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+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑ 通电 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） 　 　 、 。 Cl2 H2 a％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 H2 Cl2 五、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）的物质的物质的量跟通过的电量成正比。 2、法拉第电解第二定律——在电解时，电极上每通过96500库仑的电量就会有1mol电子发生转移，产生1/Zmol（Z是电极上放电离子得失的电子数）电解产物。 定律的应用：详见课本P26 [练一练]