氯碱工业名师教学案

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1、学科：化学教学内容：氯碱工业【基础知识精讲】一、电解饱和食盐水的原理在NaCl溶液中，NaCl电离出，电离出．通电后，在电场的作用下，向阴极移动，向阳极移动．在阳极，由于容易失去电子，所以失去电子被氧化生成．在阴极，不得电子而得到电子被还原生成．得电子后，使电离向右移动，因此，阴极产物包括．阳极：阴极：总反应：或工业上电解饱和食盐水是用涂有钛、钌等氧化物的钛网作阳极，用碳钢网作阴极．二、电解饱和食盐水制烧碱必须解决两个主要问题第一个问题是：避免生成物混合和接触NaOH溶液．因为混合遇火或遇强光会爆炸，接触NaOH溶液会反应生成NaCl和NaClO，使产

2、品不纯．第二个问题是：饱和食盐水必须精制．因为粗盐水电解会损坏离子交换膜．(1)离子交换膜使用离子交换膜能解决上述第一个问题．离子交换膜属于功能高分子材料．离子交换膜分为阳离子交换膜和阴离子交换膜，阳离子交换膜只允许阳离子穿过，不许阴离子和气体分子穿过；阴离子交换膜只允许阴离子穿过，不许阳离子和气体分子穿过．在电解饱和食盐水制烧碱的工业上，使用阳离子交换膜如图4－16所示．阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室，使阴极产物和NaOH溶液与阳极产物分开，避免混合和接触．另外，在电解过程中，阳极室减少，阴极室减少而增多，从阳极室穿过阳离子交换膜进入阴极室，

3、使溶液中的电荷得以平衡．工业上通过电解饱和食盐水而获得氯气、氢气和氢氧化钠溶液．再通过蒸发氢氧化钠溶液而获得固体氢氧化钠．注意：为什么强调电解饱和食盐水，是因为在饱和食盐水中的溶解量较小．例1试使用离子交换膜，通过电解(用惰性电极)溶液制取NaOH和，用简图表示设计结果．分析与解答电解溶液的有关反应是：阴极：阳极：由此可知，在阴极有生成，故NaOH应是阴极产物；在阳极有生成，故应是阳极产物．类似于电解饱和食盐水制NaOH，我们可以使用阳离子交换膜，让进入阴极室；使用阴离子交换膜，让进入阳极室．答案如图4－17所示．(2)精制饱和食盐水粗盐水中含有很少量

4、泥沙、杂质，它们的存在一方面影响产品的质量，使制得的烧碱中含有杂质；另一方面，由于这些阳离子与会生成沉淀，沉积在阳离子交换膜而损坏阳离子交换膜．因此，必须除去这些杂质，即精制食盐水．精制食盐水的方法和步骤图示如下：注意：第⑥步就是相当硬水软化，使的含量降到最低而达到电解的要求．经过第③步后，几乎没有，但还是有，还不能达到电解的要求．经过第④步后，几乎没有，但还是有，还不能达到电解的要求．例2固体NaCl中含有杂质离子，现用生成沉淀和过滤的方法除去这些杂质离子，先将固体NaCl溶于水制成溶液，然后进行下列五项操作，不正确的操作顺序是()①过滤②加略过量的

5、NaOH溶液③加适量的盐酸④加略过量的溶液⑤加略过量的溶液A．⑤④②①③B．④⑤②①③C．②⑤④①③D．⑤②④①③分析与解答为了保证除干净杂质，要求除去杂质的试剂略过量，这些略过量的试剂又要被后面的除杂试剂除去．用NaOH可以除去，用可以除去，用可以除去和过剩的，适量的盐酸可以除去．因此，必须在的后面使用，盐酸必须在最后使用．答案B【重点难点提示】1．氯碱工业的反应原理．2．氯碱工业的生产过程．【典型例题分析】例1用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液pH保持不变的是()A．HClB．NaOHC．D．NaCl分析与解答C解析A．，使降低，p

6、H升高；B．实为电解，而NaOH量不变，所以增大，pH升高；D．，增大，pH升高；C．实为电解，原溶液pH＝7，电解后pH仍为7．例2比较下列三个实验装置(如图4－2)，回答有关问题．(1)三个装置中，反应最缓慢的是____________________．(2)Fe电极的质量过一段时间会减少的是____________________．(3)Fe电极不会被腐蚀的是_________________．(4)写出A、B、C各装置的电极方程式．(5)写出A、B、C各装置总反应的化学方程式．分析与解答(1)A(2)C(3)B(4)A：阴极阳极B：阴极阳极C：

7、阴极阳极(5)A：B：C：解析装置A是原电池，相当于发生吸腐蚀，主要反应为：阴极：阳极：总反应：装置B是电解食盐水的典型装置．装置C与B的区别在于电极的名称不同，C中Fe为阳极，故本身被氧化，电极不断消耗．【同步达纲练习】1．下列说法正确的是()A．电解饱和食盐水时，NaOH在阳极附近生成B．电镀铜时，溶液的pH始终不变C．电解精炼铜时，溶液中始终不变D．电解质溶液导电的过程，就是电解的过程2．下列电极中不属于惰性电极的是()A．CuB．PtC．AuD．石墨3．在25℃时，将两个铜电极插入一定量的硫酸钠饱和溶液中，进行电解，通电一段时间后，阴极上逸出a

8、mol气体，同时有Wg晶体析出．若温度不变，剩余溶液里溶质的质量分数为()A．B．C．D．4．