《氯碱生产》PPT课件.ppt
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1、单击此处编辑母版标题样式化学技术与生活模块化学技术与生活模块化学技术与生活模块化学技术与生活模块专题三专题三专题三专题三 从自然资源到化学品从自然资源到化学品从自然资源到化学品从自然资源到化学品单击此处编辑母版标题样式引言引言:氯碱工业氯碱工业氯碱工业:氯碱工业:利用电解食盐水产生的利用电解食盐水产生的NaOH、H2和和Cl2为基础的工业体系。为基础的工业体系。单击此处编辑母版标题样式本节要点本节要点1.食盐水的电解原理食盐水的电解原理2.食盐水的电解工艺食盐水的电解工艺3.食盐水的精制食盐水的精制4.电解中的定量计算电解中的定量计算单击此处编辑母版标题样式【活动与探究活动与探究】按图中所示安
2、装好装置,在大烧杯和蛋壳里装按图中所示安装好装置,在大烧杯和蛋壳里装按图中所示安装好装置,在大烧杯和蛋壳里装按图中所示安装好装置,在大烧杯和蛋壳里装入饱和食盐水,用导线把碳棒、电池盒螺旋状铁丝入饱和食盐水,用导线把碳棒、电池盒螺旋状铁丝入饱和食盐水,用导线把碳棒、电池盒螺旋状铁丝入饱和食盐水,用导线把碳棒、电池盒螺旋状铁丝连接好,接通电路,观察烧杯和蛋壳内的实验现象。连接好,接通电路,观察烧杯和蛋壳内的实验现象。连接好,接通电路,观察烧杯和蛋壳内的实验现象。连接好,接通电路,观察烧杯和蛋壳内的实验现象。一、食盐水的电解原理:一、食盐水的电解原理:1.用湿润的淀粉碘化钾试纸用湿润的淀粉碘化钾试纸
3、用湿润的淀粉碘化钾试纸用湿润的淀粉碘化钾试纸检验蛋壳内碳棒周围和烧检验蛋壳内碳棒周围和烧检验蛋壳内碳棒周围和烧检验蛋壳内碳棒周围和烧杯溶液上方的气体;杯溶液上方的气体;杯溶液上方的气体;杯溶液上方的气体;2.分别在蛋壳和烧杯的溶液分别在蛋壳和烧杯的溶液分别在蛋壳和烧杯的溶液分别在蛋壳和烧杯的溶液中滴入酚酞溶液,观察发中滴入酚酞溶液,观察发中滴入酚酞溶液,观察发中滴入酚酞溶液,观察发生的现象;生的现象;生的现象;生的现象;3.蛋壳在实验中起什么作用蛋壳在实验中起什么作用蛋壳在实验中起什么作用蛋壳在实验中起什么作用?单击此处编辑母版标题样式【知识回顾知识回顾】电解食盐水电解食盐水1.溶液中的微粒分
4、析:溶液中的微粒分析:溶液中的微粒分析:溶液中的微粒分析:NaClNaCl溶液中存在的离子有溶液中存在的离子有溶液中存在的离子有溶液中存在的离子有 。写出产生这些离子的电离方程式:。写出产生这些离子的电离方程式:。写出产生这些离子的电离方程式:。写出产生这些离子的电离方程式:2.通电时离子移动方向:通电时离子移动方向:通电时离子移动方向:通电时离子移动方向:通电后,外电路中电流从通电后,外电路中电流从通电后,外电路中电流从通电后,外电路中电流从_极流向极流向极流向极流向_极,内电路中电流从极,内电路中电流从极,内电路中电流从极,内电路中电流从_极流向极流向极流向极流向_极,因此极,因此极,因此
5、极,因此 离子移向阳极,离子移向阳极,离子移向阳极,离子移向阳极,_离子离子离子离子移向移向移向移向阳极。阳极。阳极。阳极。一、食盐水的电解原理:一、食盐水的电解原理:NaNa+、ClCl、HH+、OHOH NaCl=NaNaCl=Na+Cl+Cl HH2 2O O H H+OH+OH NaNa+、HH+ClCl、OHOH 正正正正负负负负阳阳阳阳阴阴阴阴单击此处编辑母版标题样式3.电极反应和总反应式:电极反应和总反应式:一、食盐水的电解原理:一、食盐水的电解原理:2Cl2Cl 2e 2e =Cl=Cl2 2 2H2H+2e+2e =H=H2 2 2NaCl2NaCl +2H+2H2 2O =
6、HO =H2 2 +Cl+Cl2 2 +2NaOH+2NaOH电解电解电解电解e阴极阴极阴极阴极阳极阳极阳极阳极阳离子得阳离子得阳离子得阳离子得电子发生电子发生电子发生电子发生还原还原还原还原反应反应反应反应电极材料或阴离电极材料或阴离电极材料或阴离电极材料或阴离子失电子发生子失电子发生子失电子发生子失电子发生氧氧氧氧化化化化反应反应反应反应电解质溶液电解质溶液电解质溶液电解质溶液单击此处编辑母版标题样式离子放电顺序离子放电顺序一、食盐水的电解原理:一、食盐水的电解原理:阴极上阳离子放电顺序:阴极上阳离子放电顺序:K+,Ca2+,Na+,Mg2+,Al3+,Zn2+,Fe2+,Sn2+,Pb2
7、+,H+,Cu2+,Hg2+,Ag+,Pt2+,Au+阳极上放电顺序:阳极上放电顺序:阳极材料为金属(阳极材料为金属(阳极材料为金属(阳极材料为金属(PtPt、AuAu等惰性金属除外)时金等惰性金属除外)时金等惰性金属除外)时金等惰性金属除外)时金属优先放电,失去电子;属优先放电,失去电子;属优先放电,失去电子;属优先放电,失去电子;阳极材料为石墨或阳极材料为石墨或阳极材料为石墨或阳极材料为石墨或PtPt、AuAu等惰性金属时:等惰性金属时:等惰性金属时:等惰性金属时:S S2 2 I I Br Br ClCl OH OH 含氧酸根(含氧酸根(含氧酸根(含氧酸根(SOSO4 42 2,NONO
8、3 3 等)等)等)等)得电子由难到易得电子由难到易想一想:想一想:想一想:想一想:FeFe3+3+在阳在阳在阳在阳离子放电顺序表中离子放电顺序表中离子放电顺序表中离子放电顺序表中应当排在哪里?应当排在哪里?应当排在哪里?应当排在哪里?单击此处编辑母版标题样式【思考与交流思考与交流】(1)电解进行一段时间后阳极区还是阴极区溶液变红电解进行一段时间后阳极区还是阴极区溶液变红电解进行一段时间后阳极区还是阴极区溶液变红电解进行一段时间后阳极区还是阴极区溶液变红?为什么?为什么?为什么?为什么?(2)工业上若用此装置生产氯气和烧碱有何不足?工业上若用此装置生产氯气和烧碱有何不足?工业上若用此装置生产氯
9、气和烧碱有何不足?工业上若用此装置生产氯气和烧碱有何不足?氢气和氯气氢气和氯气氢气和氯气氢气和氯气可能混合,遇明火或强光会剧烈发生反可能混合,遇明火或强光会剧烈发生反可能混合,遇明火或强光会剧烈发生反可能混合,遇明火或强光会剧烈发生反应应应应HH2 2+Cl+Cl2 2=2HCl2HCl而爆炸;而爆炸;而爆炸;而爆炸;氯气可能与氯气可能与氯气可能与氯气可能与NaOHNaOH发生反应产生副产物:发生反应产生副产物:发生反应产生副产物:发生反应产生副产物:ClCl2 2+2NaOH=2NaOH=NaClNaCl+NaClONaClO+H+H2 2OO一、食盐水的电解原理:一、食盐水的电解原理:阴极
10、区。由于阴极区。由于阴极区。由于阴极区。由于HH+放电逸出溶液,溶液中放电逸出溶液,溶液中放电逸出溶液,溶液中放电逸出溶液,溶液中c c(H(H+)降低,降低,降低,降低,导致水的电离平衡正向移动,导致水的电离平衡正向移动,导致水的电离平衡正向移动,导致水的电离平衡正向移动,c c(OH(OH)升高,导致升高,导致升高,导致升高,导致c c(OH(OH)c c(H(H+)。想一想:工业生想一想:工业生想一想:工业生想一想:工业生产中需要在该实产中需要在该实产中需要在该实产中需要在该实验装置基础上做验装置基础上做验装置基础上做验装置基础上做哪些改进?哪些改进?哪些改进?哪些改进?单击此处编辑母版
11、标题样式氯碱工业的基本生产流程氯碱工业的基本生产流程二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:单击此处编辑母版标题样式氯碱生产的核心:氯碱生产的核心:对电解槽结构进行优化设计,对电解槽结构进行优化设计,合理选用电极和隔合理选用电极和隔膜材料膜材料,是电解生产的核心。,是电解生产的核心。二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:2NaCl2NaCl +2H+2H2 2O =HO =H2 2 +Cl+Cl2 2 +2NaOH+2NaOH电解电解电解电解单击此处编辑母版标题样式1.隔膜电解法:隔膜电解法:装置:装置:石棉隔膜电解槽。石棉隔膜电解槽。a.阳极:石墨碳棒阳极:石墨碳棒阳极:石墨碳棒阳
12、极:石墨碳棒b.阴极阴极阴极阴极:铁丝网:铁丝网:铁丝网:铁丝网c.石棉石棉石棉石棉隔膜:隔膜:隔膜:隔膜:能阻止气体通过能阻止气体通过能阻止气体通过能阻止气体通过,不能不能不能不能阻止水分子和离子阻止水分子和离子阻止水分子和离子阻止水分子和离子通过。通过。通过。通过。二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:阳阳阳阳极极极极室室室室阴阴阴阴极极极极室室室室阴阴阴阴极极极极室室室室电极反应:电极反应:a.阳极:阳极:阳极:阳极:2Cl2Cl 2e 2e =Cl=Cl2 2 b.阴极阴极阴极阴极:2H2H+2e+2e =H=H2 2 单击此处编辑母版标题样式原料与产品:原料与产品:图中图中图中
13、图中A A、B B、C C、D D分别是分别是分别是分别是何物何物何物何物质质质质?a.a.原料:原料:原料:原料:阳极区:阳极区:阳极区:阳极区:A A(饱和食盐水);(饱和食盐水);(饱和食盐水);(饱和食盐水);b.b.产品:产品:产品:产品:阳极区:阳极区:阳极区:阳极区:B B(ClCl2 2);阴极区:);阴极区:);阴极区:);阴极区:C C(HH2 2),),),),D D(NaOHNaOH和和和和NaClNaCl溶液)。溶液)。溶液)。溶液)。二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:【想一想想一想】1.石棉隔膜的作用是什么?石棉隔膜的作用是什么?石棉隔膜的作用是什么?石棉
14、隔膜的作用是什么?2.该装置存在哪些缺点?如何该装置存在哪些缺点?如何该装置存在哪些缺点?如何该装置存在哪些缺点?如何对其进行改良?对其进行改良?对其进行改良?对其进行改良?单击此处编辑母版标题样式2.离子交换膜法:离子交换膜法:装置:装置:离子交换膜电解槽。离子交换膜电解槽。二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:单击此处编辑母版标题样式二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:单击此处编辑母版标题样式装置:装置:离子交换膜电解槽。离子交换膜电解槽。a.阳极阳极阳极阳极:金属钛网(涂钛钌氧化物):金属钛网(涂钛钌氧化物):金属钛网(涂钛钌氧化物):金属钛网(涂钛钌氧化物)b.阴极:碳钢
15、网(有镍涂层)阴极:碳钢网(有镍涂层)阴极:碳钢网(有镍涂层)阴极:碳钢网(有镍涂层)c.阳离子交换膜:阳离子交换膜:阳离子交换膜:阳离子交换膜:只允许只允许只允许只允许阳离子阳离子阳离子阳离子通过,不允许阴离通过,不允许阴离通过,不允许阴离通过,不允许阴离子和气体通过。把电解槽分隔成阴、阳极室。子和气体通过。把电解槽分隔成阴、阳极室。子和气体通过。把电解槽分隔成阴、阳极室。子和气体通过。把电解槽分隔成阴、阳极室。添加原料:添加原料:a.阳极阳极阳极阳极室:精制的饱和食盐室:精制的饱和食盐室:精制的饱和食盐室:精制的饱和食盐水;水;水;水;b.阴极阴极阴极阴极室室室室:稀:稀:稀:稀NaOHN
16、aOH溶液。溶液。溶液。溶液。二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:单击此处编辑母版标题样式+ClCl2 2ClCl2 2ClCl HH2 2NaNa+HH+OHOH 淡盐水淡盐水淡盐水淡盐水NaOHNaOH溶液溶液溶液溶液精制饱和精制饱和精制饱和精制饱和NaClNaCl溶液溶液溶液溶液HH2 2OO(含少量(含少量(含少量(含少量NaOHNaOH)离子交换膜离子交换膜离子交换膜离子交换膜 阳阳阳阳 极极极极金属钛网金属钛网金属钛网金属钛网阴阴阴阴 极极极极碳钢网碳钢网碳钢网碳钢网阳阳阳阳极极极极室室室室阴阴阴阴极极极极室室室室二、食盐水的电解工艺:二、食盐水的电解工艺:为何原料中为何原
17、料中为何原料中为何原料中要加入少量要加入少量要加入少量要加入少量NaOHNaOH若采用阴离子半若采用阴离子半若采用阴离子半若采用阴离子半透膜是否可行?透膜是否可行?透膜是否可行?透膜是否可行?单击此处编辑母版标题样式离子交换膜的作用:离子交换膜的作用:a.防止防止防止防止ClCl2 2和和和和HH2 2混合而引起混合而引起混合而引起混合而引起爆炸;爆炸;爆炸;爆炸;b.避免避免避免避免ClCl2 2与与与与NaOHNaOH反应生成反应生成反应生成反应生成NaClONaClO;c.避免避免避免避免ClCl 混入混入混入混入NaOHNaOH中导致产品不纯。中导致产品不纯。中导致产品不纯。中导致产品
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