高中化学选修四电解原理及其应用氯碱工业
第一课时 氯碱工业反应原理和粗盐的精制
第二课时 以氯碱工业为基础的化工生产
第一课时
一、电解饱和食盐水反应原理 实验装置如右图： 实验步骤：
1．按装置图安装好仪器。
2．向U型管中注人饱和食盐水，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阴阳两极试管口上方。 电解池两极上各有什么现象产生
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
在阴极：由于2H＋2e = H2↑，H不断被消耗，促进H2O
-+
-+
H＋OH向右移动，破坏了水的电
+-
离平衡，c(OH)相对的增大了，因此，在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。
总反应离子方程式：
2Cl + 2H2O =2OH + H2↑ + Cl2↑ 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2↑ + Cl2↑ 上述装置的缺点： 1.H2和Cl2 混合不安全
2.Cl2会和NaOH反应，会使得到的NaOH不纯
－
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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)将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na+) 通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）
和气体通过。
(2)防止氯气和氢气混合而引起爆炸。
(3)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
2+
2+
3+
2-
氯碱工业的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙、Ca、Mg、Fe、SO4杂质，会在碱性溶液中形成沉淀，损坏离子交换膜，所以必须要对粗盐水进行净化。如何净化盐水
1．用什么方法除去泥沙
2．用什么试剂除去Ca、Mg、Fe、SO4
3．所用试剂只有过量才能除净这些杂质，你能设计一个合理的顺序逐一除杂 4．精制食盐水
步骤及原理如下：(所加试剂必须过量，过量试剂必须除去，步骤必须最简单) ①过滤以除去泥沙
②加入稍过量的BaCl2溶液以除去SO4：SO4 + Ba = BaSO4↓
③加入稍过量的Na2CO3溶液以除去Ca和Ba：CO3 + Ca = CaCO3↓；CO3 + Ba = BaCO3↓ ④加入稍过量的NaOH溶液以除去Mg、Fe：Mg＋2OH＝Mg(OH)2↓；Fe＋3OH＝Fe(OH)3↓ ⑤过滤以除去上述产生的沉淀。
⑥这样处理后的盐水仍含有一些Ca、Mg等金属离子，必须用离子交换树脂除去。
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2+
2+
3+
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-3+
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2+
2-2+
2-2+
2-2-2+
2+
2+
3+
2-
氯碱工业
一．选择题（共18小题）
1．下列有关工业生产的叙述正确的是（ ）
A． 合成氨生产中将NH3液化分离，可加快正反应速率，提高N2、H2的转化率
B． 联合制碱法是将二氧化碳和氨气通入饱和氯化钠溶液中，制得碳酸氢钠，再在高温下灼烧，转化为碳酸钠
C． 硫酸工业中，在接触室安装热交换器是利用SO3转化为H2SO4时放出的热量 D． 电解饱和食盐水制烧碱采用离子交换膜，可防止阳极室产生的H2进入阴极室
2．饱和食盐水中加入碳酸氢铵可制备小苏打，滤出小苏打后，向母液中通入氨，再冷却、加食盐，过滤，得到氯化铵固体．下列分析错误的是（ ）
A． 该制备小苏打的方程式为：NaCl+NH4HCO3→NaHCO3↓+NH4Cl B． 母液中通入的氨气与HCO3反应：NH3+HCO3→CO3+NH4 C． 加食盐是为增大溶液中Cl的浓度
D． 由题可知温度较低时，氯化铵的溶解度比氯化钠的大
3．NaCI是一种化工原料，可以制备一系 列物质（如图所示），下列说法正确的是（ ）
﹣﹣
﹣
2﹣
+
A． 常温干燥的Cl2能用钢瓶储存，所以Cl2不与铁反应 B． 工业上利用澄清石灰水与Cl2反应来制漂白粉
C． 往NaCl溶液中先通足量氨气后，再通入足量CO2才可能析出NaHCO3 D． 电解含酚酞的NaCl溶液，由于OH往阳极移动，故阳极先变红
﹣
4．下列关于工业生产的说法正确的是（ ）
A． 在侯氏制碱工业中，向饱和氯化钠溶液中先通二氧化碳，后通氨气 B． 在硫酸工业、合成氨工业、硝酸工业中，皆采用循环操作提高原料利用率 C． 在氯碱工业，电解槽一般用铁网作电极
D． 合成氨工业用天然气造气的方法中，与水蒸汽高温反应优于热分解法
5．下列化学工业中，未涉及原料循环使用的是（ ） A． 侯德榜制碱法 B． 索尔维制碱法 C． 工业电解饱和食盐水 D． 工业炼铁
6．化学与人们的生产、生活息息相关．下列有关说法正确的是（ ） A． 氯碱工业是利用电解原理来生产氯气和纯碱 B． 农业生产中可将氮肥硫酸铵与钾肥碳酸钾混合使用 C． 区分食盐是否加碘的方法是观察食盐是否略显紫色 D． 可用点燃的方法鉴别衣物是否为丝织品、毛织品
7．下列关于化工生产原理的叙述中，符合目前工业生产实际的是（ ） A． 氯碱工业中，离子交换膜的作用是防止离子运动 B． 硫酸、硝酸、合成氨均使用了催化剂
C． 石油裂化的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃 D． 氯气和氢气混合在光照条件下生成氯化氢，用水吸收得到盐酸
8．下列有关说法中正确的是（ ） A． 自来水厂可用明矾对水进行消毒杀菌 B． 氯碱工业中，NaOH是在阴极室中产生的 C． 电解法精炼铜时，粗铜接电源的负极
D． 实验室盛放Na2CO3、Na2SiO3等溶液的试剂瓶应用玻璃塞
高中化学选修四氯碱工业
