氯堿生產(chǎn)知識

1、氯堿生產(chǎn)你知道嗎1 1、粗鹽中含有鈣離子、鎂離子、硫酸根離子應(yīng)該如何除、粗鹽中含有鈣離子、鎂離子、硫酸根離子應(yīng)該如何除去？去？2 2、電解硫酸銅、氯化鈉、氯化銅、氫氧化鈉的電極反應(yīng)、電解硫酸銅、氯化鈉、氯化銅、氫氧化鈉的電極反應(yīng)以及總反應(yīng)如何書寫？陰極的放電順序?yàn)椋筷枠O的放電以及總反應(yīng)如何書寫？陰極的放電順序?yàn)椋筷枠O的放電順序?yàn)?？順序?yàn)?？陽極放電陽極放電：S S2-2-II- -BrBr- -ClCl- -OHOH- - 含氧酸根含氧酸根FF- -陰極放電陰極放電：AgAg+ +FeFe3+3+CuCu2+2+HH+ +FeFe2+2+ZnZn2+2+HH+ +AlAl3+3+MgMg2+2+

2、NaNa+ +3 3、電解飽和食鹽水時(shí)可能存在的副反應(yīng)有哪些？、電解飽和食鹽水時(shí)可能存在的副反應(yīng)有哪些？閱讀全文，回答以下問題1 1、該裝置的陰極區(qū)與陽極區(qū)分別的位置如何？陰陽極材、該裝置的陰極區(qū)與陽極區(qū)分別的位置如何？陰陽極材料是否可以交換？料是否可以交換？2 2、如何檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物？如何檢驗(yàn)陰極產(chǎn)物？本裝置如何、如何檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物？如何檢驗(yàn)陰極產(chǎn)物？本裝置如何避免副反應(yīng)發(fā)生？避免副反應(yīng)發(fā)生？3 3、觀察圖、觀察圖2-92-9石棉隔膜電解食鹽水裝置，分析其工作原理，石棉隔膜電解食鹽水裝置，分析其工作原理，閱讀相應(yīng)內(nèi)容，思考該裝置的缺點(diǎn)是什么？閱讀相應(yīng)內(nèi)容，思考該裝置的缺點(diǎn)是什么？4 4、利用上述

3、方法電解食鹽水時(shí)必須要進(jìn)行粗鹽的提純原、利用上述方法電解食鹽水時(shí)必須要進(jìn)行粗鹽的提純原因是什么？如何進(jìn)行粗鹽的提純？請寫出食鹽的步驟，指因是什么？如何進(jìn)行粗鹽的提純？請寫出食鹽的步驟，指出步驟的關(guān)鍵？出步驟的關(guān)鍵？5 5、分析離子膜法電解槽的工作原理，其與隔膜法的不同、分析離子膜法電解槽的工作原理，其與隔膜法的不同有幾點(diǎn)？改進(jìn)在哪里？有幾點(diǎn)？改進(jìn)在哪里？6 6、法拉第定律的內(nèi)容是什么？如何推算法拉第常數(shù)？、法拉第定律的內(nèi)容是什么？如何推算法拉第常數(shù)？氯堿生產(chǎn)原理e陰極陽陽極陽離子得陽離子得電子發(fā)生電子發(fā)生還原還原反應(yīng)反應(yīng)電極材料或陰電極材料或陰離子失電子發(fā)離子失電子發(fā)生生氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)電解質(zhì)

4、溶液陰極：陰極：2H2H+ + +2e +2e = H = H2 2 陽極：陽極：2Cl2Cl +2e+2e = Cl= Cl2 2溶液中存在的離子為：溶液中存在的離子為：NaNa+ + 、OHOH形成形成NaOHNaOH但是，陽極形成的但是，陽極形成的ClCl2 2在通過溶液冒出時(shí)會發(fā)生在通過溶液冒出時(shí)會發(fā)生ClCl2 2+2NaOH=NaClO+NaCl+H+2NaOH=NaClO+NaCl+H2 2O O精制食鹽水的操作步驟用什么試劑逐一除去用什么試劑逐一除去CaCa2+2+、MgMg2+2+、FeFe3+3+、SOSO4 42-2-等雜質(zhì)等雜質(zhì), ,要求要求所用試劑只有過量才能除凈這些

5、雜質(zhì)？所用試劑只有過量才能除凈這些雜質(zhì)？加入稍過量加入稍過量BaClBaCl2 2溶液溶液加入稍過量的加入稍過量的NaOHNaOH溶液溶液其中其中、順序可以交換。順序可以交換。加入稍過量的加入稍過量的NaNa2 2COCO3 3溶液溶液過濾過濾（除去（除去Mg(OH)Mg(OH)2 2、Fe(OH)Fe(OH)3 3、BaSOBaSO4 4、CaCOCaCO3 3、BaCOBaCO3 3及及泥沙等）；泥沙等）；在濾液中加在濾液中加適量鹽酸適量鹽酸（除去過量的（除去過量的COCO3 322，調(diào)節(jié)溶液的，調(diào)節(jié)溶液的pHpH）；）；通過通過陽離子交換樹脂陽離子交換樹脂（除去殘留的微量（除去殘留的微量

6、CaCa2+2+、MgMg2+2+等離等離子）。子）。氯堿生產(chǎn)的核心 對電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理選用電極和隔膜材對電解槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理選用電極和隔膜材料，是電解生產(chǎn)的料，是電解生產(chǎn)的核心核心。電極材料：陽極：石墨，陰極：鐵棒電極材料：陽極：石墨，陰極：鐵棒石棉隔膜：能阻止氣體通過，不能阻止分子離子通過石棉隔膜：能阻止氣體通過，不能阻止分子離子通過離子交換膜：分為陽離子交換膜和陰離子交換膜，分別離子交換膜：分為陽離子交換膜和陰離子交換膜，分別只允許陽離子通過和陰離子通過。只允許陽離子通過和陰離子通過。2NaCl+2H2NaCl+2H2 2O 2NaOH+ClO 2NaOH+Cl2 2

7、+H+H2 2 陽離子交換膜法電解陽離子交換膜法電解離子交換膜1 1、生產(chǎn)設(shè)備名稱、生產(chǎn)設(shè)備名稱：離子交換膜電解槽：離子交換膜電解槽 陽極：金屬鈦網(wǎng)陽極：金屬鈦網(wǎng)( (涂鈦釕氧化物涂鈦釕氧化物) ) 陰極：碳鋼網(wǎng)陰極：碳鋼網(wǎng)( (有鎳涂層有鎳涂層) ) 陽離子交換膜：只允許陽離子交換膜：只允許陽離子陽離子通過，把電解槽隔成陰通過，把電解槽隔成陰極室和陽極室。極室和陽極室。2 2、添加原料、添加原料 陽極室：精制的飽和食鹽水陽極室：精制的飽和食鹽水 陰極室：添加純水（加一定量的陰極室：添加純水（加一定量的NaOHNaOH溶液）溶液）3 3、離子交換膜的作用：、離子交換膜的作用： (1)(1)防止

8、防止ClCl2 2和和H H2 2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 (2)(2)避免避免ClCl2 2與與NaOHNaOH反應(yīng)生成反應(yīng)生成NaClONaClO，影響，影響NaOHNaOH的產(chǎn)量的產(chǎn)量法拉第電解定律1 1、法拉第電解第一定律：、法拉第電解第一定律：電解時(shí)在電極上析出（或溶解）的物質(zhì)的物質(zhì)的量跟通過電解時(shí)在電極上析出（或溶解）的物質(zhì)的物質(zhì)的量跟通過的電量成正比。的電量成正比。2 2、法拉第電解第二定律：、法拉第電解第二定律：在電解時(shí)，電極上每通過在電解時(shí)，電極上每通過9650096500庫侖的電量就會有庫侖的電量就會有1mol1mol電電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生子發(fā)生轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生1/Zmol1/

9、Zmol（Z Z是電極上放電離子得失的電是電極上放電離子得失的電子數(shù)）電解產(chǎn)物。子數(shù)）電解產(chǎn)物。 F=NF=NA AQQe e=6.023=6.023101023231.6021.6021010-19-19練習(xí)與實(shí)踐1氯堿廠電解飽和食鹽水制取氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOHNaOH的工藝流程示意圖如下：的工藝流程示意圖如下：依據(jù)上圖，完成下列填空：依據(jù)上圖，完成下列填空：在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的化在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為學(xué)方程式為 ，與電源負(fù)極相連的電極附近，溶，與電源負(fù)極相連的電極附近，溶液液pHpH值值 （選：不變、升高或下降）（

10、選：不變、升高或下降）工業(yè)食鹽含工業(yè)食鹽含CaCa2+2+、MgMg2+2+等雜質(zhì)。精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方等雜質(zhì)。精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為程式為 ， 化化 鹽鹽 精精 制制 電電 解解 脫鹽脫鹽 粗鹽粗鹽 H H2 2O NaOH O NaOH NaNa2 2COCO3 3 Cl Cl2 2 H H2 250%NaOH50%NaOH溶液溶液沉沉 渣渣NaClNaCl晶體晶體 練習(xí)與實(shí)踐1如果粗鹽中如果粗鹽中SOSO4 42-2-含量較高，必須添加鋇式劑除去含量較高，必須添加鋇式劑除去SOSO4 42-2-，該鋇，該鋇試劑可以是試劑可以是 。 A A、Ba(OH)Ba(OH)2 2 B

11、B、Ba(NOBa(NO3 3) )2 2 C C、BaClBaCl2 2 為有效除去為有效除去CaCa2+2+、MgMg2+2+、SOSO4 42-2-，加入試劑的合理順序?yàn)?，加入試劑的合理順序?yàn)?。A A、先加、先加NaOHNaOH，后加，后加NaNa2 2COCO3 3，再加鋇試劑，再加鋇試劑B B、先加、先加NaOHNaOH，后加鋇試劑，再加，后加鋇試劑，再加NaNa2 2COCO3 3C C、先加鋇試劑，后加、先加鋇試劑，后加NaOHNaOH，再加，再加NaNa2 2COCO3 3脫鹽工序中利用脫鹽工序中利用NaoHNaoH和和NaClNaCl在溶解度上的差異，通在溶解度上的差異，通

12、過過 、 （填寫操作名稱）除去（填寫操作名稱）除去NaClNaCl。在隔膜法電解食鹽水時(shí)，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，在隔膜法電解食鹽水時(shí)，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止防止ClCl2 2與與NaOHNaOH反應(yīng)；采用無隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，反應(yīng)；采用無隔膜電解冷的食鹽水時(shí)，ClCl2 2與與NaOHNaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClONaClO和和H H2 2，相應(yīng)的化學(xué)方程式，相應(yīng)的化學(xué)方程式為為 。練習(xí)與實(shí)踐2利用惰性電極對硫酸鈉水溶液進(jìn)行電解可得產(chǎn)品氫氣、氧利用惰性電極對硫酸鈉水溶液進(jìn)行電解可得產(chǎn)品氫氣、氧氣、氫氧化鈉和硫酸四種純凈物，試設(shè)計(jì)氣、氫氧化鈉和硫酸四種純

13、凈物，試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置圖實(shí)驗(yàn)裝置圖。陰離子陰離子交換膜交換膜陽離子陽離子交換膜交換膜Na2SO4O2H2SO2-4Na+練習(xí)與實(shí)踐3海洋是一座巨大的寶藏，海水中蘊(yùn)含海洋是一座巨大的寶藏，海水中蘊(yùn)含8080多種元素。氯堿工多種元素。氯堿工業(yè)和金屬鎂的制備原料都來自于海水。業(yè)和金屬鎂的制備原料都來自于海水。在氯堿工業(yè)中，曾用石棉隔膜電解槽來電解食鹽水（如在氯堿工業(yè)中，曾用石棉隔膜電解槽來電解食鹽水（如下圖下圖1 1所示）所示）寫出兩極電極反應(yīng)式，陽極寫出兩極電極反應(yīng)式，陽極 ，陰極，陰極 ；圖圖1 1中中a a和和b b分別是分別是 、 ；石棉隔膜的作用石棉隔膜的作用 。練習(xí)與實(shí)踐3隨著科技的發(fā)展，電解工藝不斷革新，電解效率和產(chǎn)品隨著科技的發(fā)展，電解工藝不斷革新，電解效率和產(chǎn)品純度得到提高。純度得到提高。2020世紀(jì)世紀(jì)8080年代起，隔膜法電解工藝逐漸被年代起，隔膜法電解工藝逐漸被離子膜電解技術(shù)取代。離子膜電解技術(shù)取代。離子膜電解槽（如圖離子膜電解槽（如圖2 2）中）中分別是分別是 、 。 已知一個(gè)電子的電量已知一個(gè)電子的電量是是1.6021.6021010-19-19C C，在離，在離子膜電解飽和食鹽水時(shí)子膜電解飽和食鹽水時(shí)通過電子通過電子1.9291.92910105 5 C C，則產(chǎn)生氯氣則產(chǎn)生氯氣 molmol，