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1、第二节 1 中国现代化工之母 氯碱工业 2 一.氯碱工业 氯碱工业以盐水为原料,电解制成烧碱、氯 气、氢气; 3 二、电解饱和食盐水反应原理 (一)实验原理分析和装置设计 v(1)接电源“+”极的电极叫_,电极上发生 _反应,应选用_材料。此极附近溶 液中的离子放电能力大小是_,此极 的电极反应是_. v(2)接电源“”极的电极叫_,电极上发生 _反应,应选用_材料。此极附近溶液 中的离子放电能力大小是_,此极的电极反应 是_. 阳极 氧化石墨 ClOH 2Cl2e =Cl2 还原Fe或C等 H+Na+ 2H+2e =H2 阴极 4 二、电解饱和食盐水反应原理 (二)实验装置 5 (三)电解饱
2、和食盐水操作与现象 Fe()阴极 : 产生无色气体 溶液变成红色 Fe C 在U形管里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞 试液,把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。 注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化 C(+)阳极: 产生刺激性气味的 气体,该气体能使 湿润的淀粉碘化钾 试纸变蓝 总反应离子 方程式: 2Cl+2H2O = Cl2 + H2+2OH 通电 6 三、离子交换法制烧碱 阅读教材5758,回答问题: ()离子交换膜法有何突出的优点? ()设备有个进料口, 有个出料口,它们分别处在什么位置? 设备占地面积小、能连续生产、生产能力 大、产品质量高、能适应电流波动、能耗 低、污染小。是氯碱工
3、业发展的方向。 2 4 7 离子交换膜电解槽 8 离子交换膜法电解原理示意图 离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离 子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成,每台 电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。上图 表示的是一个单元槽的示意图。 9 10 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、添加原料 阳极室:精制的饱和食盐水 阴极室:添加纯水(加一定量的NaOH溶液) 3、离子交换膜的作用: (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NaO
4、H 的产量 11 12 4、生产流程 13 四、食盐水的精制: v1、精制的要求: 除去粗盐中的Ca2+、Mg2+、 Fe3+、 SO42 v2、精制的原因: a.防止制得的成品烧碱中混有杂质. b.防止电解过程中产生Mg(OH)2等难溶性 杂质,堵塞石棉隔膜孔隙. 14 1用什么方法除去泥沙? 2用什么试剂除去Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-? 3所用试剂只有过量才能除净这些杂质,试设 计一个合理的顺序逐一除杂。 思考: 15 v3、精制的方法: a.加过量BaCl2溶液除去SO42: Ba2+SO42=BaSO4. b.加过量NaOH溶液除去Mg2+ 和Fe3+ Mg2+ + 2O
5、H= Mg(OH)2. Fe3+ + 3OH= Fe(OH)3 c.加过量的Na2CO3溶液除去Ca2+和过量的Ba2+ Ca2+ + CO32 = CaCO3, Ba2+ + CO32 = BaCO3 d. 过滤后加盐酸调节溶液至中性,除过量的 CO32 :CO32 + 2H+ = CO2 + H2O 16 粗盐水(Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-) 过量BaCl2 Ba2+ + SO42- =BaSO4 Na+ 、 Ca2+、Mg2+、Fe3+、Ba2+ 、 Cl-BaSO4 Ca2+ + CO32- = CaCO3 Ba2+ + CO32- = BaCO3 CaCO3 BaCO3 过量Na2CO3 Na+、 Mg2+、 Ca2+ 、 Ba2+ 、 Cl- 、 OH- Mg2+ + 2OH- = Mg(OH)2 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3 过量NaOH Fe(OH)3 Mg(OH)2 Mg2+、 Ca2+、 Na+、 Cl- 、 OH-、CO32- 精制食盐水 适量HCl,调节PH 通过阳离子 交换树脂 Na+、 Cl- 17