高中化学 2.2.1 海水中盐的开发和利用课件 新人教版选修2.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 一 海水制盐1 盐的种类海水中含有多种盐类 主要是氯化钠 氯化镁 硫酸钙等 以氯化钠的含量最高 2 海水制盐的方法海水制盐的方法有 蒸发法 电渗析法 冷冻法等 其中电渗析法和冷冻法在制盐的同时也可以得到淡水 3 蒸发法 1 目前 海水制盐的方法仍以蒸发法 即盐田法 为主 将海水引入贮水池 待澄清后流入蒸发池 经过风吹 日晒 海水逐渐蒸发浓缩 达到饱和析出食盐晶体 分离所得的母液叫苦卤 其主要成分是氯化钾 氯化镁等 目标导航 预习导引 一 二 2 盐田选择的条件 盐田选择必须符合的条件有三个 有平坦空旷的海滩 且潮汐落差大 气候干燥 多风 少雨 远离江河入海口 避免海水被淡水冲稀 3 海水晒盐的流程可表示如下 盐田法所得粗盐中的主要杂质离子有哪些 提示 海水制盐中得到的是粗盐 粗盐中常含有ca2 mg2 等杂质离子 必须精制提纯 目标导航 一 二 预习导引 二 食盐资源的利用1 电解饱和食盐水的原理 1 饱和食盐水中的离子 存在na cl h oh 四种离子 通电后 na 和h 向阴极移动 cl 和oh 向阳极移动 目标导航 一 二 预习导引 2 氯碱生产的基本装置 电解槽 1 氯碱工业完成电解反应的主体设备是电解槽 比较先进的电解制碱技术是离子交换膜法 2 离子交换膜电解槽是由多个单元槽串联或并联组成的 每个单元槽主要有阳极 阴极 离子交换膜 电解槽框和导电铜棒等组成 3 原理 精制的饱和食盐水进入阳极室 纯水 加一定量的naoh溶液 加入阴极室 通电时 h2o在阴极表面生成h2 饱和食盐水中的na 穿过离子交换膜进入阴极室 导出的阴极液中含有naoh cl 在阳极表面放电生成cl2 目标导航 一 二 预习导引 上述电解食盐水的产物间能否发生反应 你能写出有关的化学方程式吗 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 一 电解饱和食盐水原理1 电解饱和食盐水的装置 电极反应式等 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一 二 2 采取措施工业上为了避免产生的h2与cl2发生反应 避免naoh与cl2发生反应 采用阳离子交换膜电解槽 1 阳离子交换膜只允许阳离子通过 而阻止阴离子和气体通过 避免了两极产物混合 从而得到较纯净的naoh cl2 h2 2 采用饱和食盐水是为了减少cl2的溶解 3 充入阴极区的水中加入少量naoh 是为了增强导电性 3 离子的放电顺序用惰性电极电解时 阳离子的放电顺序 ag cu2 h pb2 sn2 fe2 zn2 al3 mg2 na ca2 k 和金属活动性顺序刚好相反 阴离子的放电顺序 s2 i br cl oh 含氧酸根离子 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 工业电解食盐水时 为什么要对食盐水精制 如何精制 答案 由于食盐水中含有泥沙 ca2 mg2 fe3 等杂质 必须除去 否则会堵塞电解槽或损坏离子交换膜 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 实验室中用惰性电极电解饱和食盐水时 在相同条件下收集到的cl2体积比h2的小 原因是什么 答案 由于cl2能与naoh反应且cl2溶于水 使cl2的体积减小 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例1 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液 通电时 为使cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液 设计了如下图所示的装置 则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 导学号52690030 a a为正极 b为负极 naclo和naclb a为负极 b为正极 naclo和naclc a为阳极 b为阴极 hclo和nacld a为阴极 b为阳极 hclo和nacl 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 思路点拨该题可根据题干提供的要求 通过读图判断直流电源如何连接才能达到制得消毒液的目的 生成消毒液的反应为cl2 2naohnacl naclo h2o 解析 上端的电极如果接通电源正极 通电电解时 产生氯气 氯气由玻璃导管直接排放到大气中 污染环境 如果电源的正极接通下方的电极 下端产生氯气 上端产生氢气和氢氧化钠 氢气由玻璃导管直接排出 氯气向上运动的过程中 被氢氧化钠吸收生成次氯酸钠溶液 答案 b 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 在氯碱工业中 原料盐中的杂质离子危害很大 能破坏离子膜 以下对除去ca2 mg2 fe3 所添加试剂的顺序不合理的是 导学号52690031 a bacl2 naoh na2co3b bacl2 na2co3 naohc naoh bacl2 na2co3d na2co3 bacl2 naoh解析 除杂原则是每一种试剂必须过量 不能引入其他杂质离子 或者引入的杂质离子利用后加试剂能除去 而d项加入bacl2后 再加naoh时不能将过多的钡离子除去 从而引入新的杂质 答案 d 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 二 离子交换膜法制烧碱1 离子交换膜的基本构造 特性及其作用 1 基本结构为离子交换膜电解槽单元槽 由阳极 钛网 阴极 碳钢网 离子交换膜 电解槽框 导电铜棒等组成 2 离子交换膜的特性 只允许阳离子通过 且阻止阴离子和气体通过 3 离子交换膜的作用 可防止h2和cl2混合发生爆炸 防止cl2与naoh反应生成naclo影响烧碱质量 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 离子交换膜法生产烧碱的流程 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 离子交换膜法制烧碱过程中 阳极区 阴极区溶液的ph分别如何变化 答案 阳极区ph减小 阴极区ph增大 因为阳极生成cl2 cl2部分溶于水并发生反应 cl2 h2ohcl hclo 溶液的酸性增强 ph减小 阴极区中由于水电离产生的h 在阴极上放电 使c oh 增大 碱性增强 ph增大 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 请你简要回答离子交换膜法电解原理 答案 精制的饱和食盐水进入阳极室 加入naoh的纯水进入阴极室 通电时 水在阴极表面放电生成h2 na 穿过离子交换膜由阳极室进入阴极室 导出的阴极液中含naoh cl 则在阳极表面放电生成cl2 电解后的淡盐水从阳极导出 由电解槽流出的阴极液中含有30 的naoh 称为液碱 液碱经蒸发 结晶可以得到固体碱 阴极区的另一产物氢气经冷却 洗涤 压缩后被送往氢气贮柜 阳极区产物氯气经冷却 干燥 净化 压缩后可得到液氯 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 3 氯碱产品只有naoh cl2和h2的说法是否正确 离子交换膜法制碱技术有何优点 答案 1 不正确 电解饱和食盐水可得到naoh cl2 h2三种产品 但氯碱工业产品是指在工业上应用电解饱和食盐水的产物所制得的产品 如应用cl2制得产品聚氯乙烯 氯化橡胶 一氯甲烷 氯仿 氯苯等 2 优点 离子交换膜法制碱技术具有设备占地面积小 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 污染小等优点 是氯碱工业的发展方向 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 例2 氢氧化钠是一种用途十分广泛的重要化工原料 工业上主要通过电解饱和食盐水的方法获得氢氧化钠 我国的氯碱工业大多采用离子交换膜电解槽 导学号52690032 1 写出电解饱和食盐水的电极反应式和总的反应式 阳极 阴极 总反应式 2 离子交换膜电解槽一般采用钛作阳极 其原因是 阴极一般用碳钢网制成 离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室 其作用是 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 3 为使电解饱和食盐水的速率加快 下列措施可行的是 a 增大阴极碳钢网面积b 提高饱和氯化钠溶液的温度c 加大阴极与阳极间的距离d 提高电解时的直流电源电压 4 如果将某离子交换膜电解槽的 电解时的电压增大到原来的2倍 电解时的电流增大到原来的2倍 电解时的温度从30 提高到60 则电解速率一定会达到原来2倍的是 解释其原因 思路点拨本题主要考查使用离子交换膜电解饱和食盐水的原理 用离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室的原因是既能防止阴极产生的h2和阳极产生的cl2相混合而引起爆炸 又能避免cl2和naoh溶液作用生成nacl naclo而影响烧碱的质量 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 解析 电解饱和食盐水时发生的反应为阳极 2cl 2e cl2 阴极 2h 2e h2 总的反应式为2nacl 2h2o2naoh h2 cl2 阳极用金属钛的原因是cl2不易腐蚀金属钛 为了加快电解饱和食盐水的速率 可以采用增大阴极碳钢网面积 提高饱和氯化钠溶液温度 提高电解时直流电源电压的方法 当电解时的电压增大到原来的2倍时 电解池的电阻可能会变化 电流不一定为原来的2倍 当电解时的温度从30 提高到60 时 电解池的内阻会有所降低 但不一定恰好降低为原来的一半 当电解时的电流增大到原来的2倍时 单位时间内流过电路的电量恰好为原来的2倍 发生反应的物质的量也恰好为原来的2倍 即反应速率为原来的2倍 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 2 阳极产生的cl2不易腐蚀金属钛既能防止阴极产生的h2和阳极产生的cl2相混合而引起爆炸 又能避免cl2和naoh溶液作用生成nacl naclo而影响烧碱的质量 3 abd 4 电流增大到原来的2倍 单位时间内流过电路的电量也