高中化学 2.2 氯碱生产课件 鲁科版选修2.ppt

目标导航 预习导引 1 了解电解的概念和电解食盐水的原理 并能写出相应的电极反应式和总反应的化学方程式 2 知道电解槽的基本结构 作用及其主要类型 能说明离子膜电解槽的工作原理 知道离子膜法电解制烧碱的主要工艺流程 了解精制盐水的原理和方法 3 能举例说明氯碱工业产品的主要用途 目标导航 预习导引 一 二 一 氯碱生产的核心技术 电解1 电解 1 定义 使电流通过电解质溶液或熔融态的电解质 在阴 阳两极分别发生还原反应和氧化反应的过程 2 电解装置 电解槽 3 电解原理 阴极 阳离子移向阴极 得电子 发生还原反应 阳极 阴离子移向阳极 失电子 发生氧化反应 目标导航 预习导引 一 二 2 电解时电极产物的判断 1 阳极产物的判断 首先看电极 如果是活性电极 金属活动性顺序中ag以前 则电极材料失电子 电极被溶解 溶液中的阴离子不能失电子 如果是惰性电极 pt au 石墨 则要再看溶液中的离子的失电子能力 此时根据阴离子放电顺序加以判断 阴离子放电顺序 s2 i br cl oh 含氧酸根 2 阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子放电顺序 ag hg2 fe3 cu2 h pb2 sn2 fe2 zn2 al3 mg2 na ca2 k 目标导航 预习导引 一 二 3 电解饱和食盐水 1 离子移动方向 na h 移向阴极 cl oh 移向阳极 2 电极反应及总反应 3 现象 向溶液中滴入酚酞时 阴极区变红色 阳极区出现黄绿色气体 能使润湿的ki 淀粉试纸变蓝色 目标导航 预习导引 一 二 感悟思考 1 电解饱和食盐水时 如何检验阴极气体成分 提示 收集一小试管阴极产生的气体 靠近酒精灯火焰 产生淡蓝色火焰 并发出 噗噗 响声 证明有h2生成 2 工业电解饱和食盐水时 阳离子膜和阴离子膜的作用有什么不同 提示 阳离子膜只允许阳离子透过 阴离子和分子不能透过 阴离子膜只允许阴离子透过 阳离子和分子不能透过 目标导航 预习导引 一 二 二 氯碱工业产品 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 要点一粗盐精制问题导思 氯碱生产中 能否用粗盐水代替精制盐水 提示 不能 粗盐水中的泥沙 以及电解时生成的ca oh 2 mg oh 2沉淀 损坏离子交换膜 除去粗盐中的 ca2 mg2 fe3 分别用什么试剂 提示 bacl2 mg2 fe3 naoh ca2 na2co3 粗盐提纯时 加入试剂的顺序中 na2co3能否排在bacl2之前 为什么 提示 不能 过量的ba2 须用除去 故加入顺序中 na2co3一定排在bacl2之后 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 3 除杂质的过程 1 除杂质时所加试剂的顺序要求是 na2co3必须在bacl2之后 加入盐酸在过滤之后 2 试剂加入顺序有多种选择 bacl2 naoh na2co3 过滤 盐酸 bacl2 na2co3 naoh 过滤 盐酸 naoh bacl2 na2co3 过滤 盐酸 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 例1 为了除去粗盐中ca2 mg2 cu2 fe3 及泥沙 可将粗盐溶于水 然后进行下列五项操作 正确的操作顺序是 导学号52710032 过滤 加过量naoh溶液 加适量盐酸 加过量na2co3溶液 加入过量的bacl2溶液a b c d 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 解析 按除杂的基本要求 为了保证杂质离子完全除去 所用试剂一般应稍过量 但又不能引入新杂质 而且方法要尽可能简单 解题时 要弄清每加一种试剂的作用以及过量的试剂如何在下一步除去 过量的naoh溶液是为了使粗盐水中的mg2 cu2 fe3 等离子形成沉淀 多加的naoh溶液最后可用hcl溶液中和 加bacl2可除去 加过量的na2co3溶液是为了使粗盐水中的ca2 以及上一步中过量的ba2 形成沉淀而除去 从以上分析可以知道na2co3溶液必须在加入bacl2溶液之后才能加入 以保证过量的ba2 不致引入新杂质 而盐酸应该在过滤操作后加入 以防止在加入酸调节溶液ph时 某些沉淀会溶解或部分溶解 至于naoh溶液和bacl2溶液加入的先后顺序 则没有原则性的差别 根据上述分析可知d选项符合题意 答案 d 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 1 在氯碱工业中 原料盐中的杂质离子危害很高 能破坏离子膜 以下对ca2 mg2 fe3 除去顺序不合理的是 a bacl2 naoh na2co3b bacl2 na2co3 naohc naoh bacl2 na2co3d na2co3 bacl2 naoh答案 d 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 要点二氯碱工业问题导思 电解时 阴离子一定在阳极放电吗 提示 不一定 阳极材料为活性电极时 材料本身失电子而放电 溶液中阴离子不放电 电解饱和食盐水时 向溶液中滴入酚酞溶液 为什么阴极区溶液变红色 提示 阴极 2h 2e h2 使阴极区溶液碱性增强 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 1 电解生产中完成电解反应的主体是电解槽 合理选用电极和隔膜材料是电解生产的核心 2 电解饱和食盐水得到了h2 cl2 naoh 这三者中h2 cl2混合后在一定条件下能爆炸 cl2 2naohnacl naclo h2o会降低制得烧碱的纯度 也浪费了产生的cl2 3 人们最先采用隔膜电解槽 它成功地解决阻止阴 阳两极电解产物相互反应这一难题 后来又研制出新型电解槽 离子膜电解槽 离子膜具有选择透过性 它只允许na 通过而不允许oh cl 通过 4 在氯碱生产过程中 对食盐配制必须经过精制 甚至需要二次精制 盐水精制一般加入naoh na2co3 bacl2使杂质沉淀 再经过离子交换树脂才能达到精制目的 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 5 氯碱工业对电极要求离子在其表面容易放电并且耐化学腐蚀 使用寿命长 在20世纪60年代发明以钛为基体表面涂有钌和钛氧化物涂层的金属阳极 而低碳钢是一种理想的阴极材料 它耐腐蚀性好 导电性好 h 易在其表面放电 使用寿命长且价格低 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 6 生产过程 1 主要生产过程 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 例2 下面方框中的每一个字母代表一种反应物或生成物 导学号52710033 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 物质a跟b反应生成物质e f和g 物质c跟d反应生成物质i 某温度下该反应起始和某时刻的反应混合物组成如上表所示 请填写下列空白 1 物质h的分子式是 2 反应 的化学方程式是 3 反应 的化学方程式 须注明反应条件 是 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 解析 电解食盐水的产物是naoh h2和cl2 三种产物中 只有cl2 阳极产物 既能和naoh溶液反应 又能和h2 阴极产物 发生反应 又因为cl2 2naohnacl naclo h2o 所以a为naoh c为h2 根据反应中c d的消耗量和i的生成量得 3c d2i 又因为c为h2 所以此反应为合成氨的反应 要点一 要点二 典例导航 即时演练 即时检测 2 下图中能验证氯化钠溶液 含酚酞 电解产物的装置是 答案 d 要点一 要点二 即时检测 1 取一张用饱和nacl溶液浸湿的ph试纸 两根铅笔芯作电极 接通直流电源 一段时间后 发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆 内圆为白色 外圆呈浅红色 则下列说法错误的是 a b电极是阴极b a电极与电源的正极相连接c 电解过程中 水是氧化剂d b电极附近溶液的ph变小答案 d 要点一 要点二 即时检测 2 下列关于离子交换膜电解槽的叙述 错误的是 a 精制的饱和食盐水进入阳极室b 纯水 加少量naoh 进入阴极室c 阴极产物为naoh和氢气d 电解槽的阳极用金属铁网制成解析 离子交换膜电解槽阳极产物为cl2 阴极为naoh和h2 阳极发生氧化反应 2cl 2e cl2 若是铁做阳极 则fe原子失去电子 阳极不会得到cl2 阴极发生还原反应 2h 2e h2 需补充h2o na 自阳极室进入阴极室后 与oh 形成naoh 答案 d 要点一 要点二 即时检测 3 工业上电解饱和食盐水能制取多种化工原料 其中部分原料可用于制备多晶硅 导学号52710034 1 上图是离子交换膜法电解饱和食盐水示意图 电解槽阳极产生的气体是 naoh溶液的出口为 填字母 精制饱和食盐水的进口为 填字母 干燥塔中应使用的液体是 要点一 要点二 即时检测 2 多晶硅主要采用sihcl3还原工艺生产 其副产物sicl4的综合利用受到广泛关注 sicl4可制气相白炭黑 与光导纤维主要原料相同 方法为高温下sicl4与h2和o2反应 产物有两种 化学方程式为 sicl4可转化为sihcl3而循环使用 一定条件下 在20l恒容密闭容器中的反应 达平衡后 h2和sihcl3物质的量浓度分别为0 140mol l 1和0 020mol l 1 若h2全部来源于离子交换膜法的电解产物 理论上需消耗纯nacl的质量为kg 3 采用无膜电解槽电解饱和食盐水 可制取氯酸钠 同时生成氢气 现制得氯酸钠213 0kg 则生成氢气m3 标准状况 要点一 要点二 即时检测 解析 1 电解饱和食盐水的电极反应分别为 阴极 2h 2e h2 阳极 2cl 2e cl2 所以阳极产物为氯气 h 在阴极放电 水中的c oh 增大 即naoh在阴极 a处 产生 电解饱和食盐水所用的阳离子交换膜只允许阳离子 na 通过 阻止阴离子和气体通过 电解过程中 cl 在阳极大量消耗 因此应在阳极区 d处 补充nacl 干燥塔干燥的气体为cl2 应用浓h2so4 2 光导纤维为sio2 产物