《氯碱生产》导学案3

氯碱生产氯碱生产 学案学案 学习目标学习目标 1 掌握隔膜法和离子膜法电解食盐水的原理和方法 2 了解法拉第电解定律 知识预览知识预览 一 食盐水的电解原理 氯化钠是强电解质 在水中完全电离 水是弱电解质 微弱电离 因此食盐水中存在 着Na Cl H OH 四种离子 通电前 这些离子在溶液里自由移动 通电后 带负 电荷的OH 和Cl 向阳极移动 带正电荷的Na 和H 向阴极移动 在阳极上 Cl 失去电 子被氧化成氯原子 氯原子结合成氯分子形成氯气 在阴极上 H 得到电子被还原成氢原 子 氢原子结合成氢分子形成氢气 电极上发生的反应分别为 阳极 氧化反应 阴极 还原反应 这种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 的过程叫做电解 电解是在电解槽中进行的 电解槽有两个电极 与直流电源的正极相 连的是阳极 与负极相连的是阴极 通电时 阳离子移向阴极 在阴极得到电子 发生还 原反应 阴离子移向阳极 在阳极失去电子 发生氧化反应 随着电解的进行 在阴极区 H 不断消耗 而OH 不断聚集 形成 溶液 电解饱和食盐水反应的化学方程式为 思考题1 1 如何通过食盐来生产烧碱和氯气 2 电解时离子的放电顺序是什么 提示 1 电解饱和食盐水 方程式为 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl 电解 2 2 离子在电极表面得到或失去电子的过程也叫做 放电 当电解质溶液中存在多种 阳离子或阴离子时 离子在电极上放电的顺序存在一定规律 实验事实一般为用石墨作电 极时 得电子能力越强的金属阳离子越先放电 失电子能力越强的阴离子越先放电 如果 与正极相连的是金属 铂 金除外 则是金属原子失去电子 二 食盐水电解工艺 1 石棉隔膜电解槽 电解槽用石棉隔膜隔成阴极室和阳极室 用 作阳极 作阴极 石棉隔膜能 阻止 通过而不能阻止 通过 电解时 Cl 在阳极氧化成氯气从阳极室 排出 在阴极上 H 得电子被还原为H2从阴极室放出 2 离子膜电解槽 在离子膜电解槽中 电解槽的阴极室和阳极室用阳离子膜隔开 精制饱和食盐水进入 阳极室 稀NaOH溶液 或去离子水 进入阴极室 阳离子膜具有选择透过性 它只允许阳离 子 透过膜进入阴极室 而阴离子 和气体则不能透过 接通直流电 H 在阴极表面放电最终生成 Na 透过膜由阳极室进入阴极室 在阴极室得到纯度 较高的 溶液 Cl 则在阳极表面放电最终生成 电解时 食盐水因氯化钠被 消耗而成为淡盐水从阳极室排出 通过调节进入阴极室的去离子水的量 可得到一定浓度 的 溶液 离子膜法具有能耗低 产品质量高 设备占地面积小 生产能力大及无污染等优点 是氯碱工业的发展方向 思考题2 隔膜和离子膜的作用有什么区别 提示 隔膜和离子膜的作用比较 电解NaCl时2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 H2 Cl22HCl 通电 光 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 为了有效地防止H2 Cl2混合爆炸和Cl2与NaOH反应 使制得的NaOH不纯 工业生产先后发明了立式隔膜法和离子膜法电解NaCl溶液 这两种膜作用不全相同 都能有效防止H2与Cl2混合和Cl2与NaOH溶液反应 但隔膜不 能阻止离子通过 从而使得到的烧碱纯度较低 而离子膜具有选择功能 只允许阳离子和 水分子通过 这样制得的碱纯度高 三 法拉第电解定律 英国科学家法拉第在1834年提出了电解反应中通过的电量和析出的电解产物数量关系 的定律 在电解时 电极上每通过96500C 即1法拉第 的电量就会有1 mol 电子发生转移 而产生 mol Z是电极上放电离子得失电子数 电解产物 1 Z 例如 电解饱和NaCl溶液时 若线路中通过1 mol电子时 则阴极析出 mol H2 阳 1 2 极析出 mol Cl2 同时得到1 mol NaOH 1 2 参考答案 一 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 还原和氧化