高中化学 第二单元 化学与资源开发利用 2.2.1 海水中盐的开发和利用优质课件 新人教版选修2

1、1课题2 2海水的综合利用2第1 1课时海水中盐的开发和利用31.能说出海水晒盐的原理和工艺流程。2.会运用电解饱和食盐水的反应原理,能记住氯碱工业的工艺流程及产品。4一二一、海水制盐1.海水中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.蒸发法目前,海水制盐的方法仍以蒸发法(即盐田法)为主。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,分离后所得的母液叫苦卤。5一二(1)海水晒盐的流程可表示如下:海水

2、 贮水 池蒸发 池结晶池食盐母液副产品(氯化钾、氯化镁等)(2)苦卤是指分离食盐晶体后所得到的母液,主要成分是氯化钾、氯化镁等。6一二二、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。(2)电极反应式。2.氯碱生产的基本装置电解槽目前,比较先进的电解槽是离子交换膜电解槽。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。

3、7一二(1)电解前,向阴极区和阳极区的溶液中分别滴加酚酞溶液,电解过程中会观察到什么现象?为什么?(2)电解食盐水制NaOH时,若不将两极产物分开,会发生哪些反应?可能发生什么危险?提示(1)阴极区溶液变为红色。由于H+被消耗,破坏了附近水的电离平衡,使OH-浓度增大,c(OH-)c(H+),溶液呈碱性,即生成NaOH。(2)发生的反应有:Cl2+2NaOH NaCl+NaClO+H2O,Cl2+H2 2HCl。H2和Cl2混合可能会有爆炸的危险。8一二一、海水中盐的开发与利用1.海水制盐的方法(1)海水制盐常用的方法有三种,即蒸发法、电渗析法和冷冻法。(2)目前,由海水制食盐的方法主要是蒸发

4、法(盐田法),即海水晒盐,其流程如下图:9一二2.食盐用于氯碱工业(1)食盐水的精制:10一二(2)生产装置:离子交换膜电解槽主要由阳极(用金属钛网制成,涂有钛、钌等氧化物涂层)、阴极(由碳钢网制成,上面涂有镍涂层)、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。(3)主要生产过程:11一二(4)原理: 12一二二、离子交换膜法制烧碱1.离子交换膜法电解制碱的主要生产流程13一二2.离子交换膜法电解原理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

5、-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、结晶可以得到固碱。阴极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜;阳极区产物湿氯气经冷却、干燥、净化、压缩后可得到液氯。3.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、生产能力强、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。14一二特别提醒(1)离子交换膜的特征:只允许阳离子通过,且阻止阴离子和气体通过。(2)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。(3)用惰性电

6、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。15知识点1知识点2海水制盐的方法【例题1】 目前,海水制盐的主要方法是()A.分馏法B.蒸发法C.电渗析法 D.电解法解析：蒸发法原理简单,操作易行,是海水制盐的主要方法。答案：B16知识点1知识点2食盐资源的利用【例题2】 氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:依据上图完成下列填空:(1)在电解过程中,与电源正极相连的电极上所发生的反应为;与电源负极相连的电极附近,溶液pH(

7、填“不变”“升高”或“下降”)。 (2)工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质,精制过程中这些离子发生反应的离子方程式为 。 17知识点1知识点2a.Ba(OH)2b.Ba(NO3)2c.BaCl2 a.先加NaOH,后加Na2CO3,再加钡试剂b.先加NaOH,后加钡试剂,再加Na2CO3c.先加钡试剂,后加NaOH,再加Na2CO3(5)脱盐工序中利用NaOH和NaCl溶解度上的差异,通过、冷却、(填写操作名称)除去NaCl。 (6)在隔膜法电解食盐水时,电解槽分隔为阳极区和阴极区,防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时,Cl2与NaOH充分接触,产物仅是NaClO和H2,相应的

8、化学方程式为。 18知识点1知识点2(5)脱盐工序的目的是分离NaOH和NaCl,由于NaCl溶解度小,因而NaCl首先析出,其操作过程是蒸发、冷却、结晶,经过滤得到NaCl晶体。19知识点1知识点2201 2 3 41下列关于离子交换膜电解槽电解饱和食盐水的叙述不正确的是()A.精制饱和食盐水注入阳极室B.Cl-和Na+透过阳离子交换膜进入阳极室C.阴极区溶液使酚酞溶液呈红色D.阳极产生使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体解析：阳离子交换膜的功能是只允许阳离子通过而不允许阴离子通过,因此Cl-不能透过阳离子交换膜。答案：B211 2 3 42NaCl是从海水中提取出来的一种重要物质,除了作调味品

9、以外,它还是一种重要的化工原料。下列产品或物质能以NaCl为主要原料制取的是()金属钠氯气烧碱盐酸纯碱A. B.C.D.解析：电解熔融的氯化钠可制得金属钠和氯气;氯碱工业(电解饱和食盐水)可制得氯气、氢气和烧碱,进而可由氢气和氯气反应制得HCl,HCl溶于水即得盐酸;侯氏制碱法利用NaCl制取纯碱。答案：D221 2 3 43下列关于“氯碱工业”的说法中,正确的是()A.粗盐必须在净化后才能注入电解槽中电解B.电解时,阳极室产生Cl2和NaOH溶液,阴极室产生H2C.电解时,可用铁丝网作阳极,石墨作阴极D.电解槽中的离子交换膜可阻止水分子和离子通过解析：氯碱工业中,阳极必须用石墨,如果用铁丝网

10、作阳极,铁会优先于Cl-放电,Fe-2e- Fe2+,不会生成Cl2;在阴极区H+放电,破坏了水的电离平衡,同时生成NaOH;电解槽中阳离子交换膜只允许阳离子通过而不允许阴离子通过。答案：A231 2 3 44氢氧化钠是一种用途广泛的化工原料,我国氯碱工业的设备多采用离子交换膜电解槽。(1)为使电解NaCl溶液的速率加快,下列措施不可行的是。 A.增大电极面积B.升高饱和NaCl溶液的温度C.加大阴极与阳极间的距离D.提高电解时的电源电压(2)如果将某离子交换膜电解槽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;电解时温度从30 提高到60 ,则电解速率一定会达到原来2倍的是(填标号)。 241 2 3 4解析：增大电极面积、升高电解液温度、增大电源电压都有利于电解速率的加快。当电解时电压增大